Geodynamic manifestations of the seismic process in the area of the Simushir earthquakes on November 15, 2006 and January 13, 2007

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The study analyzes the development of the aftershock process, displacements at GNSS (GPS) stations, and time variations of the gravity field in the area of the Simushir earthquakes on November 15, 2006 and January 13, 2007. A simulation of the post-seismic creep and the viscoelastic relaxation process with an asthenospheric viscosity of 1019 Pa·s has been performed. It is shown that the nature of the displacements at GNSS stations, the growth of the gravity anomaly, which began 5 months after the earthquake of November 15, 2006, simultaneously with the advance of aftershock activity to a depth of 100 km, are mainly associated with postseismic creep in a vast area, including areas of the subduction zone adjacent to the focal zone and its continuation to a depth of 100 km. Approximately 20% of the displacements are attributed to the action of viscoelastic relaxation. It is concluded that the features of many processes occurring in the southern part of the Kuril Arc may be related to the fact that the direction of the Pacific plate movement here is not perpendicular to the oceanic trench; the so-called oblique subduction takes place. The emerging component of the right-lateral strike-slip is realized not only in the back-arc basin, as it occurs, for example, in the Andaman Sea, but also at the plate contact itself. This leads to the formation of an extension and destruction zone, revealed by geophysical work in the area of the subduction zone from the Bussol Strait to the Diana Strait. Sharp changes in the depth of the acoustic basement and the Moho boundary were recorded at the edges of this zone, Moho was not recorded in the destruction zone itself. This area has been a seismic quiescence for a long time and two strong events occurred in it on November 15, 2006 and January 13, 2007. The postseismic creep model constructed in this study shows that in the area of extension and destruction, the displacements, along with the thrust component, also had a right-lateral strike-slip component. To the north of this zone, in the area of the Ketoy and Matua Islands, purely thrust displacements occurred, further to the north the magnitude of the displacements decreases.

About the authors

V. O. Mikhailov

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: mikh@ifz.ru
Moscow, Russia

V. B. Smirnov

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University, Faculty of Physics

Moscow, Russia; Moscow, Russia

E. P. Timoshkina

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

G. M. Steblov

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences; Institute of Earthquake Prediction Theory and Mathematical Geophysics, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia; Moscow, Russia

References

  1. Баранов Б.В., Дозорова К.А., Карп Б.Я., Карнаух В.Н., Вонг К., Людманн Т. Природа поднятия фундамента в Курильской котловине: сдвиговая зона или спрединговый хребет? // Докл. РАН. 2002. Т. 380 (4). С. 513–516.
  2. Брусиловский Ю.В., Иваненко А.Н., Баранов Б.В., Бабаянц П.С. Магнитное поле и генезис хребта Сакура, Курильская котловина // Геофизика. 2008. № 6. С. 60–64.
  3. Владимирова И. С., Стеблов Г. М., Фролов Д. И. Исследование вязкоупругих деформаций после Симуширских землетрясений 2006–2007 гг. // Физика Земли. 2011. № 11. С. 75–80.
  4. Злобин Т.К. Строение земной коры и верхней мантии Курильской островной дуги (по сейсмическим данным). Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1987. 150 с.
  5. Злобин Т.К., Левин Б.В., Полец А.Ю. Первые результаты сопоставления катастрофических Симуширских землетрясений 15 ноября 2006 г. (M = 8.3) и 13 января 2007 г. (M = 8.1) и глубинного строения земной коры Центральных Курил // Докл. РАН. 2008. Т. 420. № 1. С. 111–115.
  6. Конвисар А.М., Михайлов В.О., Смирнов В.Б., Тимошкина Е.П. Постсейсмические процессы в области землетрясения Чигник на Аляске 29.07.2021. Часть I: результаты моделирования // Физика Земли. 2024. № 5. С. 21–34.
  7. Кулинич Р.Г., Валитов М.Г., Прошкина З.Н. Геофизические поля, блоковая структура и сейсмическая активность Центральных Курил // Тихоокеанская геология. 2012. Т. 31. № 6. С. 35–43.
  8. Лаверов Н.П., Лаппо С.С., Лобковский Л.И., Баранов Б.В., Кулинич Р.Г., Карп Б.Я. Центрально-Курильская “брешь”: строение и сейсмический потенциал // Докл. РАН. 2006. Т. 408. № 6. С. 818–821.
  9. Лобковский Л.И., Владимирова И.С., Габсатаров Ю.В., Гарагаш И.А., Баранов Б.В., Стеблов Г.М. Постсейсмические движения после симуширских землетрясений 2006–2007 гг. на различных стадиях сейсмического цикла // Докл. РАН. 2017. Т. 473. № 3. С. 359–364.
  10. Михайлов В.О., Киселева Е.А., Тимошкина Е.П., Смирнов В.Б., Пономарев А.В., Дмитриев П.Н., Карташов И.М., Хайретдинов С.А., Арора К., Чадда Р., Шринагеш Д. Совместная интерпретация наземных и спутниковых данных для землетрясения Горха, Непал, 25.04.2015 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 4. С. 119–127. http://dx.doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-4-119-127
  11. Михайлов В.О., Тимошкина Е.П., Диаман М. Постсейсмические процессы в районе Симуширского землетрясения 11/2006 по данным спутников Грейс // Докл. РАН. 2016а. Т. 471. № 2. С. 219–223.
  12. Михайлов В.О., Диаман М., Любушин А.А., Тимошкина Е.П., Хайретдинов С.А. Крупномасштабный асейсмический крип в областях сильных землетрясений по данным спутников ГРЕЙС о временных вариациях гравитационного поля // Физика Земли. 2016б. № 5. С. 70–81.
  13. Михайлов В.О., Диаман М., Тимошкина Е.П., Хайретдинов С.А. Оценка относительной роли постсейсмического крипа и вязкоупругой релаксации после Симуширского землетрясения 15.11.2006 г. с использованием данных спутниковой геодезии и гравиметрии // Вестник МГУ. Сер. Физика и астрономия. 2018. № 5. С. 84–89.
  14. Михайлов В.О., Тимошкина Е.П., Смирнов В. Б., Хайретдинов С.А., Дмитриев П.Н. К вопросу о природе постсейсмических деформационных процессов в районе землетрясения Мауле, Чили, 27.02.2010 г. // Физика Земли. 2020. № 6. С. 38–47.
  15. Смирнов В.Б., Михайлов В.О., Конвисар А.М. Постсейсмические процессы в области землетрясения Чигник на Аляске. Часть II: развитие смещений во времени и связь с афершоковой активностью // Физика Земли. 2024. № 5. С. 35–49.
  16. Стеблов Г. М., Василенко Н. Ф., Прытков А. С., Фролов Д.И., Грекова Т. А. Динамика Курило-Камчатской зоны субдукции по данным GPS // Физика Земли. 2010. № 5. С. 77–82.
  17. Федотов С.А. О закономерностях распределения сильных землетрясений Камчатки, Курильских островов и северо-восточной Японии // Тр. ИФЗ АН СССР. 1965. № 36. С. 66–93.
  18. Федотов С.А. О сейсмическом цикле, возможности количественного сейсмического районирования и долгосрочном сейсмическом прогнозе. Сейсмическое районирование СССР. М.: Наука. 1968. С. 121–150.
  19. Ammon C., Kanamori H., Lay T. A great earthquake doublet and seismic stress transfer cycle in the central Kuril Islands // Nature. 2008. V. 451. P. 561–565. https://doi.org/10.1038/nature06521
  20. Baba T., Hirata K., Hori T., Sakaguchi H. Offshore geodetic data conducive to the estimation of the afterslip distribution following the 2003 Tokachi–Oki earthquake // Earth Planet. Sci. Lett. 2006. V. 241. P. 281–292. doi: 10.1016/j.epsl.2005.10.019
  21. Diament M., Mikhailov V., Timoshkina E. Joint inversion of GPS and high-resolution GRACE gravity data for the 2012 Wharton basin earthquakes // J. Geodynamics. 2020. V. 136. № B1. 101722. doi: 10.1016/j.jog.2020.101722
  22. Frank W.B., Shapiro N.M., Husker A.L., Kostoglodov V., Bhat H.S., Campillo M. Along-fault pore-pressure evolution during a slow-slip event in Guerrero, Mexico // Earth and Planet. Sci. Lett. 2015. V. 413. P. 135–143.
  23. Han S.-C., Sauber J., Pollitz F. Postseismic gravity change after the 2006–2007 great earthquake doublet and constraints on the asthenosphere structure in the central Kuril Islands // Geophys. Res. Lett. 2016. V. 43. doi: 10.1002/2016GL068167
  24. Hsu Y.-J., Simons M., Avouac J.-P., Galetzka J., Sieh K., Chlieh M., Natawidjaja D., Prawirodirdjo L., Bock Y. Frictional afterslip following the 2005 Nias-Simeulue earthquake, Sumatra // Science. 2006. V. 312 (5782). P. 1921–1926. doi: 10.1126/science.1126960
  25. Kogan M.G., Vasilenko N.F., Frolov D.I., Freymueller J.T., Steblov G.M., Levin B.W., Prytkov A.S. The mechanism of postseismic deformation triggered by the 2006–2007 Great Kuril earthquakes // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38. L06304. doi: 10.1029/2011GL046855
  26. Kogan M.G., Vasilenko N.F., Frolov D.I., Frymueller J.T., Steblov G.M., Prytkov A.S., Ekström G. Rapid postseismic relaxation after the great 2006–2007 Kuril earthquakes from GPS observations in 2007–2011 // Journal of Geophysical Research. 2013. V. 118. P. 3691–3706. doi: 10.1002/jgrb.50245
  27. Lay T., Kanamori H., Ammon C. J., Hutko A. R., Furlong K., Rivera L. The 2006–2007 Kuril Islands great earthquake sequence // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. B11308. doi: 10.1029/2008JB006280
  28. Lobkovsky L.I., Vladimirova I.S., Gabsatarov Y.V., Alekseev D.A. Keyboard Model of Seismic Cycle of Great Earthquakes in Subduction Zones: Simulation Results and Further Generalization // Appl. Sci. 2021. V. 11. P. 9350. https://doi.org/10.3390/app11199350
  29. Mikhailov V., Tikhotsky S., Diament M., Panet I., Ballu V. Can tectonic processes be recovered from new gravity satellite data? // Earth and Plan. Sci. Lett. 2004. V. 228 (№ 3–4). P. 281–297.
  30. Mikhailov V., Lyakhovsky V., Panet I., van Dinther Y., Diament M., Gerya T., deViron O., Timoshkina E. Numerical modelling of postseismic rupture propagation after the Sumatra 26.12.2004 earthquake constrained by GRACE gravity data // Geoph. J. Int. 2013. V. 194. P. 640–650. doi: 10.1093/gji/ggt145
  31. Miyazaki S., Segall P., Fukuda J., Kato T. Space time distribution of afterslip following the 2003 Tokachi–Oki earthquake: Implications for variations in fault zone frictional properties // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L06623. doi: 10.1029/2003GL019410
  32. Ozawa S., Kaidzu M., Murakami M., Imakiire T., Hatanaka Y. Coseismic and postseismic crustal deformation after the Mw 8 Tokachi–Oki earthquake in Japan // Earth Planets Space. 2004. V. 56(7). P. 675–680.
  33. Ozawa S., Nishimura T., Munekane H., Suito H., Kobayashi T., Tobita M., Imakiire T. Preceding, coseismic, and postseismic slips of the 2011 Tohoku earthquake Japan // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. B07404. doi: 10.1029/2011JB009120
  34. Peacock S.M., Hyndman R.D. Hydrous minerals in the mantle wedge and the maximum depth of subduction thrust earthquakes // Geophysical Research Letters. 1999. V. 26 (16). P. 2517–2520.
  35. Perfettini H., Avouac J. P. Postseismic relaxation driven by brittle creep: A possible mechanism to reconcile geodetic measurements and the decay rate of aftershocks, application to the Chi-Chi earthquake, Taiwan // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. B02304. doi: 10.1029/2003JB002488
  36. Perfettini H., Tavera H., Kositsky A., Nocquet J.M., Bondoux F., Chlieh M., Sladen A., Audin L., Farber D., Soler P. Seismic and aseismic slip on the Central Peru megathrust // Nature. 2010. V. 465(7294). P. 78–81. doi: 10.1038/nature09062
  37. Pollitz F.F. Coseismic deformation from earthquake faulting on a layered spherical Earth // Geophys. J. Int. 1996. V. 125. P. 1–14.
  38. Pollitz F. F. Gravitational-viscoelastic postseismic relaxation on a layered spherical Earth // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 17,921–17,941.
  39. Pritchard M. E., Simons M. An aseismic slip pulse in northern Chile and along-strike variations in seismogenic behavior // J. Geophys. Res. 2006. V. 111 (B8). B08405. doi: 10.1029/2006JB004258
  40. Rice J.R. Fault Stress States, Pore Pressure Distributions, and the Weakness of the San Andreas Fault. Fault Mechanics and Transport Properties of Rocks. N.Y.: Elsevier. 1992. P. 475–503.
  41. Steblov G.M., Kogan M.G., Levin B.V., Vasilenko N.F. Prytkov A.S., Frolov D.I. Spatially linked asperities of the 2006–2007 great Kuril earthquakes revealed by GPS // GRL. 2008. V. 35. L22306. doi: 10.1029/2008GL035572
  42. de Viron O., Panet I., Mikhailov V., Van Camp M., Diament M. Retrieving Earthquake Signature in GRACE Data // Geophys. J. Int. 2008. V. 174. P. 14–20. doi: 10.1111/j.1365-246X.2008.03807.x
  43. Vigny C., Socquet A., Peyrat S., Ruegg J. C., Métois M., Madariaga R., Morvan S., Lancieri M., Lacassin R., Campos J., Carrizo, D. et al. The 2010 Mw 8.8 Maule megathrust earthquake of central Chile, monitored by GPS // Science. 2011. V. 332(6036). P. 1417–1421. doi: 10.1126/science.1204132

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».