Сейсмическое затухание как индикатор глубинных геодинамических процессов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.01, кандидат наук Сычев Илья Владимирович
Сычев Илья Владимирович
кандидат наук
2021
- Специальность ВАК РФ25.00.01
- Количество страниц 115
Оглавление диссертации кандидат наук Сычев Илья Владимирович
Глава 1. Сейсмическое затухание
1.1 Сейсмическое затухание
1.1.1 Метод спектральной инверсии
1.1.2 Метод отношения спектров
1.1.3 Измерение ширины первого вступления
1.1.4 Метод инверсии сейсмической интенсивности
1.2 Программа SCATTER
1.2.1 Процесс обработки
1.2.2 База данных
1.2.3 Предварительная подготовка данных
1.2.4 Конфигурация программы SCATTER
1.3 Томография на скорости и затухании
Глава 2. Исследование Северного Тянь-Шаня
2.1 Обзор
2.2 Данные
2.3 Томографические исследования Северного Тянь-Шаня
2.3.1 Скоростная томография
2.3.2 Томография на затухании
2.3.3 Тестирование
2.4 Результаты и обсуждение
Глава 3. Исследование вулкана Колима
3.1 Обзор
3.2 Данные
3.3 Томографические исследования вулкана Колима
3.3.1 Тестирование
3.4 Результаты и обсуждение
Глава 4. Исследования Харрат Лунайир
4.1 Обзор
4.2 Данные
4.3 Томографические исследования Харрат Лунайир
4.3.1 Тестирование
4.4 Результаты и обсуждение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Список рисунков
Список таблиц
Приложение А. Листинг программы SCATTER
Введение
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Общая и региональная геология», 25.00.01 шифр ВАК
Геодинамические процессы в коре и верхней мантии Земли по результатам региональной и локальной сейсмотомографии2007 год, доктор геолого-минералогических наук Кулаков, Иван Юрьевич
Изучение внутренней структуры вулкана Горелый (Камчатка) методом пассивной сейсмической томографии2022 год, кандидат наук Кузнецов Павел Юрьевич
Сейсмическая томография надсубдукционных магматических систем острова Хоккайдо, Центрально-Камчатской депрессии и вулканического комплекса Альтиплано-Пуна в Андах2021 год, кандидат наук Цибизова Екатерина Васильевна
Трехмерные скоростные модели земной коры Тянь-Шаня на основе БИ-сплайн параметризации и триангуляции Делоне2004 год, кандидат физико-математических наук Усольцева, Ольга Алексеевна
Сейсмичность вулкана Кизимен (п–ов Камчатка) при извержении в 2010–2013 годах2022 год, кандидат наук Шакирова Александра Альбертовна
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сейсмическое затухание как индикатор глубинных геодинамических процессов»
Актуальность.
Сейсмическое затухание - это известное свойство породы, которое характеризует неупругое поведение среды. Благодаря своей зависимости от температуры, наличия флюидов и трещин в среде, этот параметр является важным для исследования различных геологических процессов внутри Земли. С использованием параметра затухания получено множество результатов на разных масштабных уровнях и различных частотах сейсмического сигнала, начиная с диапазона волн в сейсмологии от 0.1-10 Гц, до лабораторных экспериментов с частотой от 1 кГц и выше [1]. Отмеченные свойства сейсмического затухания, например, широко используют при изучении вулканов и геотермальных областей [2-4]. Большую практическую значимость сейсмическое затухание приобретает при оценке сейсмической опасности, в частности при моделировании акселерограмм, и дает важную информацию о возможном сейсмическом воздействии в изучаемом регионе, что в дальнейшем позволяет дать оценку его последствий [5; 6].
Томографические модели скоростей продольных и поперечных волн (Ур и V), также их отношение (Ур/У5), помогают выявить геометрическую структуру геологических тел в недрах Земли и могут дать представление о наличии флюидов, расплавов и газонасыщении в исследуемой среде [7; 8]. Однако, использование только скоростной сейсмической томографии не всегда позволяет однозначно определить природу аномалий и связать их с процессами, происходящими в среде. Если для изучаемого объекта построить поле затухания, то оно дает комплементарную информацию по отношению к распределению скоростей и позволяет произвести более точную интерпретацию процессов. Поэтому совместная интерпретация скоростной модели и модели затухания, дает более полное представление о состоянии среды, например, о наличии и распределении трещин, о пористости и газонасыщенности среды. Знание о распределении затухания позволяет решать множество прикладных и фундаментальных задач от поиска месторождений углеводородов и геотермальных источников до определения структуры магмоподводящих каналов под вулканами.
На современном этапе, благодаря развитию сейсмометров, способов сбора и хранения данных, а также мировой тенденции все большей и большей открытости научной информации, появляется множество интересных объектов для исследования, информация по которым становится общедоступной. В этих условиях ключевой задачей становится не сбор экспериментальных данных, а
создание эффективных алгоритмов для максимально полного извлечения полезной информации из имеющихся наборов данных и построение на их основе моделей среды.
В связи с этим, актуальным направлением является расчет и использование сейсмической томографии на затухании в дополнении к скоростной томографии, для выявления структуры и объяснения механизмов в тектонически и вулканически активных регионах. В данной работе рассмотрены три региона: Северный Тянь-Шань, который представляет собой область коллизии со сложными тектоническими условиями, активный вулканический комплекс Колима, расположенный в тектонически сложной среде на юго-западе Мексики, и область современного базальтового вулканизма Харрат Лунайир, расположенная в Саудовской Аравии.
Целью данной работы - разработать алгоритм для расчета трехмерного распределения сейсмической добротности (затухания) по сейсмологическим данным и протестировать его на регионах со сложной тектонической структурой.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Разработать и запрограммировать новый алгоритм для расчета характеристик затухания вдоль лучей и для построения на их основе трехмерных моделей затухания.
2. Исследовать с помощью разработанного алгоритма трехмерную структуру сейсмического затухания в районах со сложной тектонической обстановкой, а также под активными вулканическими системами.
3. Уточнить информацию о геологических процессах в изучаемых объектах на базе интерпретации полученных моделей затухания и сейсмических скоростей, с учетом прочих геолого-геофизических данных.
Решение поставленных задач предполагает следующие этапы исследования:
1. Подготовка данных (волновые формы землетрясений).
2. Разработка базы данных для хранения времен прихода волн и другой информации, которая используется при расчетах.
3. Разработка алгоритмов расчета величины интегрального затухания по отдельным лучам.
4. Разработку алгоритма томографической инверсии для затухания.
5. Построение трехмерных моделей затухания методом сейсмической томографии по реальным геологическим объектам.
6. Проверка достоверности полученных моделей с помощью синтетического моделирования.
7. Проведение совместной интерпретации результатов томографии по скоростям и затуханию.
Научная новизна:
- Разработан новый алгоритм для нахождения характеристик затухания вдоль луча с предварительной оценкой качества волновой формы на основе отношения сигнал-шум с использованием фильтра Гаусса.
- Создан дополнительный программный блок в алгоритме пассивной томографии LOTOS, нацеленный на построение трехмерного распределения сейсмического затухания.
- Разработана новая унифицированная схема базы данных для хранения информации о первых вступлениях и волновых формах.
- Получены новые сейсмические 3D модели на затухании для Северного Тянь-Шаня (Киргизия, Казахстан), вулканического комплекса Колима (Мексика) и области Харрат Лунайир (Саудовская Аравия) и предложена интерпретация, основанная на совместном рассмотрении моделей скоростей сейсмических P и S волн, затухания и прочей геолого-геофизической информации.
- Для территории Северного Тянь-Шаня на основании анализа распределения затухания определены границы прочных литосферных блоков с высокой добротностью, окруженные зонами разрушения с повышенным затуханием.
- Для территории Колима выявлены питающие магматические каналы, которые приурочены к крупному тектоническому разлому.
- Для территории базальтового поля Харрат Лунайир выявлена зона высокого затухания, которая расположена на краю грабена и связана с активным выходом флюидов по ходу сейсмической активизации этой области в 2009 году.
Теоретическая и практическая значимость работы. Использование сейсмической томографии на затухании дает дополнительную информацию к традиционно используемым моделям сейсмических скоростей. Это сужает неоднозначность при интерпретации геофизической информации для выявления процессов происходящих в тектонически и вулканически активных областях.
Методы исследования. Для расчета интегральных значений затухания вдоль отдельных лучей использовался метод спектральной инверсии, состоящий из
следующих этапов: вычисление спектра сигнала и шума быстрым преобразованием Фурье, применение фильтра Гаусса для сглаживания спектра сигнала, моделирование сигнала с использованием модели Брюна для очага землетрясений. Поиск решения для затухания производился сеточным методом для ряда параметров путем сопоставления формы наблюдаемого и модельного спектров. Для программной реализации алгоритма использовались методы прикладного программирования на языке Matlab и Python. Для выполнения томографической инверсии данных по затуханию использовалась модифицированная специально для этого случая версия алгоритма LOTOS, изначально созданная для выполнения пассивной томографии для сейсмических скоростей. Созданные программные коды, используемые для расчета затухания в среде, являются открытыми и могут быть использованы другими исследователями для расчетов в других регионах.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Разработан алгоритм для построения трехмерных моделей распределения затухания в земных недрах, который включает улучшенный алгоритм расчета характеристик затухания вдоль лучей от землетрясений с применением фильтра Гаусса, унифицированную базу данных с информацией о землетрясениях и волновых формах и томографическую инверсию.
2. На примере Тянь-Шаньского региона показано, что разработанный алгоритм позволяет выявлять участки консолидированной коры с высокой добротностью в областях прочных литосферных блоков и отделять их от раздробленной коры с пониженной добротностью в зонах горообразования.
3. Полученные модели затухания под вулканическими системами Колима (Мексика) и Харрат Лунайир (Саудовская Аравия) показали, что разработанный алгоритм дает важную дополнительную информацию к распределению скоростей Р и S волн для более надежного определения геометрии магматических камер и каналов, а также для выделения зон дегазации под активными вулканами.
Фактический материал и личный вклад автора: Данная работа основана на обработке больших объемов непрерывных сейсмических данных. По Северному Тянь-Шаню были использованы данные сети KNET за период с 1994 по 2014 год по более чем 6000 событиям. По вулканическому комплексу Колима были использованы данные локальной сети CODEX, установленной с января 2006 по январь 2008 года и данные по нескольким станциям региональной сети MARS. Всего для этого объекта было выявлено 165 событий. Для территории Харрат
Лунайир были использованы записи временной сети, установленной геофизической службой Саудовской Аравии в апреле 2009 года, всего 1879 события.
Поскольку данные волновых форм и первых вступлений были в различных форматах для каждого отдельного региона, то автором была создана унифицированная база данных с информацией о первых вступлениях и волновых формах.
Автором полностью самостоятельно созданы алгоритмы для расчета затухания по лучам методом спектральной инверсии в программируемой среде Matlab с системой оценки качества сейсмической записи. Также были реализованы алгоритмы для расчета затухания по огибающей Кода волн на языке Python.
Автор самостоятельно провел расчеты по каждому региону и построил томографические модели на затухании с использованием программного комплекса LOTOS с последующей верификацией их серией синтетических тестов.
Апробация работы. Автор участвовал в 3 международных конференциях по теме работы: EGU General Assembly 2017, Вена, Австрия, 7-th International Symposium 2017, Бишкек, Киргизия, EGU General Assembly 2019, Вена, Австрия. Также результаты работы были представлены на открытых семинарах в ИНГГ СО РАН в 2015 г. Новосибирск, Россия и в исследовательском центре GeoForschungsZentrum в 2019 г. Потсдам, Германия.
Публикации. По теме исследования имеются 4 публикации в высокорейтинговых международных журналах (Q1).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и одного приложения. Полный объём диссертации составляет 118 страниц, включая 40 рисунков и 2 таблицы. Список литературы содержит 145 наименований.
Благодарности.
Автор выражает особую благодарность научному руководителю, доктору геол.-минерал. наук, чл.-корр. РАН, профессору РАН Кулакову Ивану Юрьевичу за внимательное и чуткое руководство на протяжении всех этапов подготовки диссертации. Также автор благодарит коллектив лаборатории сейсмической томографии ИНГГ СО РАН за плодотворное сотрудничество, помощь при работе с данными и при построении сейсмотомографических моделей.
Работа была частично выполнена при поддержке грантов РФФИ №18-35-00378, №15-05-06857.
Глава 1. Сейсмическое затухание
1.1 Сейсмическое затухание
Сейсмическое затухание - это известное свойство породы, которое характеризует неупругое поведение среды. Благодаря своей зависимости от температуры, наличия флюидов и трещин в среде, этот параметр является важным для исследования различных геологических процессов внутри Земли. С использованием параметра затухания получено множество результатов на разных масштабных уровнях и различных частотах сейсмического сигнала, начиная с диапазона волн в сейсмологии от 0.1-10 Гц, до лабораторных экспериментов с частотой от 1 кГц и выше [1].
Отмеченные свойства сейсмического затухания, например, широко используют при изучении вулканов и геотермальных областей [2-4]. Большую практическую значимость сейсмическое затухание приобретает при оценке сейсмической опасности, в частности при моделировании акселерограмм, и дает важную информацию о возможном сейсмическом воздействии в изучаемом регионе, что в дальнейшем позволяет дать оценку его последствий [5; 6].
Коэффициент затухания, часто выражаемый как добротность или Q (обратно пропорционален коэффициенту затухания) показывает, сколько энергии теряет сейсмическая волна за один период и выражается:
Сейсмическая волна теряет энергию из-за [9]:
- геометрического расхождения (излучение волнового фронта от точечного источника распределяется по сферической поверхности возрастающего размера);
- поглощения (перехода кинетической энергии движения частиц в тепловую);
- рассеяния (упругое затухание на микронеоднородностях).
Cуществует много традиционных методов оценки сейсмического затухания,
но в данной работе будут рассматриваться только те, которые используются в томографии для инверсии значений затухания вдоль всего пути распространения
сейсмического луча [10]. Изучение разных методов в работе Tonn R. [11] показало, что ни один метод не является однозначно лучшим. Оптимальное использование того или иного метода зависит от типа и размера объекта, качества и количества данных и прочих факторов.
Измерение затухания в региональном (сейсмологическом) масштабе можно выполнить с помощью следующих методов:
- Метод спектральной инверсии,
- Метод отношения спектров,
- Измерение ширины первого вступления, - Инверсии сейсмической интенсивности.
Для данной работы был выбран «Метод спектральной инверсии», который позволяет выделять характеристики затухания из прямых волн и в отличии от метода «Инверсия сейсмической интенсивности» не требует дополнительной информации о значениях интенсивности. В работе Haberland C. и Rietbrock A. [10] показали его хорошую согласованность с «Методом отношения спектров». В качестве альтернативного метода может быть использован метод «Измерения ширины первого вступления», но в отличии от «Метода спектральной инверсии», где достаточно произвести расчет быстрым преобразованием Фурье и с использованием сопоставления моделируемого спектра с наблюдаемым найти значения для затухания, он требует дополнительных усилий при предварительном отборе волновых форм, а также расчете касательных к сигналу первых вступлений и более тщательному анализу каждой отдельной записи.
1.1.1 Метод спектральной инверсии
Метод был предложен Scherbaum F. и Wyss M. [12]. Спектральная амплитуда сигнала объемной волны между i - источником и j - станцией может быть записана как:
(1.1)
где/- частота, /,(/) - характеристика станции, О^) - геометрическое расхождение, Qij - добротность, - время пробега между приемником и источником, и &(/ -спектр источника, который может быть описан моделью Брюна [13], как
(1.2)
где ^ - угловая частота и 00 - низкочастотная часть спектра, плато, которое характеризует независимые от частоты части спектра. Для инверсии используются значения ?:
В гетерогенной среде потеря энергии из-за затухания вдоль пути луча может быть представлена в виде интеграла:
с№
*** }Рагн ДОМ5)
(1.4)
где - скорость сейсмической волны вдоль луча
Используя выражение (1.2) и (1.4), спектр сигнала в выражении (1.1) может быть представлен, как:
(1.5)
Рисунок 1.1 — Пример вычисления ^ для территории Северного Тянь-Шаня. Тонкие линии - значения наблюдаемого спектра для шума (снизу) и полезного сигнала (сверху). Толстая линия - оптимизированный модельный спектр.
В выражении (1.5) присутствуют три неизвестных ' и , которые могут быть найдены методом поиска по сетке путем сопоставления наблюдаемого и моделируемого спектров сигнала. Для улучшения качества определения {
использовалось отношение спектров по участку с приходом волны (полезный сигнал) к участку, не включающем никакой волны (шум). Данные с низким соотношением сигнал/шум в вычислениях не использовались. На Рисунке 1.1 представлены примеры спектров для Р и £ волн и шума, которые были использованы для определения значений ?.
1.1.2 Метод отношения спектров
Метод отношения спектров основан на принципе исключения неизвестных параметров, таких как спектр источника, путем спектрального деления [14].
Из выражения (1.1) спектральное отношение станции \ события у
относительно наблюдения на контрольной станции г можно сформулировать следующим образом:
(1.6)
Выражение (1.6) можно упростить, если предположить, что спектр источника и характеристика станции исключаются путем деления. В этом случае дифференциальное затухание д^у = {у -Г^ можно рассчитать путем линейной инверсии по наклону логарифма отношения спектров:
rj,
(1.7)
1.1.3 Измерение ширины первого вступления
Stacey F.D. и др. [15] показали, что времена нарастания акустических сигналов, которые распространяются линейно в упругих средах с частотно-независимой добротностью, можно записать как:
(1.8)
где т и т0 - время нарастания импульса на станции и в источнике, соответственно, С - константа, - отрезок дуги вдоль траектории луча, V - скорость, и dT - время нарастания импульса [16].
В однородной среде Q = Q0, выражение (1.8) можно переписать в виде:
Для каждого события среднее значение Q0/C может быть получено методом наименьших квадратов путем сопоставления модельных и наблюдаемых данных длительности импульса в зависимости от времени прохождения.
Half peak Trace mean /v > ....
i
Рисунок 1.2 — Определение ширины импульса по скоростным сейсмограммам. Ширина импульса т измеряется между двумя нулевыми пересечениями. Первое определяется путем линейной аппроксимации восходящего уклона на половине пика, второе - фактическим
пересечением нуля [ 16]
Для Q > 30 постоянная C различна для смещения, скорости и ускорения. На основании эксперимента Blair D.P. и Spathis A.T. [17] показывают, что значения
смещения, скорости и ускорения будут 0.485, 0.298 и 0.217 соответственно. Иногда этот параметр также может варьироваться от источника к источнику.
Затем необходимо поставить условия инверсии для выражения (1.9). Есть три способа, как можно это сделать:
- - Для модели с небольшими отклонениями добротности относительно некоторого референтного значения Q0, можно предположить, что Q = Q0 + 5Q и инвертировать для 5Q, а также для начального импульса согласно выражению (1.10):
СТ С
т = т0 +
+ ——j / bQdT
<Зо Я0 Згау (1.10)
- В случае, если искомые вариации добротности значительные, можно использовать выражение (1.8) для совместной инверсии Q и т0.
- В качестве альтернативной инверсии также можно сначала оценить т0 через среднее значение Q0/C, а затем получить более простую инверсию:
/ ТГ^
'гауУУ (1.11)
т-т0 = С
удалив расчетную начальную ширину импульса т0 из т. После чего применяется алгоритм инверсии, например предложенный Lees J.M. и Lindley G.T. [18].
1.1.4 Метод инверсии сейсмической интенсивности
Hashida ^ и Shimazaki ^ [19] разработали метод для измерения затухания на основе данных сейсмической интенсивности. Ускорение а землетрясения может быть представлено как:
а = 101/3-0.5 (1.12)
где I - интенсивность по модифицированной шкале Меркалли (MM). Данный метод основан на двух предположениях, что: источник землетрясения может быть представлен как точечный источник, потому что в большинстве случаев эпицентральное расстояние намного больше размера источника, и сейсмическая интенсивность является мерой максимального ускорения £ волны.
Принцип решения обратной задачи схематически представлен на Рисунке 1.3 В данной задаче необходимо рассчитать ускорение источника 5 каждого землетрясения и коэффициент затухания для элемента объема внутри О для 5 волны внутренней поверхности Земли. Выразим добротность Qs, как :
(1.13) где / - частота [19].
а-101/2-О.35
А
О- / /^хр(-ОД^) 1
Ч / 1 1 1
1 1 1
1 1 1
0к = тхТ/03|(
Рисунок 1.3 — Схема метода определения затухания по интенсивности.
Задача состоит в том, чтобы оценить коэффициент добротности Qs для каждого блока и энергию очага землетрясения (Рисунок 1.3), используя данные сейсмической интенсивности, наблюдаемые на станциях для многих землетрясений, которые все находятся внутри объема блочной модели. Сейсмическая интенсивность I преобразуется в максимальное ускорение а- для I -
ой станции и у -го события. Предполагается, что наблюдаемое ускорение и выражается как произведение ускорения источника Я- на точечный источник, геометрического расхождения О-, затухания из-за неупругости Ок для к -го блока вдоль луча exp(-ОkГyk)), коэффициента усиления грунта g и ошибок из-за преобразования в сейсмическую интенсивность. Также показана связь между коэффициентом затухания Ок и добротностью Qsk для к -го блока. Можно оценить коэффициент добротности Qsk из Ок, выбрав соответствующую частоту связанную с сейсмической интенсивностью. С сейсмической интенсивностью связан диапазон частот 0.3-10 Гц, но в качестве опорной используется 1 Гц.
1.2 Программа SCATTER
SCATTER (SeismiC wAve aTTEnuation calculatoR) - это программа предназначена для вычисления значении t на основе метода спектральной инверсии [20]. SCATTER реализован в программируемой среде Matlab на основе принципов чистого кода. Программный код разделен на модули, каждая переменная имеет семантическое значение, и конфигурация программы отделена от кода программы. Все исходные коды программы открыты и доступны под лицензией MIT в репозитории GitHub [20].
На Рисунке 1.4 представлен процесс обработки данных в программе.
01 02 03 04
Preprocessing Filtering Verifying Calculating
Рисунок 1.4 — SCATTER процесс обработки данных
1.2.1 Процесс обработки
Процесс обработки в SCATTER состоит из четырех этапов:
1. Предварительная обработка. Событие и связанные времена вступления выбираются для обработки из базы данных. Затем волновые формы в формате MiniSEED загружаются в соответствии с известными временами вступлений. Информация о файле, в котором находятся волновые формы, находится в той же таблице, что и информация о первом вступлении. Для чтения волновой формы используется библиотека RDMSEED [21]. На Рисунке 1.5 показан пример считанной волновой формы землетрясения и отмечены области для расчета спектра сигнала.
Time, s Time, s
Рисунок 1.5 — Пример сейсмограммы с выбранным окном для обработки для P и S волны.
2. Спектр сигнала и фильтрация. Спектр сигнала рассчитывается с использованием быстрого преобразования Фурье и применением многослойного фильтра (muШtaper). [22].
105г
10*
Frequency. Hz
Рисунок 1.6 — Пример спектра сигнала, прошедшего отбор. Синие линии - спектр полезного сигнала; розовые - шума. Тонкая линия - исходный спектр; толстая - результат сглаживания
фильтром Гаусса.
3. Проверка. Чтобы улучшить качество обработки на этом этапе, происходит выбор спектральных характеристик на основе отношения сигнал/шум. Для этого сравниваются спектры по участку с приходом исследуемой волны и по участку, где никакой волны не наблюдается. Если линии спектра в этих двух случаях пересекаются, то такие данные признаются некондиционными. Чтобы избежать ложных срабатываний спектр сигнала
предварительно фильтруется фильтром Гаусса. На Рисунках 1.7 и 1.6 показаны сигналы, прошедшие и не прошедшие отбор.
4. Вычисление. На основе отобранных записей проводится вычисление значений Q, t и fc. Все значения рассчитаны с использованием метода поиска по сетке на основе выражения (1.5). Угловая частота fc фиксирована для всех вступлений выбранного землетрясения. На Рисунке 1.8 представлен пример поиска по сетке. С листингом программы SCATTER можно ознакомиться в Приложении А.
105 г 104 г
Frequency, Hz
Рисунок 1.7 — Пример спектра сигнала, не прошедшего отбор. Синие линии - спектр полезного сигнала; розовые - шума. Тонкая линия - исходный спектр; толстая - результат
сглаживания фильтром Гаусса.
Station ААК IP wave! Station ААК IS wave)
t*. s (log scale) t*, s (log scale)
Рисунок 1.8 — Результат вычислений значений О, { и / методом поиска по сетке. Цвета отражают отклонение наблюдаемого и модельного спектров.
1.2.2 База данных
Каждый набор данных для разных исследуемых областей, как правило, уникален, и для того, чтобы программный код был независим от исходных данных, была предложена унифицированная схема базы данных содержащая все необходимые параметры для вычисления. Схема базы данных представлена на Рисунке 1.9. База данных состоит из трех таблиц: одна для хранения информации о событии, вторая для хранения времен вступления Р и 5 волн и третья - для хранения результатов. В данной реализации была использована база данных SQLite [23] и библиотека mksqlite [24] для работы в среде Matlab.
events ^^B arrivals t_star_result
id int id int id int
originjme timestamp event_id int arrivaljd int
magnitude float8 network varchar tstar floaffi
energy_klass float8 station varchar omega floaffi
location varchar corner_frequency floaffi
channel varchar wave_type varchar
absolute_arrival_time timestamp
arrivaljme floaffi
wave_type varchar
miniseed_file varchar
Рисунок 1.9 — Схема базы данных SCATTER для хранения входных данных и результатов
расчетов.
1.2.3 Предварительная подготовка данных
Для обработки данных с помощью SCATTER сначала необходимо подготовить базу данных с информацией о землетрясениях и первых вступлениях. Каждая запись о вступлении должна также содержать информацию о том, в каком файле хранится волновая форма для этого вступления. Данные волновых форм хранятся в формате MiniSEED. Преимущество использования формата MiniSEED
заключается в том, что он содержит информацию о сети, канале, частоте дискретизации и времени начала и конца.
Обычно файлы MiniSEED хранятся по дням, и для оптимизации времени обработки данных лучше разбивать файлы MiniSEED для каждого события отдельно.
Похожие диссертационные работы по специальности «Общая и региональная геология», 25.00.01 шифр ВАК
Добротность литосферы и очаговые параметры землетрясений Байкальской рифтовой системы2011 год, кандидат физико-математических наук Добрынина, Анна Александровна
Разрешающая способность алгоритмов сейсмической томографии1999 год, кандидат физико-математических наук Крауклис, Алексей Павлович
Строение земной коры и верхней мантии Центральной Азии по данным телесейсмических объемных волн2009 год, доктор геолого-минералогических наук Мордвинова, Валентина Владимировна
Оценка частотно-зависимого затухания сейсмических волн посредством полноволновой инверсии данных вертикального сейсмического профилирования2019 год, кандидат наук Пирогова Анастасия Сергеевна
Особенности глубинного строения северной части Балтийского щита по данным обменных волн от землетрясений и искусственных сейсмических источников возбуждения2006 год, кандидат физико-математических наук Крупнова, Наталия Александровна
Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сычев Илья Владимирович, 2021 год
Список литературы
1. Пузырев Николай Никитович. Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию. — Novosibirsk, Nauka: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1997. — С. 37-39. — 2.4.
2. Biot M. A. Theory of Propagation of Elastic Waves in a Fluid-Saturated Porous Solid. II. Higher Frequency Range // The Journal of the Acoustical Society of America. — 1956. — Vol. 28, no. 2. — Pp. 179-191. — URL: https:
//doi.org/10.1121/1.1908241.
3. Detection of gas and water using HHT by analyzing P- and S-wave attenuation in tight sandstone gas reservoirs / Ya juan Xue, Jun xing Cao, Da xing Wang et al. // Journal of Applied Geophysics. — 2013. — nov. — Vol. 98. — Pp. 134-143.
4. Bubbles attenuate elastic waves at seismic frequencies: First experimental evidence / Nicola Tisato, Beatriz Quintal, Samuel Chapman et al. // Geophysical Research Letters. — 2015. — Vol. 42, no. 10. — Pp. 3880-3887. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2015GL063538.
5. Boore David M., Joyner William B. Site amplifications for generic rock sites // Bulletin of the Seismological Society of America. — 1997. — 04. — Vol. 87, no. 2. — Pp. 327-341.
6. Boore D. M. Simulation of Ground Motion Using the Stochastic Method // pure and applied geophysics. — 2003. — Vol. 160, no. 3. — Pp. 635-676. — URL: https://doi.org/10.1007/PL00012553.
7. Ito Hisao, DeVilbiss John, Nur Amos. Compressional and shear waves in saturated rock during water-steam transition // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 1979. — Vol. 84, no. B9. — Pp. 4731-4735. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JB084iB09p04731.
8. Takei Yasuko. Effect of pore geometry on VP/VS: From equilibrium geometry to crack // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2002. — Vol. 107, no. B2. — Pp. ECV 6-1-ECV 6-12. — URL: https://agupubs.onlinelibrary. wiley.com/doi/abs/10.1029/2001JB000522.
9. Durek Joseph J., Ekstr'om G"oran. A radial model of anelasticity consistent with long-period surface-wave attenuation // Bulletin of the Seismological Society of America. — 1996. — 02. — Vol. 86, no. 1A. — Pp. 144-158.
10. Haberland Christian, Rietbrock Andreas. Attenuation tomography in the western central Andes: A detailed insight into the structure of a magmatic arc // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2001. — Vol. 106, no. B6. — Pp. 1115111167. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/ 10.1029/2000JB900472.
11. Tonn Rainer. The determination of the seismic quality factor Q from VSP data:
a comparison of different computational methods // Geophysical Prospecting. — 1991. — jan. — Vol. 39, no. 1. — Pp. 1-27.
12. Scherbaum Frank, Wyss Max. Distribution of attenuation in the Kaoiki, Hawaii, source volume estimated by inversion of P wave spectra // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 1990. — Vol. 95, no. B8. — Pp. 12439-12448. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/ 10.1029/JB095iB08p12439.
13. Brune James N. Tectonic stress and the spectra of seismic shear waves from earthquakes // Journal of Geophysical Research (1896-1977). — 1970. — Vol. 75, no. 26. — Pp. 4997-5009. — URL: https://agupubs.onlinelibrary. wiley.com/doi/abs/10.1029/JB075i026p04997.
14. Sanders C. O. Local earthquake tomography - attenuation - some theory and results in Seismic tomography : theory and practice, edited by H. Iyer and K. Hirahara.
— Chapmanand Hall, New York, 1993. — Pp. 676-694.
15. Anelastic damping of acoustic and seismic pulses / F. D. Stacey, M. T. Gladwin, B. McKavanagh et al. // Geophysical Surveys. — 1975. — apr. — Vol. 2, no. 2.
— Pp. 133-151.
16. Wu Huatao, Lees Jonathan M. Attenuation structure of Coso geothermal area, California, from wave pulse widths // Bulletin of the Seismological Society of America. — 1996. — 10. — Vol. 86, no. 5. — Pp. 1574-1590.
17. Blair D. P., Spathis A. T. Attenuation of explosion-generated pulse in rock masses
// Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 1982. — Vol. 87,
no. B5. — Pp. 3885-3892. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/ doi/abs/10.1029/JB087iB05p03885.
18. Lees Jonathan M., Lindley Grant T. Three-dimensional attenuation tomography at Loma Prieta: Inversion of t* for Q // Journal of Geophysical Research. — 1994.
— Vol. 99, no. B4. — P. 6843.
19. Hashida Toshihiko, Shimazaki Kunihiko. Determination of seismic attenuation structure and source strength by inversion of seismic intensity data // Journal of Physics of the Earth. — 1984. — Vol. 32, no. 4. — Pp. 299-316.
20. SCATTER - SeismiC wAve aTTEnuation calculatoR. — URL: https://github. com/ilyasnsk/SCATTER.
21. RDMSEED and MKMSEED: Read and write miniSEED files.
— URL: https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/
28803-rdmseed-and-mkmseed-read-and-write-miniseed-files.
22. Park Jeffrey, Lindberg Craig R., Vernon III Frank L. Multitaper spectral analysis of high-frequency seismograms // Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
— 1987. — Vol. 92, no. B12. — Pp. 12675-12684. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JB092iB12p12675.
23. SQLite is a C-language library that implements a small, fast, self-contained, high-reliability, full-featured, SQL database engine. — URL: https://www. sqlite.org/.
24. mksqlite is an open source project to implement an interface between MATLAB(R) and SQLite. — URL: https: //github.com/AndreasMartin72/mksqlite.
25. ObsPy is an open-source project dedicated to provide a Python framework for processing seismological data. — URL: https://github.com/obspy/obspy/wiki.
26. Pyrocko is an open source seismology toolbox and library, written in the Python programming language. — URL: https://pyrocko.org/.
27. Koulakov Ivan, Sobolev Stephan V., Asch Gu'nter. P- and S-velocity images of the lithosphere—asthenosphere system in the Central Andes from local-source tomographic inversion // Geophysical Journal International. — 2006. — 10. —
Vol. 167, no. 1. — Pp. 106-126. — URL: https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.
2006.02949.x.
28. Distribution of Seismic Velocities and Attenuation in the Crust beneath the North Anatolian Fault (Turkey) from Local Earthquake TomographyDistribution of
Seismic Velocities and Attenuation in the Crust beneath the North Anatolian Fault / I. Koulakov, D. Bindi, S. Parolai et al. // Bulletin of the Seismological Society of America. — 2010. — 02. — Vol. 100, no. 1. — Pp. 207-224. — URL: https://doi.org/10.1785/0120090105.
29. Pathways of volatile migration in the crust beneath Harrat Lunayyir (Saudi Arabia) during the unrest in 2009 revealed by attenuation tomography / Ilya Sychev, Ivan Koulakov, Sami El Khrepy, Nassir Al-Arifi // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2017. — jan. — Vol. 330. — Pp. 1-13.
30. Koulakov Ivan. LOTOS Code for Local Earthquake Tomographic Inversion: Benchmarks for Testing Tomographic AlgorithmsLOTOS Code for Local Earthquake Tomographic Inversion: Benchmarks for Testing Tomographic Algorithms // Bulletin of the Seismological Society of America. — 2009. — 02.
— Vol. 99, no. 1. — Pp. 194-214. — URL: https://doi.org/10.1785/0120080013.
31. Paige Christopher C., Saunders Michael A. LSQR: An Algorithm for Sparse Linear Equations and Sparse Least Squares // ACM Trans. Math. Softw. — 1982.
— mar. — Vol. 8, no. 1. — Pp. 43-71. — URL: http://doi.acm.org/10. 1145/355984.355989.
32. Nolet G. Seismic wave propagation and seismic tomography // Seismic Tomography: With Applications in Global Seismology and Exploration Geophysics / Ed. by Guust Nolet. — Dordrecht: Springer Netherlands, 1987. — Pp. 1-23. — URL: https://doi.org/10.1007/978-94-009-3899-1_1.
33. Molnar Peter, Tapponnier Paul. Cenozoic Tectonics of Asia: Effects of a Continental Collision // Science. — 1975. — Vol. 189, no. 4201. — Pp. 419-426.
— URL: http://www.jstor.org/stable/1740465.
34. Tapponnier Paul, Molnar Peter. Active faulting and cenozoic tectonics of the Tien Shan, Mongolia, and Baykal Regions // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 1979. — Vol. 84, no. B7. — Pp. 3425-3459. — URL: https:
//agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JB084iB07p03425.
35. Cenozoic tectonic and geodynamic evolution of the Kyrgyz Tien Shan Mountains: A review of geological, thermochronological and geophysical data / M.M. Buslov, J. De Grave, E.A.V. Bataleva, V.Yu. Batalev // Journal of Asian Earth Sciences.
— 2004. — Vol. 29, no. 2. — Pp. 205 - 214. — The 19th Himalaya-Karakoram-Tibet Workshop (HKT19) held at Niseko, Hokkaido, Japan, 10-13 July 2004. URL: http: //www.sciencedirect.com/science/article/ pii/S 1367912006002033.
36. Relatively recent construction of the Tien Shan inferred from GPS measurements of present-day crustal deformation rates / K. Ye Abdrakhmatov, S. A. Aldazhanov, B. H. Hager et al. // Nature. — 1996. — Vol. 384, no. 6608. — Pp. 450-453. — URL: https://doi.org/10.1038/384450a0.
37. Origin, direction, and rate of modern compression of the central Tien Shan, Kyrgyzstan / Abdrakhmatov K. E., Weldon R., Thompson S. et al. // Russian Geology and Geophysics. — 2001. — no. 10. — Pp. 1585-1609.
38. Kinematics of the India-Eurasia collision zone from GPS measurements / Kristine M. Larson, Roland Bu'rgmann, Roger Bilham, Jeffrey T. Freymueller // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 1999. — Vol. 104, no. B1. — Pp. 10771093. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10. 1029/1998JB900043.
39. Three-dimensional elastic wave velocity structure of the western and central Tien Shan / S. W. Roecker, T. M. Sabitova, L. P. Vinnik et al. // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 1993. — Vol. 98, no. B9. — Pp. 15779-15795. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/ 10.1029/93JB01560.
40. Sabitova T. M., Lesik O. M., Adamova A. A. Velocity and Density Heterogeneities of the Tien-Shan Lithosphere // Geodynamics of Lithosphere & Earth's Mantle / Ed. by Jaroslava Plomerov'a, Robert C. Liebermann, Vladislav Babu^ska. — Basel: Birkha'user Basel, 1998. — Pp. 539-548.
41. Сабитова Т.М. Адамова А.А. Сейсмотомографические исследования земной коры Тянь-Шаня (результаты, проблемы, перспективы) // Геология и геофизика. — 2001. — Vol. 42, no. 10. — P. 1543-1553.
42. Ghose Sujoy, Hamburger Michael W., Virieux Jean. Three-dimensional velocity structure and earthquake locations beneath the northern Tien Shan of
Kyrgyzstan, central Asia // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 1998.
— Vol. 103, no. B2. — Pp. 2725-2748. — URL: https://agupubs.
onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/97JB01798.
43. Tomographic image of the crust and upper mantle beneath the western Tien Shan from the MANAS broadband deployment: Possible evidence for lithospheric delamination / Li Zhiwei, Steve Roecker, Li Zhihai et al. //
Tectonophysics. — 2009. — Vol. 477, no. 1. — Pp. 49 - 57. —
Continental Collision, Partial Melting and Ductile Deformation in The Tibetan-Himalayan Orogenic Belt. URL: http://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/S0040195109002856.
44. Omuralieva Aiymjan, Nakajima Junichi, Hasegawa Akira. Three-dimensional seismic velocity structure of the crust beneath the central Tien Shan, Kyrgyzstan: Implications for large- and small-scale mountain building // Tectonophysics. — 2009. — Vol. 465, no. 1. — Pp. 30 - 44. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040195108004940.
45. Xu Yi, Li Zhiwei, Roecker Steven W. Uppermost mantle structure and its relation with seismic activity in the central Tien Shan // Geophysical Research Letters. — 2007. — Vol. 34, no. 10. — URL: https://agupubs.onlinelibrary. wiley.com/doi/abs/10.1029/2007GL029708.
46. Lithospheric structure and dynamic processes of the Tianshan orogenic belt and the Junggar basin / Zhao Junmeng, Liu Guodong, Lu Zaoxun et al. // Tectonophysics. — 2003. — Vol. 376, no. 3. — Pp. 199 - 239. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040195103003287.
47. Lei Jianshe. Seismic tomographic imaging of the crust and upper mantle under the central and western Tien Shan orogenic belt // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2011. — Vol. 116, no. B9. — URL: https://agupubs. onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2010JB008000.
48. Zabelina I.V., Koulakov I.Yu., Buslov M.M. Deep mechanisms in the Kyrgyz Tien Shan orogen (from results of seismic tomography) // Russian Geology
and Geophysics. — 2013. — Vol. 54, no. 7. — Pp. 695 - 706. — URL : http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1068797113001089.
49. Zhou Zhigang, Lei Jianshe. Pn anisotropic tomography under the entire Tienshan orogenic belt // Journal of Asian Earth Sciences. — 2015. — Vol. 111. — Pp. 568
- 579. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S1367912015003351.
50. Li Yonghua, Shi Lei, Gao Jiayi. Lithospheric structure across the central Tien Shan constrained by gravity anomalies and joint inversions of receiver function and Rayleigh wave dispersion // Journal of Asian Earth Sciences. — 2016. — Vol. 124.
— Pp. 191 - 203. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/S1367912016301171.
51. Lei Jianshe, Zhao Dapeng. Teleseismic P-wave tomography and the upper mantle structure of the central Tien Shan orogenic belt // Physics of the Earth and Planetary Interiors. — 2007. — Vol. 162, no. 3. — Pp. 165 - 185. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031920107000775.
52. Koulakov Ivan. High-frequency P and S velocity anomalies in the upper mantle beneath Asia from inversion of worldwide traveltime data // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2011. — Vol. 116, no. B4. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2010JB007938.
53. Receiver functions for the Tien Shan Analog Broadband Network: Contrasts in the evolution of structures across the Talasso-Fergana Fault / G. L. Kosarev, N. V. Petersen, L. P. Vinnik, S. W. Roecker // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 1993. — Vol. 98, no. B3. — Pp. 4437-4448. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/92JB02651.
54. Crustal structure and dynamics of the Tien Shan / L. P. Vinnik, S. Roecker, G. L. Kosarev et al. // Geophysical Research Letters. — 2002. — Vol. 29, no. 22. — Pp. 4-1-4-4. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/ abs/10.1029/2002GL015531.
55. Receiver function tomography of the central Tien Shan /
Lev P. Vinnik,
Christoph Reigber, Igor M. Aleshin et al. // Earth and Planetary Science Letters. — 2004. — Vol. 225, no. 1. — Pp. 131 - 146. — URL: http: //www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X04003802.
56. Chen Y. H., Roecker S. W., Kosarev G. L. Elevation of the 410 km discontinuity beneath the central Tien Shan: Evidence for a detached lithospheric root // Geophysical Research Letters. — 1997. — Vol. 24, no. 12. — Pp. 1531-1534. — URL: https: //agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/97GL01434.
57. Lithosphere and asthenosphere of the Tien Shan imaged by S receiver functions / Serge Oreshin, Lev Vinnik, Dmitry Peregoudov, Steve Roecker // Geophysical Research Letters. — 2002. — Vol. 29, no. 8. — Pp. 32-1-32-4. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10. 1029/2001GL014441.
58. Mantle transition zone topography and structure beneath the central Tien Shan orogenic belt / Xiaobo Tian, Dapeng Zhao, Hongshuang Zhang et al. // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2010. — Vol. 115, no. B10. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2008JB006229.
59. Yu Youqiang, Zhao Dapeng, Lei Jianshe. Mantle transition zone discontinuities beneath the Tien Shan // Geophysical Journal International. — 2017. — 07. — Vol. 211, no. 1. — Pp. 80-92. — URL: https://doi.org/10.1093/gji/ggx287.
60. Г.А. Гамбурцев. Глубинное сейсмическое зондирование земной коры на Северном Тянь-Шане // Избранные труды. — 1960.
61. Underthrusting of Tarim beneath the Tien Shan and deep structure of their junction zone: Main results of seismic experiment along MANAS Profile Kashgar-Song-Ko"l / V. I. Makarov, D. V. Alekseev, V. Yu. Batalev et al. // Geotectonics. — 2010. — Mar. — Vol. 44, no. 2. — Pp. 102-126. — URL: https://doi.org/10.1134/S0016852110020020.
62. Lithospheric heterogeneity in the Kyrgyz Tien Shan imaged by magnetotelluric studies / Robert A. Bielinski, Stephen K. Park, Anatoly Rybin et al. // Geophysical Research Letters. — 2003. — Vol. 30, no. 15. — URL: https:
//agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2003GL017455.
63. The lithospheric structure of the Central and Southern Tien Shan: MTS data correlated with petrology and laboratory studies of lower-crust and uppermantle xenoliths / V.Yu. Batalev, E.A. Bataleva, V.V. Egorova et al. // Russian Geology and Geophysics. — 2011. — Vol. 52, no. 12. — Pp. 1592
- 1599. — Geodynamics, Tectonics, and Metallogeny of Orogenic Belts. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1068797111002501.
64. Batalev V. Yu., Bataleva E. A. The state of the lithosphere in the junction zone of Tarim and Tien Shan according to the petrological interpretation of the magnetotelluric data // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. — 2013. — May. — Vol. 49, no. 3. — Pp. 384-391. — URL: https://doi.org/10.1134/ S1069351313030026.
65. Rybin A.K. Magnetotelluric and seismic researches along the transect MANAS // Vestnik VGU, Series Geology. — 2010. — no. 1. — P. 218-228.
66. Um Junho, Thurber Clifford. A fast algorithm for two-point seismic ray tracing // Bulletin of the Seismological Society of America. — 1987. — 06. — Vol. 77, no. 3. — Pp. 972-986.
67. Variations of the crustal thickness in Nepal Himalayas based on tomographic inversion of regional earthquake data. / I. Koulakov, G. Maksotova, S.
Mukhopadhyay et al. // Solid Earth Discussions. — 2015. — Vol. 6, no. 2. — Pp. 2867 - 2883. — URL: http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct= true&db=a9h&AN= 100314214&site=ehost-live.
68. Seismic structure beneath the Gulf of Aqaba and adjacent areas based on the tomographic inversion of regional earthquake data / S. El Khrepy, I. Koulakov, N. Al-Arifi, A. G. Petrunin // Solid Earth. — 2016. — Vol. 7, no. 3. — Pp. 965-978. — URL: https://www.solid-earth.net/7Z965/2016/.
69. Beaumont Christopher, Quinlan Garry. A geodynamic framework for interpreting crustal-scale seismic-reflectivity patterns in compressional orogens // Geophysical Journal International. — 1994. — 03. — Vol. 116, no. 3. — Pp. 754-783. — URL: https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1994.tb03295.x.
70. Brun Jean-Pierre. Deformation of the continental lithosphere: Insights from brittle-ductile models // Geological Society, London, Special Publications. — 2002. —
Vol. 200, no. 1. — Pp. 355-370. — URL: https://sp.lyellcollection. org/content/200/1/355.
71. Gray R., Pysklywec R. N. Influence of viscosity pressure dependence on deep lithospheric tectonics during continental collision // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2013. — Vol. 118, no. 6. — Pp. 3264-3273. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jgrb.50220.
72. Vogt Katharina, Matenco Liviu, Cloetingh Sierd. Crustal mechanics control the geometry of mountain belts. Insights from numerical modelling // Earth and Planetary Science Letters. — 2017. — Vol. 460. — Pp. 12 - 21. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X16306501.
73. Goetze Christopher, Evans Brian. Stress and temperature in the bending lithosphere as constrained by experimental rock mechanics // Geophysical Journal International. — 1979. — 12. — Vol. 59, no. 3. — Pp. 463-478. — URL: https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1979.tb02567.x.
74. Brace W. F., Kohlstedt D. L. Limits on lithospheric stress imposed by laboratory experiments // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 1980. — Vol. 85, no. B11. — Pp. 6248-6252. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.
wiley.com/doi/abs/10.1029/JB085iB11p06248.
75. Burov E.B., Watts A.B. The long-term strength of continental lithosphere: "jelly sandwich" or "creme bruTee"? // GSA Today. — 2006. — Vol. 16. — Pp. 4-10.
— URL: https://ci.nii.ac.jp/naid/10017466561/en/.
76. Burov Evgene B. Rheology and strength of the lithosphere // Marine and Petroleum Geology. — 2011. — Vol. 28, no. 8. — Pp. 1402 - 1443. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264817211001425.
77. Earthquake focal depths, effective elastic thickness, and the strength of the continental lithosphere / A. Maggi, J.A. Jackson, D. McKenzie, K. Priestley // Geology. — 2000. — 06. — Vol. 28, no. 6. — Pp. 495-498. — URL: https:
//doi.org/10.1130/0091-7613(2000)28<495:EFDEET>2.0.CO;2.
78. Jackson J. A. Strength of the continental lithosphere : Time to abandon the jelly sandwich? // GSA Today. — 2002. — Vol. 12. — Pp. 4-10. — URL: https://ci.nii.ac.jp/naid/10017466561/en/.
79. Watts A.B, Burov E.B. Lithospheric strength and its relationship to the elastic and seismogenic layer thickness // Earth and Planetary Science Letters. — 2003. — Vol. 213, no. 1. — Pp. 113 - 131. — URL: http://www.sciencedirect. com/science/article/pii/S0012821X03002899.
80. Schmalholz Stefan M., Kaus Boris J.P., Burg Jean-Pierre. Stress-strength relationship in the lithosphere during continental collision // Geology. — 2009. — 09. — Vol. 37, no. 9. — Pp. 775-778. — URL: https://doi.org/10.1130/ G25678A.1.
81. Ziegler Peter A., Cloetingh Sierd, van Wees Jan-Diederik. Dynamics of intraplate compressional deformation: the Alpine foreland and other examples //
Tectonophysics. — 1995. — Vol. 252, no. 1. — Pp. 7
— 59. — URL:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0040195195001026.
82. Ziegler Peter A, van Wees Jan-Diederik, Cloetingh Sierd. Mechanical controls on collision-related compressional intraplate deformation // Tectonophysics. — 1998.
— Vol. 300, no. 1. — Pp. 103 - 129. — URL: http://www.sciencedirect. com/science/article/pii/S0040195198002364.
83. Stern Robert J. SUBDUCTION ZONES // Reviews of Geophysics. — 2002. — Vol. 40, no. 4. — Pp. 3-1-3-38. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley. com/doi/abs/10.1029/2001RG000108.
84. The dynamic history of the Trans-Mexican Volcanic Belt and the Mexico subduction zone / Luca Ferrari, Teresa Orozco-Esquivel, Vlad Manea, Marina Manea // Tectonophysics. — 2012. — Vol. 522-523. — Pp. 122 - 149. —
URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040195111003957.
85. Three different types of plumbing system beneath the neighboring active volcanoes of Tolbachik, Bezymianny, and Klyuchevskoy in Kamchatka / Ivan Koulakov, Ilyas Abkadyrov, Nassir Al Arifi et al. // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2017. — Vol. 122, no. 5. — Pp. 3852-3874. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2017JB014082.
86. Zhao Dapeng. New advances of seismic tomography and its applications to subduction zones and earthquake fault zones: A review // Island Arc. — 2001. — Vol. 10, no. 1. — Pp. 68-84. — URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/ abs/10.1046/j.1440-1738.2001.00291.x.
87. Complex patterns of fluid and melt transport in the central Andean subduction zone revealed by attenuation tomography / B. Schurr, G. Asch, A. Rietbrock et al. // Earth and Planetary Science Letters. — 2003. — Vol. 215, no. 1.
— Pp. 105 - 119. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/
S0012821X03004412.
88. Luhr James F., Carmichael Ian S. E. The Colima Volcanic complex, Mexico // Contributions to Mineralogy and Petrology. — 1980. — Mar. — Vol. 71, no. 4. — Pp. 343-372. — URL: https://doi.org/10.1007/BF00374707.
89. Luhr James F., Carmichael Ian S. E. The Colima volcanic complex, Mexico: Part II. Late-quaternary cinder cones // Contributions to Mineralogy and Petrology. — 1981. — May. — Vol. 76, no. 2. — Pp. 127-147. — URL: https://doi.org/10.1007/BF00371954.
90. Eruptive history of the Colima volcanic complex (Mexico) / Claude Robin, Philippe Mossand, Guy Camus et al. // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 1987. — Vol. 31, no. 1. — Pp. 99 - 113. — URL: http://www. sciencedirect.com/science/article/pii/0377027387900084.
91. Structure of the Colima Volcanic Complex: Origin and Behaviour of Active Fault Systems in the Edifice / Gianluca Norini, Federico Agliardi, Giovanni Crosta et al.; Ed. by Nick Varley, Charles B. Connor, Jean-Christophe Komorowski. —
Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2019. — Pp. 27-54. — URL: https://doi.org/10.1007/978-3-642-25911-1_ 8.
92. Sector collapse of the SW flank of Volca'n de Colima, M'exico: The 3600yr BP La Lumbre-Los Ganchos debris avalanche and associated debris flows / A. Cort'es, J.L. Mac'ias, L. Capra, V.H. Gardun~o-Monroy // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2010. — Vol. 197, no. 1. — Pp. 52 - 66. — Continental Margin Volcanism - A volume in memory of James F. Luhr. URL: http://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S0377027309004491.
93. Gonzalez Mauricio Bret'on, Ram'iirez Juan J, Navarro Carlos. Summary of the historical eruptive activity of Volca'n De Colima, Mexico 1519-2000 // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2002. — Vol. 117, no. 1. — Pp. 21 -46. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0377027302002330.
94. Overview of the 1997-2000 activity of Volca'n de Colima, M'exico / V.M Zobin,
J.F Luhr, Y.A Taran et al. // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2002. — Vol. 117, no. 1. — Pp. 1 - 19. — URL: http://www.sciencedirect. com/science/article/pii/S0377027302002329.
95. Luhr James F., Navarro-Ochoa Carlos, Savov Ivan P. Tephrochronology, petrology and geochemistry of Late-Holocene pyroclastic deposits from Volca'n de Colima, Mexico // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2010. — Vol. 197, no. 1. — Pp. 1 - 32. — Continental Margin Volcanism A volume in memory of James F. Luhr. URL: http://www.sciencedirect.com/ science/article/pii/S0377027309004399.
96. Eyewitness, stratigraphy, chemistry, and eruptive dynamics of the 1913 Plinian eruption of Volc'an de Colima, M'exico / R. Saucedo, J.L. Mac'ias, J.C. Gavilanes et al. // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2010. — Vol. 191, no. 3. — Pp. 149 - 166. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/S0377027310000259.
97. Volca'n de Colima dome collapse of July, 2015 and associated pyroclastic density currents / Gabriel A. Reyes-D'avila, Rau'l Ara'mbula-Mendoza, Ramo'n Espinasa-Peren~a et al. // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2016. — Vol. 320. — Pp. 100 - 106. — URL: http://www.sciencedirect.com/ science/article/pii/S0377027316300464.
98. Bourgois J., Michaud F. Active fragmentation of the North America plate at the Mexican triple junction area off Manzanillo // Geo-Marine Letters. — 1991. — Jun. — Vol. 11, no. 2. — Pp. 59-65. — URL: https://doi.org/10.1007/ BF02431030.
99. Ferrari Luca, Petrone Chiara M., Francalanci Lorella. Generation of oceanic-island basalt-type volcanism in the western Trans-Mexican volcanic belt by slab rollback, asthenosphere infiltration, and variable flux melting // Geology. — 2001.
— 06. — Vol. 29, no. 6. — Pp. 507-510. — URL: https://doi.org/10.1130/0091-7613(2001 )029<0507: G00IBT>2.0.C0;2.
100. Ferrari Luca. Slab detachment control on mafic volcanic pulse and mantle heterogeneity in central Mexico // Geology. — 2004. — 01. — Vol. 32, no. 1. — Pp. 77-80. — URL: https://doi.org/10.1130/G19887.1.
101. Relation between alkalic volcanism and slab-window formation / M. J. Hole,
G. Rogers, A. D. Saunders, M. Storey // Geology. — 1991. — 06. — Vol. 19, no. 6. — Pp. 657-660. — URL: https://doi.org/10.1130/0091-7613(1991) 019<0657:RBAVAS>2.3.C0;2.
102. The feeder system of the Toba supervolcano from the slab to the shallow reservoir / Ivan Koulakov, Ekaterina Kasatkina, Nikolai M. Shapiro et al. // Nature Communications. — 2016. — Jul. — Vol. 7. — Pp. 12228 EP -. — Article.
URL: https://doi.org/10.1038/ncomms12228.
103. Stock Joann M., Lee Jeffrey. Do microplates in subduction zones leave a geological record? // Tectonics. — 1994. — Vol. 13, no. 6. — Pp. 1472-1487. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/94TC01808.
104. La Falla Tamazula, L'imite Suroriental del Bloque de Jalisco, y sus Relaciones con el Complejo Volca'nico de Colima, M'exico. / V.H. Gardun~o-Monroy, S.G. Ricardo, Z. Jim'enez et al. // Revista Mexicana de Ciencias Geologicas. — 1998.
— Vol. 15. — P. 132-144.
105. Structural architecture of the Colima Volcanic Complex / G. Norini, L. Capra,
G. Groppelli et al. // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2010. — Vol. 115, no. B12. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/ abs/10.1029/2010JB007649.
106. Bandy W.L., Mortera-Gutierrez C.A., Urrutia-Fucugauchi J. Gravity field of the southern Colima graben, Mexico. // Geof'isica Internacional. — 1993. — Vol. 32, no. 4. — Pp. 561-567.
107. A gravity model of the Colima, Mexico region. / F. Medina, J.M. Esp'indola, M. De la Fuente, M. Mena // Geof'isica Internacional. — 1996. — Vol. 35, no. 4. — Pp. 409-414.
108. Alvarez R., Yutsis V. Southward migration of magmatic activity in the Colima Volcanic Complex, Mexico: an ongoing process. // International Journal of Geosciences. — 2015. — Vol. 6, no. 9. — Pp. 1077-1099.
109. Satellite radar data reveal short-term pre-explosive displacements and a complex conduit system at Volca'n de Colima, Mexico / Jacqueline T. Salzer, Mehdi Nikkhoo, Thomas R. Walter et al. // Frontiers in Earth Science. — 2014. — Vol. 2. — P. 12. — URL: https://www.frontiersin.org/article/10. 3389/feart.2014.00012.
110. Nu'n~ez-Cornu' Francisco J., Sa'nchez-Mora Claudia. Stress Field Estimations for Colima Volcano, Mexico, Based on Seismic Data // Bulletin of Volcanology. — 1999. — Apr. — Vol. 60, no. 7. — Pp. 568-580. — URL: https://doi.org/10. 1007/s004450050252.
111. P-Wave Velocity Tomography from Local Earthquakes in Western Mexico / Juan A. Ochoa-Cha'vez, Christian R. Escudero, Francisco J. Nu'n~ez-Cornu', William L. Bandy // Pure and Applied Geophysics. — 2015. — Oct. — Vol. 173, no. 10. — Pp. 3487-3511. — URL: https://doi.org/10.1007/s00024-015-1183-x.
112. Seismic structure beneath the Rivera subduction zone from finite-frequency seismic tomography / Ting Yang, Stephen P. Grand, David Wilson et al. // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2009. — Vol. 114, no. B1. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/ 2008JB005830.
113. Mantle flow in the Rivera—Cocos subduction zone /
Gerardo Leo'n Soto, James F. Ni, Stephen P. Grand et al. // Geophysical Journal International. — 2009. — 11. — Vol. 179, no. 2. — Pp. 1004-1012. — URL: https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2009.04352.x.
114. Crust and subduction zone structure of Southwestern Mexico / Sandy4Kurniawan Suhardja, Stephen P. Grand, David Wilson et al. //
Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2015. — Vol. 120, no. 2. — Pp.
1020-1035. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.
1002/2014JB011573.
115. Spica Zack, Perton Mathieu, Legrand Denis. Anatomy of the Colima volcano magmatic system, Mexico // Earth and Planetary Science Letters. — 2017. — Vol. 459. — Pp. 1 - 13. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/S0012821X16306446.
116. Castellanos Jorge C., Clayton Robert W., P'erez-Campos Xyoli. Imaging the Eastern Trans-Mexican Volcanic Belt With Ambient Seismic Noise: Evidence for a Slab Tear // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2018. — Vol. 123, no. 9. — Pp. 7741-7759. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley. com/doi/abs/10.1029/2018JB015783.
117. 3-D shear wave velocity model of Mexico and South US: bridging seismic networks with ambient noise cross-correlations (C1) and correlation of coda of correlations (C3) / Zack Spica, Mathieu Perton, Marco Calo' et al. // Geophysical Journal International. — 2016. — 07. — Vol. 206, no. 3. — Pp. 1795-1813. — URL: https://doi.org/10.1093/gji/ggw240.
118. Escudero Christian R., Bandy William L. Ambient seismic noise tomography of the Colima Volcano Complex // Bulletin of Volcanology. — 2017. — Jan. — Vol. 79, no. 2. — P. 13. — URL: https://doi.org/10.1007/s00445-016-1096-2.
119. Lesage Philippe, Reyes-D'avila Gabriel, Ar'ambula-Mendoza Rau'l. Large tectonic earthquakes induce sharp temporary decreases in seismic velocity in Volca'n de Colima, Mexico // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2014. — Vol. 119, no. 5. — Pp. 4360-4376. — URL: https://agupubs.onlinelibrary. wiley.com/doi/abs/10.1002/2013JB010884.
120. Koulakov Ivan. Out-of-Network Events Can Be of Great Importance for Improving Results of Local Earthquake TomographyShort Note // Bulletin of the Seismological Society of America. — 2009. — 08. — Vol. 99, no. 4. — Pp. 25562563. — URL: https://doi.org/10.1785/0120080365.
121. Kuznetsov P.Y., Koulakov I. Yu. The three-dimensional structure beneath the Popocatepetl volcano (Mexico) based on local earthquake seismic tomography // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2014. — Vol. 276. — Pp.
10 - 21. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S037702731400064X.
122. Attenuation and scattering tomography of the deep plumbing system of Mount St. Helens / L. De Siena, C. Thomas, G. P. Waite et al. // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2014. — Vol. 119, no. 11. — Pp. 8223-8238. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10. 1002/2014JB011372.
123. Crustal inheritance and a top-down control on arc magmatism at Mount St Helens / Paul A. Bedrosian, Jared R. Peacock, Esteban Bowles-Martinez et al. // Nature Geoscience. — 2018. — Vol. 11, no. 11. — Pp. 865-870. — URL: https://doi.org/10.1038/s41561-018-0217-2.
124. Constraints on Jalisco Block Motion and Tectonics of the Guadalajara Triple Junction from 1998-2001 Campaign GPS Data / Michelle M. Selvans, Joann M. Stock, Charles DeMets et al. // Pure and Applied Geophysics. — 2011. — Aug. — Vol. 168, no. 8. — Pp. 1435-1447. — URL: https:
//doi.org/10.1007/s00024-010-0201-2.
125. Luhr James F. Petrology and geochemistry of the 1991 and 1998-1999 lava flows from Volca'n de Colima, M'exico: implications for the end of the current eruptive cycle // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2002. — Vol. 117, no. 1. — Pp. 169 - 194. — URL: http://www.sciencedirect.com/ science/article/pii/S0377027302002433.
126. Reubi Olivier, Blundy Jonathan, Varley Nicholas R. Volatiles contents, degassing and crystallisation of intermediate magmas at Volcan de Colima, Mexico, inferred from melt inclusions // Contributions to Mineralogy and Petrology. — 2013. — Jun. — Vol. 165, no. 6. — Pp. 1087-1106. — URL: https://doi.org/10.1007/s00410-013-0849-6.
127. Seismic structure changes beneath Redoubt Volcano during the 2009 eruption inferred from local earthquake tomography / Ekaterina Kasatkina, Ivan Koulakov, Michael West, Pavel Izbekov // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2014. — Vol. 119, no. 6. — Pp. 4938-4954. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2013JB010935.
128. Koulakov Ivan, West Michael, Izbekov Pavel. Fluid ascent during the 2004-2005 unrest at Mt. Spurr inferred from seismic tomography // Geophysical Research
Letters. — 2013. — Vol. 40, no. 17. — Pp. 4579-4582. — URL: https://agupubs. onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/grl.50674.
129. Broad accommodation of rift-related extension recorded by dyke intrusion in Saudi Arabia / John S. Pallister, Wendy A. McCausland, Sigurjo'n Jo'nsson et al. // Nature Geoscience. — 2010. — Sep. — Vol. 3. — Pp. 705 EP -. —
Article. URL: https://doi.org/10.1038/ngeo966.
130. Structural cause of a missed eruption in the Harrat Lunayyir basaltic field (Saudi Arabia) in 2009 / Ivan Koulakov, Sami El Khrepy, Nassir Al-Arifi et al. // Geology.
— 2015. — 05. — Vol. 43, no. 5. — Pp. 395-398. — URL: https://doi.org/10.1130/G3627L1.
131. El-Isa Z. H., Shanti A. Al. Seismicity and tectonics of the Red Sea and western Arabia // Geophysical Journal International. — 1989. — 06. — Vol. 97, no. 3. — Pp. 449-457. — URL: https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1989.tb00515.x.
132. Al-Amri Abdullah M.S. Recent seismic activity in the northern Red Sea // Journal of Geodynamics. — 1995. — Vol. 20, no. 3. — Pp. 243 - 253. — URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/026437079500007V.
133. Zobin Vyacheslav M., Al-Amri Abdullah M., Fnais Mohammed. Seismicity associated with active, new-born, and re-awakening basaltic volcanoes: case review and the possible scenarios for the Harraat volcanic provinces, Saudi
Arabia // Arabian Journal of Geosciences. — 2013. — Feb. — Vol. 6, no. 2. — Pp.
529-541. — URL: https://doi.org/10.1007/s12517-011-0379-3.
134. Baer Gidon, Hamiel Yariv. Form and growth of an embryonic continental rift: InSAR observations and modelling of the 2009 western Arabia rifting episode // Geophysical Journal International. — 2010. — 07. — Vol. 182, no. 1. — Pp. 155167. — URL: https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2010.04627.x.
135. Investigating the P wave velocity structure beneath Harrat Lunayyir, northwestern Saudi Arabia, using double-difference tomography and earthquakes from the 2009 seismic swarm / Samantha E. Hansen, Heather R. DeShon, Melissa M. Moore-Driskell, Abdullah M. S. Al-Amri // Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
— 2013. — Vol. 118, no. 9. — Pp. 4814-4826. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jgrb.50286.
136. Evidence of magma activation beneath the Lunayyir basaltic field (Saudi Arabia) from attenuation tomography / I. Koulakov, S. El Khrepy, N. Al-Arifi et al. // Solid Earth Discussions. — 2014. — jun. — Vol. 6. — Pp. 1401-1421.
137. Biot M. A. Generalized Theory of Acoustic Propagation in Porous Dissipative Media // The Journal of the Acoustical Society of America. — 1962. — Vol. 34, no. 9A. — Pp. 1254-1264. — URL: https://doi.org/10.1121/L1918315.
138. Mavko Gerald M., Nur Amos. Wave attenuation in partially saturated rocks // GEOPHYSICS. — 1979. — Vol. 44, no. 2. — Pp. 161-178. — URL: https:
//doi.org/10.1190/1.1440958.
139. Multiscale rock-physics templates for gas detection in carbonate reservoirs / Jing Ba, Hong Cao, Jos'e M. Carcione et al. // Journal of Applied Geophysics. — 2013.
— Vol. 93. — Pp. 77 - 82. — URL: http://www.sciencedirect.com/ science/article/pii/S0926985113000670.
140. Yin C.-S., Batzle M. L., Smith B. J. Effects of partial liquid/gas saturation on extensional wave attenuation in Berea sandstone // Geophysical Research Letters.
— 1992. — Vol. 19, no. 13. — Pp. 1399-1402. — URL: https ://agupubs. onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/92GL01159.
141. Liu Xin, Zhao Dapeng. Seismic attenuation tomography of the Southwest Japan arc: new insight into subduction dynamics // Geophysical Journal International. — 2015. — 02. — Vol. 201, no. 1. — Pp. 135-156. — URL: https://doi.org/10.1093/gji/ggv007.
142. Three-dimensional seismic tomography from P wave and S wave microearthquake travel times and rock physics characterization of the Campi Flegrei Caldera / T. Vanorio, J. Virieux, P. Capuano, G. Russo // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2005. — Vol. 110, no. B3. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2004JB003102.
143. De Siena L., Del Pezzo E., Bianco F. Seismic attenuation imaging of Campi Flegrei: Evidence of gas reservoirs, hydrothermal basins, and feeding systems // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2010. — Vol. 115, no. B9. — URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/ 2009JB006938.
144. Modeling of recent volcanic episodes at Phlegrean Fields (Italy): geochemical variations and ground deformation / Micol Todesco, Jonny Rutqvist, Giovanni Chiodini et al. // Geothermics. — 2004. — Vol. 33, no. 4. — Pp. 531 - 547. —
Selected papers from the TOUGH Symposium 2003. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375650503001536.
145. Evolution of geothermal systems around the Red Sea / D. Chandrasekharam, A. Lashin, N. Al Arifi et al. // Environmental Earth Sciences. — 2015. — Apr. — Vol. 73, no. 8. — Pp. 4215-4236. — URL: https://doi.org/10.1007/ s12665-014-3710-y.
102
Список рисунков
1.1 Пример вычисления t* для территории Северного Тянь-Шаня. Тонкие линии -значения наблюдаемого спектра для шума (снизу) и полезного сигнала (сверху). Толстая линия - оптимизированный модельный спектр. . . . . 11
1.2 Определение ширины импульса по скоростным сейсмограммам. Ширина импульса т измеряется между двумя нулевыми пересечениями. Первое определяется путем линейной аппроксимации восходящего уклона на половине пика, второе - фактическим пересечением нуля [16] .........13
1.3 Схема метода определения затухания по интенсивности. ....... 15
1.4 SCATTER процесс обработки данных .................. 16
1.5 Пример сейсмограммы с выбранным окном для обработки для P и
S волны................................... 16
1.6 Пример спектра сигнала, прошедшего отбор. Синие линии - спектр полезного сигнала; розовые - шума. Тонкая линия - исходный спектр; толстая - результат сглаживания фильтром Гаусса. . . . . . . . . 17
1.7 Пример спектра сигнала, не прошедшего отбор. Синие линии - спектр полезного сигнала; розовые - шума. Тонкая линия - исходный спектр; толстая -результат сглаживания фильтром Гаусса. 18 1.8 Результат вычислений значений Q, t* иf методом поиска по сетке. Цвета отражают отклонение наблюдаемого и модельного спектров. . . . . . . . . 18
1.9 Схема базы данных SCATTER для хранения входных данных и результатов расчетов. . . . . . . . . 19
1.10 Распределение t измерений для волн P и S в зависимости от времени прохождения t для территории Харрат Лунайир [29]. Сплошные линии указывают референтное значение затухания с параметрами, показанными в верхнем левом углу графиков. . . . . . . . . 22
2.1 Основные структурные блоки в исследуемом регионе. Черными линиями выделены основные разломы. TFF - Таласо-Ферганский разлом; NBF - разлом северной границы; SBF является разломом южной границы. На вставке показано расположение области исследования в поясе спряжения в Центральной Азии. Голубые области отражают механически жесткие литосферные блоки. . . . . 25
2.2 Распределение данных для скоростной томографии. Зеленые треугольники изображают сеть KNET, желтые треугольники - KRNET, синие треугольники -другие сейсмические станции, а красные точки - землетрясения. Серые линии
представляют конфигурацию лучей для Р волны. Для данных 5 волн конфигурации лучей аналогичны. ....... 29
2.3 Сетка параметризации для инверсии скорости. Коричневые линии обозначают пути Р лучей. Точками отображено расположение узлов параметризации. Интенсивность цвета точки представляет количество узлов на каждой из вертикальных линий...... . . . . . 30
2.4 Распределение данных в томографии по затуханию. Зеленые треугольники станции сети КМЕТ. Серые линии конфигурация лучей для Р волн (конфигурация лучей для 5 волн аналогична). Фиолетовым цветом обозначены основные разломы.
.......34
2.5 Синтетический тест шахматной доски с размерами аномалий 30 км и 60 км для волн Р и 5 на глубинах 5 и 25 км. Серыми линиями отмечены контуры начальных аномалий. . ....... 36
2.6 Синтетические тесты шахматной доски для вертикального сечения разреза 2 (см. Рисунок 2.7). Серые линии обозначают формы начальных аномалий. 37
2.7 Тесты шахматной доски для моделей затухания Р и 5 волн. Местоположения синтетических аномалий размером 50х50 км выделены серыми линиями. Результаты показаны для моделей затухания Р и 5 волн (верхний и нижний ряды соответственно) для глубин 5 и 15 км (левый и правый столбцы соответственно). Красными линиями отмечены основные разломы. . . . . 38
2.8 Аномалии скорости Р и 5 волн в горизонтальных сечениях. Коричневыми линиями обозначены основные разломы. В качестве подложки используется рельеф. Сокращения: СКВ - Чуйский бассейн (часть Казахской плиты), СКЯ -Чуйский хребет, - Киргизский хребет, ТББ - Таласо-Ферганский разлом, а №В - Нарынский бассейн. ....... 40
2.9 Аномалии скорости Р и 5 волн в вертикальных сечениях. Расположение профилей указано на картах в верхней части рисунка. Проекции событий, расположенных на расстоянии менее 40 км от профиля, обозначены черными точками. Над каждым разделом также отображена топография. . . 41
2.10 Аномалии затухания скорости Р и 5 волн в горизонтальных участках. Красными линиями обозначены основные разломы. В качестве подложки используется рельеф. Сокращения: СЪВ - Чуйский бассейн, К7Р - Казахская плита, СЪЯ - Чуйский хребет, - Кыргызский хребет, ТББ - Таласо-Ферганский разлом, а №В - Нарынский бассейн. .... 42
2.11 Сравнение глубинной аномалии сейсмических скоростей в настоящем исследовании, с глубиной границы Мохо, полученной на основе исследования
методом функции приемника, выполненного в работе Винника Л.П. и др. [55]. Коричневые линии обозначают основные разломы. Цифрами на нижней карте обозначена глубина границы Мохо в километрах. .... 43
2.12 Геодинамическая модель Тянь-Шаня, полученная из исследования по региональной томографии Кулакова И.Ю. [52]. Карты слева представляют аномалии скорости P волн на глубинах 220 и 500 км. Светло-серая линия обозначает контур рельефа на высоте 1500 м. Пунктирная линия указывает на возможное местоположение субдуцированной литосферы Тарим. Слева вертикальный разрез региона представлен возможной формой таримской литосферы (пунктирные линии). В верхнем углу результат локальной томографии представлен в вертикальном разрезе с скоординированным боковым расположением относительно регионального профиля. ... 44
2.13 Модель, показывающая возможные взаимодействия слоев земной коры в результате столкновения Казахской плиты с Северным Тянь-Шанем. Фон - это скоростная модель S волны для разреза 2 (такая же, как на Рисунке 2.7). Точки - это землетрясения на расстоянии менее 40 км от профиля. Вставки справа и слева показывают моделируемые реологические профили по (Brace-Goetze [73; 74]). В Северном Тянь-Шане прочность ограничена верхними хрупкими слоями верхней и нижней коры, а литосферная мантия слабая (модель «крем-брюле», например, [77; 78]). В Казахской плите прочность в основном обеспечивается в хрупкой верхней корой и мантийной литосферой, разделенных полностью пластичной нижней корой (модель «сэндвич с желе», например, [75; 79; 80]). .46
3.1 Расположение исследуемого района. а. Масштабный вид основных литосферных плит в центрально американском регионе. RP - это Rivera Plate. б. Основные структурные элементы на юго-западе Мексики. CVC - вулканический комплекс Колима. с. Структуры в районе вулканического комплекса Колима (взято и скорректировано из работы Norini G. и др. [91]). Цветные области указывают на вулканические отложения различного происхождения. Черные и красные линии указывают на разломы разных азимутальных ориентаций. ... 48
3.2 Конфигурация лучей. a и b: распределение траекторий лучей волн P и S волн, используемых для скоростной томографии. с. Лучи S волны, используемые для томографии на затухании. Черные треугольники - сейсмические станции, а красные точки - сейсмические события. ...... 53
3.3 Тест шахматной доски с тремя разными размерами аномалий: 10 км, 15 км и 20 км. Восстановленные распределения Vp, Vs, отношение Vp/Vs и затухание S волн показаны на глубине 5 км. Границы первоначальных аномалий выделены тонкими линиями. В нижнем ряду треугольники обозначают сейсмические станции. Контурные линии обозначают на рельеф. ..... 55
3.4 Три синтетических теста с аномалиями. Во всех случаях размер аномалий составляет 20 х 20 км. Восстановленные распределения Vp, Vs, отношение Vp/Vs и затухание S волн.
Тонкие линии обозначают границы синтетических аномалий. . . 56
3.5 Рассчитанные томографические модели скорости для P и S волн, а также их отношение Vp/Vs в горизонтальных сечениях. Синие пунктирные линии указывают на связанные с рифтом структуры, а сплошная черная линия - разлом Тамазулы (TF). Толстые контурные линии обозначают рельеф. CA - вулкан Кантаро, NC -Невадо де Колима, VC - вулкан Колима, CCG - Central Colima Graben. Расположение трех профилей показано на картах, соответствующих глубине
40 км. .......57
3.6 Вертикальные сечения томографических моделей для скорости P и S волн и их отношение Vp/Vs. Разрезы соответствуют тем, что указаны на Рисунке 3.3. Черные точки показывают проекции сейсмических событий на профиль. NC - это Невадо де Колима, а TF - разлом Тамазула. . . . . . . . 58
3.7 Результаты расчета затухания на горизонтальных сечениях. Обозначения такие же, как на Рисунке 3.5. . . . . . . . 60
3.8 Результаты расчета затухания на вертикальных сечениях, таких же, как и для аномалий скорости на Рисунке 3.6. Черные точки показывают проекции сейсмических событий на профиль. NC - это Невадо де Колима, а TF - разлом Тамазулы. . . . . . . . 61
3.9 Интерпретация результатов. Фон - отношения Vp/Vs на сечении 2, положение которого показано на Рисунке 3.6. . . . . . . . 62
4.1 Деформации грунта, основанные на интерферограмме InSAR, измеренные в мае-июне 2009 г. Pallister J.S. и др. [129]. Синие и фиолетовые пунктирные линии выделяют зоны проседания и воздымания соответственно с интервалом контура 10 см. Темно-синие линии указывают грабены. Белые точки указывают на расположение сейсмичности из работы Кулаков И.Ю. и др. [130]. Сплошные линии обозначают границы базальтового поля. . . . . . . 66
4.2 Расположение изучаемого региона. А. Карта Аравийского полуострова и прилегающих районов. Места расположения основных харратов обозначены красным. Сейсмические станции обозначены желтыми треугольниками. Пунктирные и сплошные линии обозначают границы мезозойского орогенного пояса, ограничивающего Аравийскую платформу и Аравийский щит. Красное поле указывает на область исследования. B. Расположение станций (желтые треугольники) и событий (красные точки) в районе Харрат Лунайир. Базальтовое поле обозначено коричневым цветом. ...... 67
4.3 Результаты синтетических тестов (с аномалиями 2x2 и 3x3 км) для моделей затухания для Р и 5 волн на глубине 6 км. Формы исходных моделей выделены черными линиями. Белые точки обозначают места событий на глубине
от 4 до 8 км. . . . . . . . 69
4.4 Тест, показывающий зависимость модели затухания от распределения скорости. Верхний ряд представляет две модели скорости Р волн, полученные после 1 и 4 итераций. В нижнем ряду представлены соответствующие модели затухания для Р волн. Все разрезы выполнены на глубине 6 км. Зеленые пунктирные линии обозначают гипотетические ошибки, а черные линии обозначают границы базальтового покрова. . . . . . 71
4.5 Аномалии затухания Р волны по отношению к референтному значению 1.5 на четырех горизонтальных разрезах. Синие и красные пунктирные линии показывают оседание грунта и деформацию грунта в соответствии с Рисунком 4.1. Зеленые пунктирные линии обозначают гипотетические ошибки. . 72
4.6 Аномалии затухания 5 волны по отношению к референтному значению 0.7 по четырем горизонтальным участкам. Синие и красные пунктирные линии показывают оседание грунта и деформацию грунта в соответствии с Рисунком 4.1. Зеленые пунктирные линии обозначают гипотетические ошибки. . 73
4.7 Аномалии затухания Р и 5 волн в двух вертикальных сечениях. Точками отмечены места событий на расстоянии менее 2 км от профиля. Расположение профилей показано на Рисунках 4.3 и 4.4. ...... 74
4.8 Интерпретация основана на результатах томографии скорости и затухания. А. Результирующее затухание 5 волны в разрезе 2 (аналогично Рисунку 4.5). В. Соотношение ¥р/¥3 из [130]. Белые точки - это землетрясения. С. Схематическая иллюстрация. Синие пунктирные линии изображают путь жидких фаз; синие точки обозначают процесс газообразования в результате декомпрессии; тонкие черные стрелки показывают возможное увеличение объема; жирные стрелки показывают области поднятия и опускания; коричневые линии схематически указывают на слабую трещиноватую зону.... ......................... 77
107
Список таблиц
1 Распределения скоростей одномерной модели, используемые в качестве исходной модели для томографии ................... 32
2 Отклонения невязок для Р и 5 волн (в Ь1 норме) и их уменьшение при инверсии экспериментальных данных................ 33
Приложение А. Листинг программы SCATTER
SCATTER это программа, которая состоит из двух блоков и вспомогательных функций. Обработка начинается с основного блока.
А. Основной блок
В этом блоке выбирается событие из базы данных и передается на дальнейшую обработку в блок process_earthquake. mksqlite('open', DB_PATH, 'rw');
earthquakes = mksqlite( [ ...' SELECT 'id', 'origin_time' ' ...
' FROM 'earthquake' ' ...
5 ] );
for i=1:length(earthquakes)
process_earthquake(earthquakes(i));
end
mksqlite('close')
А. Блок process earthquake
Это основной блок обработки каждого отдельного события и сохранения
результатов в базу данных.
function process_earthquake(eq_rec) % Arguments:
% eq_rec - event information eqk_timestamp = eq_rec.origin_times 5 str_eq_rec_timestamp = sprintf('%.0f ,eq_rec.origin_time)
waves = sql([ 'SELECT 'station' as station, 'arrival_time' as arrival_time, 'miniseed_file' as miniseed_file ' ...
' FROM arrivals ' ...
' WHERE phase = "' WAVE_TYPE '" AND key = "' eq_rec.id '" '
'' ]);
10 num_of_good_stations = 0; spct_eqk_cell = {}; spct_noise_cell = {};
wave_info = struct('stn', {}, 'chan_name', {}); for wv = waves' 15 try
stn = wv.station; % find name of data file miniseed_file = [ PREPARED_MSEED_PATH '/' wv. miniseed_file ];
arr_timestamp = wv.arrival_time 20 % load data
[ wave, bgn_time, smprate, chan_name ] = read_single_chan_mseed(miniseed_file); disp(['smprate = ', smprate]); disp(['bgn_time = ', bgn_time]); disp(['chan_name = ', chan_name]); 25% set info for plotting
if FL_DO_PLOT
FIG_TITLE = [ str_eq_rec_timestamp ' - ' chan_name]; FIG_FNAME = [ OUT_RESULT_PATH str_eq_rec_timestamp '
-' chan_name ];
FIG_FNAME = strrep(FIG_FNAME, ' ', '_'); FIG_FNAME = strrep(FIG_FNAME, ':', '_');
end
% compute spectrums
[ freq, spct_eqk, spct_noise ] = get_eqk_and_noise_spectrum( ... wave, bgn_time, smprate, str2num(arr_timestamp), str2num(eqk_timestamp), N_SAMPLES_TO_CALC_SPECTRUM );
if ~ check_plot_spectrum(freq, spct_eqk, spct_noise)
error('TSTAR:BAD_SNR', 'Bad signal to noise ratio')
end
num_of_good_stations = num_of_good_stations + 1; spct_eqk_cell{num_of_good_stations} = spct_eqk; spct_noise_cell{num_of_good_stations} = spct_noise; wave_info(num_of_good_stations).stn = stn; wave_info(num_of_good_stations).chan_name = chan_name; catch e = lasterror; 45 if strncmp(e.identifier, 'TSTAR:', 6)
warning_message = [ 'file "' miniseed_file '" not processed: ' e.message ]; warning_message = strrep(warning_message, '\','/'); warning (e.identifier, warning_message);
if FL_DO_PLOT && FL_CLOSE_FIG 50 close all;
end
else
disperror rethrow(e);
55 end
end
end
[ fcorn_m, tstar_m ] = get_fcorn_tstar_grids(); Res = struct('tstar', {}, 'omegal', {}, 'residual', {}); 6i ResMat = struct('omega_m', {}, 'residual_m', {}); for stn_i = 1:num_of_good_stations
[ frq, spc ] = cut_approxed_amp_spectrum(freq, spct_eqk_cell {stn_i});
[ ResMat(stn_i).omega_m, ResMat(stn_i).residual_m ] = calc_spectr_approx_mat (fcorn_m, tstar_m, frq, spc); end
65 f_sum_residual = zeros(size(fcorn_m)); for f = 1:length(fcorn_m)
for stn_i = 1:num_of_good_stations
f_sum_residual(f) = f_sum_residual(f) + min(ResMat(stn_i).residual_m(f, :));
end 70 end
min_f_res = min(f_sum_residual);
f = find(f_sum_residual == min_f_res, 1); fcorn = fcorn_m(f);
for stn_i = 1:num_of_good_stations
75 min_t_res = min(ResMat(stn_i).residual_m(f, :));
t = find(ResMat(stn_i).residual_m(f, :) == min_t_res, 1); Res(stn_i).tstar = tstar_m(t); Res(stn_i).omega1 = ResMat(stn_i).omega_m(f, t); Res(stn_i).residual = ResMat(stn_i).residual_m(f, t); 80end
for stn_i = 1:num_of_good_stations I tstar = Res(stn_i).tstar;
omega1 = Res(stn_i).omega1;
residual = Res(stn_i).residual;
stn = wave_info(stn_i).stn;
chan_name = wave_info(stn_i).chan_name;
% set info for plotting
if FL_DO_PLOT
FIG_TITLE = [ str_eq_rec_timestamp ' - ' chan_name ];
FIG_FNAME = [ OUT_RESULT_PATH str_eq_rec_timestamp '-' chan_name ]; FIG_FNAME = strrep(FIG_FNAME, ' ', '_'); FIG_FNAME = strrep(FIG_FNAME, ':', '_');
end
if WRITE_DATA_TO_DB if(WAVE_TYPE == 'p')
table_name = 'tstar_result_p';
else
table_name = 'tstar_result_s';
end
sql([ 'INSERT INTO '' table_name '' '...
'( corner_frequency , tstar, omega , station , channel, event_id) VALUES '( %f , %f , %f , "%s", "%s" , %d )' ],
fcorn, tstar, omegal, stn , chan_name, eq_rec.id);
end
105 plot_residual_matrix(tstar_m, fcorn_m, ResMat(stn_i). residual_m, tstar, fcorn);
plot_spect_and_approx(freq, spct_eqk_cell{stn_i}, omega1, fcorn, tstar, residual, freq, spct_noise_cell{stn_i}) end return
А. Вспомогательные функции
get_eqk_and_noise_spectrum - функция выделяет фрагмент записи сигнала и шума и рассчитывает спектр быстрым преобразованием Фурье.
function [ freq, spct_eqk, spct_noise ] = get_eqk_and_noise_spectrum(...
src_wave, bgn_time, smprate, arr_time, eqk_time, extract_nsamples) % Arguments:
% src_wave - source waveform
5 % bgn_time - timestamp of beginning of source waveform % smprate - number of samples per second % arr_time - timestamp of beginning of wave_eqk
95
100
% eqk_time - time stamp of earthquake's hypocenter. It is only to make % zero reference on plots
10% extract_nsamples - number of samples to extract % all these is for plotting wv_offs = arr_time - eqk_time; rec_offs = bgn_time - eqk_time;
time_wave = (0:(length(src_wave)-1)) / smprate + rec_offs; 1 if FL_DO_PLOT
hfig = figure('units','normalized','outerposition',[0 0 1 1]); title(FIG_TITLE, 'FontSize', 16); hold('on'); plot(time_wave, src_wave, 'g-'); 20 ylim([-PLOT_WAVE_SCALE_Y, PLOT_WAVE_SCALE_Y]); end
% noise
[ wave0, time0 ] = extract_wave(src_wave, bgn_time, bgn_time, ( extract_nsamples +0.1) /
smprate); if FL_DO_PLOT
plot(time0 - eqk_time, wave0, 'm-');
end
wave0 = wave0 - mean(wave0);
wave0 = wave0 .* hamming(extract_nsamples, 'periodic'); if FL_DO_PLOT
plot(time0 - eqk_time, wave0, 'r-');
end
spct_noise = fft(wave0) / length(wave0); spct_noise = spct_noise(1:(length(spct_noise)/2+1)); % earthquake
3 [ wave1, time1 ] = extract_wave(src_wave, bgn_time, arr_time, ( extract_nsamples +0.1) /
smprate); if FL_DO_PLOT
plot([wv_offs wv_offs], [-PLOT_WAVE_SCALE_Y, PLOT_WAVE_SCALE_Y], 'k-', 'LineWidth', 3); plot(time1 - eqk_time, wave1, 'c-');
end
40 wave1 = wave1 - mean(wave1);
wave1 = wave1 .* hamming(extract_nsamples, 'periodic');
if FL_DO_PLOT
plot(time1 - eqk_time, wave1, 'b-');
end
45 spct_eqk = fft(wavel) / length(wavel); spct_eqk = spct_eqk(1:(length(spct_eqk)/2+1)); if FL_DO_PLOT
saveas(hfig, [ FIG_FNAME '-lwave.png' ], 'png'); saveas(hfig, [ FIG_FNAME '-lwave.fig' ], 'fig'); 50 if FL_CLOSE_FIG close(hfig);
end
end
specstep = (smprate / 2) / (length(spct_eqk) - 1); 55freq = [ 0:specstep:(smprate / 2 + specstep*0.1) ]';
check_plot_spectrum - функция проверки качества сигнала с использованием
фильтра Гаусса и отношения сигнал/шум.
function spec_OK = check_plot_spectrum(freq, eqk_spec, noise_spec)
% Arguments:
% freq - frequency steps
% eqk_spec - signal spectrum
5% noise_spec - noise spectrum
eqk_spec = abs(eqk_spec);
noise_spec = abs(noise_spec);
log_eqk_spec = log(eqk_spec);
log_noise_spec = log(noise_spec);
10% apply haussian smoothing
khauss = 5;
spect_len = length(log_eqk_spec);
gaussian = gaussfir(khauss/spect_len, round(spect_len/khauss)); strip_conv = (length(gaussian) - 1) / 2;
15log_eqk_spec_sm = conv(log_eqk_spec, gaussian);
log_eqk_spec_sm = log_eqk_spec_sm((strip_conv + 1):(strip_conv + spect_len)); log_noise_spec_sm = conv(log_noise_spec, gaussian);
log_noise_spec_sm = log_noise_spec_sm((strip_conv + 1):( strip_conv + spect_len)); bad_idxs = find(log_eqk_spec_sm - log_noise_spec_sm < MIN_LOG_SIGNAL_TO_NOISE_RATIO & F_APPROX_MIN <= freq & freq < F_APPROX_MAX); 20 spec_OK = length(bad_idxs) == 0; if FL_DO_PLOT hfig = figure('units','normalized','outerposition',[0 0 1 1]); hold('on');
plot(freq, noise_spec, 'm-', freq, eqk_spec, 'b-');
25 plot(freq, exp(log_noise_spec_sm), 'm-', freq, exp( log_eqk_spec_sm), 'b-', 'LineWidth', 2);
plot(freq(bad_idxs), exp(log_eqk_spec_sm(bad_idxs)), 'r.', ' MarkerSize', 10); axis([1, 50, PLOT_SPCT_SCALE_Y]); set(gca, 'XScale', 'log') set(gca, 'YScale', 'log') 30 title(FIG_TITLE, 'FontSize', 16); if spec_OK txt = 'OK';
else
txt = 'BAD';
35 end
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.