Поглощение - важнейшая характеристика среды. Она позволяет составить представление о свойствах и о составе пород, о напряжённо-деформированном состоянии среды и т.д. Значение поглощения необходимо при определении энергии землетрясений, сейсмическом, микросейсмическом районировании и других прикладных применениях знаний наук о Земле. Имеются и другие характеристики среды, позволяющие выполнять практически то же самое, например, скорость сейсмических волн. Однако величина поглощения сейсмических волн в средах их распространения наиболее полно характеризует среду и относятся к главным её характеристикам.

Во многих исследованиях (например [5]) поглощения энергии сейсмических волн в среде сделан вывод о зависимости поглощения (параметра Q) от частоты. Однако имеются результаты, показывающие, что Q не зависит от частоты. Кроме того, имеются указания на то, что существуют не один, а несколько механизмов поглощения энергии сейсмических волн в среде. Вместе с работой [6] предположим, что основное поглощение происходит в двух зонах. Первая зона - это слой низких скоростей толщиной H, который располагается непосредственно под станцией. Эта зона с большим поглощением энергии сейсмических волн, которую они преодолевают преимущественно вертикально. Во второй зоне – это практически полупространство, в котором сейсмические лучи распространяются преимущественно горизонтально. В этой зоне лучи распространяются от очага на расстоянии r, причём r >> H. Предположим, что имеются два механизма поглощения, параметры которых обозначим как: q - не зависящий от частоты и Q – зависящий от частоты.

В работе исходными данными являются 95 цифровых записей слабых тектонических землетрясений Авачинского залива произошедших с 19 марта по 28 октября 2001 г. по данным станции “Петропавловск” (IRIS-PET). Мы посчитали возможным использовать для определения параметров поглощения среды вулканических зон так называемые “вулкано-тектонические” землетрясения. Они относятся к вулканическим землетрясениям 1-го типа [2,3], имеют четкие вступлениями в первых фазах обеих P- и S-волн. Они очень похожи на тектонические землетрясения. Использовано 32 слабых вулканических землетрясения Авачинского вулкана произошедших с 19 сентября по 24 ноября 2001г. , с очагами в постройке вулкана, и 71 слабое вулканическое землетрясение Ключевского вулкана произошедших с 14 сентября 2000г по 17 апреля 2001г.. под вулканом на глубинах 5 - 25 км записанные радиотелеметрическими сейсмическими станциями установленными на конусе и вблизи этих вулканов.

Для изучения поглощения энергии сейсмических волн в литосфере Камчатки применен спектральный анализ первых P- и S-фаз сейсмических волн. Вместе с работой [1,4,6] мы считаем, что спектры землетрясений высокочастотной части имеют одинаковый спад. Однако дополнительное изменение этого спада происходит за счет геометрического расхождения сейсмических волн и поглощения их в среде. Геометрическое расхождение происходит по известному закону. Для объемной волны мы придерживались правила, что уменьшение амплитуды с расстоянием прямо пропорционально расстоянию. Таким образом, корректировка за расхождения для объемных волн происходит за счет умножения амплитуд на гипоцентральное расстояние. Оставшаяся часть изменения высокочастотной части спектра происходит за счет поглощения. Метод определения поглощения сейсмической энергии основан на анализе уровней дискретных составляющих амплитудных спектров землетрясений, зарегистрированных одной станцией на разных гипоцентральных удалениях.

Полученные значения амплитуд для каждой частоты одной станции сравнивалось с гипоцентральным расстоянием. Методом наименьших квадратов определялось поглощение. Для уменьшения искажений в результатах за счет использования землетрясений с различным механизмом очага принимались меры для уменьшений таких искажений. Обоснованно считаем, что землетрясения в узком энергетическом классе имеют примерно одинаковый механизм очага. С той же целью производилась выборка землетрясений из роя. Исследовались результаты для тектонических землетрясений по записям станции IRIS-PET, полученным по данным роя землетрясений, произошедшего в октябре 2001 года возле полуострова Шипунский. Выборка землетрясений только из роя уменьшало влияние различных механизмов очагов землетрясений и разного хода сейсмических лучей в определении поглощения среды. Все землетрясения роя возле полуострова Шипунский произошли в земной коре. Изменения величины поглощения в зависимости от глубины очагов землетрясений не замечено. Но, было замечено изменение величины поглощения в зависимости от географической широты очагов землетрясений поперечных волн. Условно землетрясения роя были разделены на северную со значением величины добротности Q = 151 +- 52,35 и южную части – с Q = 328,7 +- 129,8. Таким образом, имеются различия в поглощении энергии сейсмических волн северной и южной части земной коры Авачинского залива.

На вулкане Ключевской отмечено аномальное поглощение сейсмических волн на гипоцентральных расстояниях от 5 до 15 км. Физическая природа аномального поглощения возможно связана с условиями прохождения сейсмических волн в области вулканического канала. Поэтому исходные данные на гипоцентральных расстояниях ближе 15 км исключались при определении поглощения энергии сейсмических волн под вулканом Ключевской.

Значение поглощения для вулканических зон районов Ключевского и Авачинского вулканов показало наличие большого поглощения на них по сравнению со средой в районе Авачинского залива. Кроме того, поглощение среды Авачинского вулкана больше чем на Ключевском. Некоторым объяснением этого является то, что для Авачинского вулкана измерения выполнялись на расстояниях от 5 до 15 км, для Ключевского - от 15 до 30 км., а для Авачинского залива - 50 – 170 км. Полученные результаты по району Авачинского залива согласуются с литературными данными по другим работам.

Выводы:

1. Применяемый способ спектрального анализа спектров первых P- и S-фаз сейсмических волн слабых тектонических землетрясений может быть использован для оценки параметра поглощения Q Восточно-Камчатской сейсмоактивной среды. С использованием слабых тектонических землетрясений по объёмным волнам можно получать такие оценки в диапазоне гипоцентральных расстояний от 50 до 200 км.
2. Способ спектрального анализа спектров первых P- и S-фаз сейсмических волн может быть применён и для вулкано-тектонических землетрясений для определения параметра поглощения Q вулканических пород Авачинского и Ключевского вулканов. В этом случае среда прослеживается на более близких расстояниях: 5 – 50 км.
3. Имеются в Авачинском заливе области с различными поглощающими свойствами.
4. Существует аномально сильное поглощение энергии сейсмических волн на малых гипоцентральных расстояниях 5-15 км для вулкана Ключевской.
5. Полученные значения поглощения отражают реальные свойства среды тектонических и вулканических зон Камчатки.

1. Бат М. Спектральный анализ в геофизике. М.: Недра, 1980. 535 с.
2. Горельчик В.И., Зобин В.М., Токарев П.И. Сейсмичность вулканов //Вулканология и сейсмология. 1987. №6. C. 61-77.
3. Зобин В.М. Динамика очага вулканических землетрясений М.:Наука , 1979. 91с.
4. Brune,J.N. Tectonik stess and the spectra of seismic shear waves from Earthguake // J. Geophys. Res. 1970. V.75. P.4997-5009.
5. Chavez D. E., Priestley K.E. Measurement of frequence-dependent Lg attenuation in the Great Basin// Geophys. Res. Letters 1986 V.13 P. 551-554.
6. Hough S.E., .Anderson J.G., Brune J., Vernon F., III, Berger J., Fletcher J., Haar L., Hanks T., and Barer L.. Attenuation near Anza, California // Bull. Seismol Soc. America. 1988. V. 78. P. 672- 691.