Model of the Seismic Rupture Surface of the Chignik Earthquake (Alaska, USA) 07.29.2021 Based on SAR Interferometry and GNSS Data

A. M. Konvisar; Конвисар А. М.; V. O. Mikhailov; Михайлов В. О.; M. S. Volkova; Волкова М. С.; V. B. Smirnov; Смирнов В. Б.

doi:10.31857/S0203030623700256

Модель поверхности сейсмического разрыва землетрясения “Чигник” (Аляска, США) 29.07.2021 по данным спутниковой радарной интерферометрии и ГНСС

Авторы: Конвисар А.М.¹^,2, Михайлов В.О.¹, Волкова М.С.¹, Смирнов В.Б.¹^,2
Учреждения:
1. Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
2. Физический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Выпуск: № 5 (2023)
Страницы: 74-83
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/0203-0306/article/view/140808
DOI: https://doi.org/10.31857/S0203030623700256
EDN: https://elibrary.ru/LWUUIH
ID: 140808

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В работе представлена новая модель поверхности сейсмического разрыва землетрясения “Чигник” M_w = 8.2, которое произошло у побережья полуострова Аляска 29.07.2021. Модель построена по данным о полях смещений земной поверхности, полученных методами спутниковой радарной интерферометрии по снимкам спутников Sentinel-1A и 1B, и данным о горизонтальных смещениях на пунктах GPS в районе землетрясения. Использованы спутниковые радарные снимки за период с 17.07 по 10.08.2021 и данные GPS с 18.07 по 08.08.2021. Все эти смещения включают косейсмические и часть постсейсмических смещений. При построении модели поверхности разрыва использовано решение Ф. Поллитца задачи о поле смещений поверхности сферической радиально расслоенной планеты в результате смещений на расположенном внутри нее прямоугольном разрыве. В качестве регуляризации решаемой обратной задачи ставилось условие близости направления подвижки на каждом элементе плоскости разрыва к заданному направлению, определяемому по данным сейсмологии. В построенной модели область сейсмического разрыва аппроксимирована одной плоскостью протяжeнностью 225 км по простиранию, 126 км по падению, разделeнной на 48 одинаковых элементов. Согласно построенной модели, тип смещений – это практически чистый надвиг, а смещения, в целом, произошли по всей очаговой области. Максимальное смещение составило 5.7 м при среднем смещении по всей плоскости 2.2 м. Сейсмический момент, рассчитанный при значении модуля сдвига 32 ГПа по полученным параметрам площадки и смещениям на ней, составил 1.95 × 10²¹ Н м (М_w = 8.13), что близко к оценкам USGS и GCMT, полученным по сейсмологическим данным.

Ключевые слова

землетрясение, Аляска, США, “Чигник”, 27 июля 2021, спутниковая радарная интерферометрия, поля смещений, GPS, обратная задача, модель поверхности разрыва

Список литературы

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 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 4. С. 119–127. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-4-119-127
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. https://doi.org/10.31857/S0002333720060046
Михайлов В.О., Тимофеева В.А., Смирнов В.Б., Тимошкина Е.П., Шапиро Н.М. Новая модель поверхности разрыва Ближне-Алеутского землетрясения 17.07.2017 г. Mw = 7.8 на основе данных спутниковой радарной интерферометрии // Физика Земли. 2022. № 2. С. 88–101. https://doi.org/10.31857/S0002333722020089
Ali S.T., Freed A.M. Contemporary deformation and stres-sing rates in Southern Alaska // Geophys. J. Int. 2010. V. 183. P. 557–571. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2010.04784.x
Argus D.F., Gordon R.G., DeMets C. Geologically current motion of 56 plates relative to the no-net-rotation reference frame // Geochem. Geophys. Geosyst. 2011. V. 12. № 11. P. 1‒13. https://doi.org/10.1029/2011GC003751
Bürgmann R., Rosen P.A., Fielding E.J. Synthetic aperture radar interferometry to measure Earth’s surface topography and its deformation // Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2000. V. 28. P. 169–209. https://doi.org/10.1146/annurev.earth.28.1.169
Costantini M., Rosen P.A. A generalized phase unwrapping approach for sparse data (IEEE 1999 International Geoscience and Remote Sensing Symposium. IGARSS'99 (Cat. No. 99CH36293)). Hamburg, Germany: IEEE, 1999. P. 267–269. https://doi.org/10.1109/IGARSS.1999.773467
Cross R.S., Freymueller J.T. Evidence for and implications of a Bering plate based on geodetic measurements from the Aleutians and western Alaska // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. № B7. P. 1‒19. https://doi.org/10.1029/2007JB005136
Davies J., Sykes L., House L., Jacob K. Shumagin seismic gap, Alaska Peninsula: History of great earthquakes, tecto-nic setting, and evidence for high seismic potential // J. Geophys. Res. 1981. V. 86. P. 3821‒3855. https://doi.org/10.1029/JB086iB05p03821
Drooff C., Freymueller J.T. New constraints on slip deficit on the Aleutian megathrust and Inflation at Mt. Veniaminof, Alaska from repeat GPS measurements // Geophys. Res. Lett. 2021. V. 48. № 4. P. 1‒12. https://doi.org/10.1029/2020GL091787
Elliott J.L., Grapenthin R., Parameswaran R. M., Xiao Z., Freymueller J. T., Fusso L. Cascading rupture of a mega-thrust // Sci. Adv. 2022. V. 8. № 18. P. 1‒10. https://doi.org/10.1126/sciadv.abm4131
Ferretti A. Satellite InSAR Data: Reservoir Monitoring from Space. Bunnik, Netherlands: EAGE Publications, 2014. 159 p. https://doi.org/10.3997/9789073834712
Freymueller J.T., Woodard H., Cohen S.C., Cross R., Elliott J., Larsen C.F., Hreinsdóttir S., Zweck C. Active deformation processes in Alaska, based on 15 years of GPS measurements (Active Tectonics and Seismic Potential of Alaska. Geophys. Monogr. Ser., V. 179.). Washington, D. C., USA: AGU, 2008. 42 p. https://doi.org/10.1029/179GM02
Goldstein R.M., Werner C.L. Radar interferogram filtering for geophysical applications // Geophys. Res. Lett. 1998. V. 25. P. 4035−4038. https://doi.org/10.1029/1998GL900033
Goldstein R.M., Zebker H.A., Werner C.L. Satellite radar interferometry: Two dimensional phase unwrapping // Radio Sci. 1988. V. 23. P. 713−720. https://doi.org/10.1029/RS023I004P00713
Hanssen R.F. Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis. Dordrecht, Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 2001. 308 p. https://doi.org/10.1007/0-306-47633-9
Hooper A., Segall P., Zebker H. Persistent Scatterer InSAR for Crustal Deformation Analysis, with Application to Volcán Alcedo, Galápagos // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. № B7. P. 1‒21. https://doi.org/10.1029/2006JB004763
Liu C., Lay T., Xiong X. The 29 July 2021 Mw 8.2 Chignik, Alaska Peninsula earthquake rupture inferred from seismic and geodetic observations: Re-rupture of the western 2/3 of the 1938 rupture zone // Geophys. Res. Lett. 2022. V. 49. № 4. P. 1‒9. https://doi.org/10.1029/2021JB023676
Okada Y. Internal deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bull. Seismol. Soc. Am. 1992. V. 82. P. 1018–1040. https://doi.org/10.1785/BSSA0820021018
Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bull. Seismol. Soc. Am. 1985. V. 75. P. 1135–1154. https://doi.org/10.1785/BSSA0750041135
Pollitz F.F. Coseismic deformation from earthquake faulting on a layered spherical Earth // Geophys. J. Int. 1996. V. 125. № 1. P. 1–14. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1996.tb06530.x
Suito H., Freymueller J.T. A viscoelastic and afterslip postseismic deformation model for the 1964 Alaska earthquake // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. № B11. P. 1‒23. https://doi.org/10.1029/2008JB005954
Ye L., Bai Y., Si D., Lay T., Cheung K.F., Kanamori H. Rupture model for the 29 July 2021 Mw 8.2 Chignik, Alaska earthquake constrained by seismic, geodetic, and tsunami observations // J. Geophys. Res. 2022. V. 127. № 7. P. 1‒42. https://doi.org/10.1029/2021JB023676
Ye L., Lay T., Kanamori H., Yamazaki Y., Cheung K.F. The 22 July 2020 Mw 7.8 Shumagin seismic gap earthquake: partial rupture of a weakly coupled megathrust // Earth Planet. Sci. Lett. 2021. V. 562. № 6A. P. 1‒12. https://doi.org/10.1016/J.EPSL.2021.116879