Vestnik Kamchatskoy regional'noy assotsiatsii «Uchebno-nauchnyy tsentr». Seriya: Nauki o Zemle
Institute of Volcanology and Seismology FEB RAS
Algorithm for calculation of the static displacements in the layered spherical earth based using the matrix impedance technique
PDF (Russian)

Keywords

layered ball
static displacement
impedance
seismic moment tensor

Section

Results of the Scientific Researches

Abstract

The author proposes a semianalytic algorithm for calculating the static displacements from a point source with a symmetrical seismic moment tensor in a layered ball. The algorithm is based on the solution representation using vector surface harmonics. Unknown functions of the radial variable ― radial functions ― form a motion−stress vector, which satisfy a system of ordinary differential equations (SODEs). The algorithm of calculation of the radial function is similar to that proposed by the author (Pavlov, 2009, 2013) for calculation of depth functions in layered half-space with replacement of the exponential function of the depth for power functions of the radial variable. The problem is reduced to the calculation of the impedance ― the matrix that converts the motion vector into the stress vector ― and the propagator of the motion vector. To obtain the solution of SODEs, an analytical solution for a spherical layer is used. In contrast to the case of infinite space for the solution construction, it is necessary to eliminate the translation and rotation of the ball as a rigid body. These conditions are formulated as the immobility of the center of mass and the equality to zero of angular momentum with respect to the ball center.

PDF (Russian)

References

Абубакиров И.Р., Павлов В.М. , Титков Н.Н. Механизм глубокого Охотоморского землетрясения 24.05.2013 г. по статическим смещениям и широкополосным сейсмограммам // Вулканология и сейсмология. 2015. № 4. С. 23−39.

Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология. Т. 1. М.: Мир, 1983. 520 c.

Костров Б.В. Механика очага тектонического землетрясения. М.: Наука, 1975. 176 с.

Павлов В.М. Расчет смещений от статической силы в слоистом полупространстве // Вулканология и сейсмология. 2006. № 4. С. 25−33.

Павлов В.М. Матричный импеданс в задаче расчета синтетических сейсмограмм в слоисто-однородной изотропной упругой среде // Физика Земли. 2009. № 10. С. 14−24.

Павлов В.М. Алгоритм расчета синтетических сейсмограмм в слоистом полупространстве с применением матричного импеданса // Физика Земли. 2013. № 1. С. 26−35.

Павлов В.М. Алгоритм расчета статических смещений в слоисто однородной сферической земле на основе техники матричного импеданса // Труды конференции «Проблемы комплексного геофизического мониторинга Дальнего Востока России». Петропавловск-Камчатский. 2015. С. 438−442.

Шестаков Н.В., Ohzono M., Takahashi H. и др. Моделирование косейсмических движений земной коры, инициированных глубокофокусным Охотоморским землетрясением 24.05.2013, Mw = 8.3 // ДАН. 2014. Т. 457. № 4. С. 471−476.

Ben-Menahem A., Singh S.J. Seismic waves and sources. New York: Springer-Verlag, 1981. 1108 p.

Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bulletin of the Seismological Society of America. 1985. V. 75. № 4. P. 1135−1154.

Okada Y. Internal deformation due to shear and tensile faults in a half-space // Bulletin of the Seismological Society of America. 1992. V. 82. № 2. P. 1018−1040.

Pan E. Static response of a transversely isotropic and layered half-space to general dislocation sources // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1989. V. 58. № 1. P. 103−117.

Pavlov V.M. A convenient technique for calculating synthetic seismograms in a layered halfspace // Proceedings of the International Conference «Problems of Geocosmos». St. Petersburg: 2002. P. 320−323.

Pollitz F.F. Coseismic deformation from earthquake faulting on a layered spherical earth // Geophysical Journal International. 1996. V. 125. № 1. P. 1−14.

Steblov G.M., Ekström G., Kogan M.G. et al. First geodetic observations of a deep earthquake: The 2013 Sea of Okhotsk Mw 8.3, 611 km-deep, event // Geophysical Research Letters. 2014. V. 41. P. 3826−3832.

Sun W., Okubo S. Effects of earth's spherical curvature and radial heterogeneity in dislocation studies ― for a point dislocation // Geophysical Research Letters. 2002. V. 29. № 12. P. 46-1–46-4.

Wason H.R., Singh S.J. Static deformation of a multilayered sphere by internal sources // Geophysical Journal of Royal atronomical Society. 1972. V. 27. № 1. P. 1−14.

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.