Determining source parameters from waveforms of small earthquakes in the Carpathian region of Ukraine
In the paper, a method is presented for moment tensor inversion of only direct P- and/or S-waves registered at only one station. Lesser sensitivity of direct waves, if compared to reflected and converted waves, to path effects modeling significantly improves the method’s accuracy and reliability. Ch...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/151041 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Репозитарії
Geofizicheskiy Zhurnal| id |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-151041 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Geofizicheskiy Zhurnal |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
small earthquakes seismic moment tensor focal mechanism matrix method |
| spellingShingle |
small earthquakes seismic moment tensor focal mechanism matrix method Malytskyy, D. V. Gnyp, A. R. Hrytsai, O. D. Astashkina, O. A. Parfeniuk, A. Y. Determining source parameters from waveforms of small earthquakes in the Carpathian region of Ukraine |
| topic_facet |
small earthquakes seismic moment tensor focal mechanism matrix method |
| format |
Article |
| author |
Malytskyy, D. V. Gnyp, A. R. Hrytsai, O. D. Astashkina, O. A. Parfeniuk, A. Y. |
| author_facet |
Malytskyy, D. V. Gnyp, A. R. Hrytsai, O. D. Astashkina, O. A. Parfeniuk, A. Y. |
| author_sort |
Malytskyy, D. V. |
| title |
Determining source parameters from waveforms of small earthquakes in the Carpathian region of Ukraine |
| title_short |
Determining source parameters from waveforms of small earthquakes in the Carpathian region of Ukraine |
| title_full |
Determining source parameters from waveforms of small earthquakes in the Carpathian region of Ukraine |
| title_fullStr |
Determining source parameters from waveforms of small earthquakes in the Carpathian region of Ukraine |
| title_full_unstemmed |
Determining source parameters from waveforms of small earthquakes in the Carpathian region of Ukraine |
| title_sort |
determining source parameters from waveforms of small earthquakes in the carpathian region of ukraine |
| title_alt |
Определение параметров очага по волновыми формами малых землетрясений в Карпатском регионе Украины Визначення параметрів вогнища за хвильовими формами малих землетрусів у Карпатському регіоні України |
| description |
In the paper, a method is presented for moment tensor inversion of only direct P- and/or S-waves registered at only one station. Lesser sensitivity of direct waves, if compared to reflected and converted waves, to path effects modeling significantly improves the method’s accuracy and reliability. Choosing to invert only the direct P-waves, calculated by matrix method, instead of the full field, enables to reduce the effects of the half-space model inaccuracy, reflected and converted phases being much more distorted by it. Point-source approximation is considered, with known location and origin time. Wave propagation in the medium modelled as horizontally layered heterogeneous elastic structure is calculated by matrix method, enabling to isolate only direct waves. Based on forward modeling, a numerical technique is developed for the inversion of observed waveforms for the components of moment tensor M(t), obtained by generalized inversion. The proposed inversion method is applied to three small earthquakes from the East Carpathian region to retrieve their moment tensors from waveforms registered at only one station. The resulting focal mechanisms are compared between the stations and with determined from polarities of first arrivals. It should also be pointed out that all three mechanisms determined here by the inversion of waveforms indicate northward thrusting, which occurs in a good agreement with predominantly NNE orientation (~60°) of principal compression stresses within the region revealed by different methods as well as with main features of local tectonics. The mechanisms also are compared with focal mechanisms estimated from first P-wave polarities. A conclusion is drawn out that the method will be useful when focal mechanisms can’t be obtained by other methods, the problem typical for the regions with low seismicity and insufficient number of seismic stations. |
| publisher |
Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/151041 |
| work_keys_str_mv |
AT malytskyydv determiningsourceparametersfromwaveformsofsmallearthquakesinthecarpathianregionofukraine AT gnypar determiningsourceparametersfromwaveformsofsmallearthquakesinthecarpathianregionofukraine AT hrytsaiod determiningsourceparametersfromwaveformsofsmallearthquakesinthecarpathianregionofukraine AT astashkinaoa determiningsourceparametersfromwaveformsofsmallearthquakesinthecarpathianregionofukraine AT parfeniukay determiningsourceparametersfromwaveformsofsmallearthquakesinthecarpathianregionofukraine AT malytskyydv opredelenieparametrovočagapovolnovymiformamimalyhzemletrâsenijvkarpatskomregioneukrainy AT gnypar opredelenieparametrovočagapovolnovymiformamimalyhzemletrâsenijvkarpatskomregioneukrainy AT hrytsaiod opredelenieparametrovočagapovolnovymiformamimalyhzemletrâsenijvkarpatskomregioneukrainy AT astashkinaoa opredelenieparametrovočagapovolnovymiformamimalyhzemletrâsenijvkarpatskomregioneukrainy AT parfeniukay opredelenieparametrovočagapovolnovymiformamimalyhzemletrâsenijvkarpatskomregioneukrainy AT malytskyydv viznačennâparametrívvogniŝazahvilʹovimiformamimalihzemletrusívukarpatsʹkomuregíoníukraíni AT gnypar viznačennâparametrívvogniŝazahvilʹovimiformamimalihzemletrusívukarpatsʹkomuregíoníukraíni AT hrytsaiod viznačennâparametrívvogniŝazahvilʹovimiformamimalihzemletrusívukarpatsʹkomuregíoníukraíni AT astashkinaoa viznačennâparametrívvogniŝazahvilʹovimiformamimalihzemletrusívukarpatsʹkomuregíoníukraíni AT parfeniukay viznačennâparametrívvogniŝazahvilʹovimiformamimalihzemletrusívukarpatsʹkomuregíoníukraíni |
| first_indexed |
2024-04-21T19:42:24Z |
| last_indexed |
2024-04-21T19:42:24Z |
| _version_ |
1796974622021779456 |
| spelling |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-1510412020-10-07T11:11:08Z Determining source parameters from waveforms of small earthquakes in the Carpathian region of Ukraine Определение параметров очага по волновыми формами малых землетрясений в Карпатском регионе Украины Визначення параметрів вогнища за хвильовими формами малих землетрусів у Карпатському регіоні України Malytskyy, D. V. Gnyp, A. R. Hrytsai, O. D. Astashkina, O. A. Parfeniuk, A. Y. small earthquakes seismic moment tensor focal mechanism matrix method In the paper, a method is presented for moment tensor inversion of only direct P- and/or S-waves registered at only one station. Lesser sensitivity of direct waves, if compared to reflected and converted waves, to path effects modeling significantly improves the method’s accuracy and reliability. Choosing to invert only the direct P-waves, calculated by matrix method, instead of the full field, enables to reduce the effects of the half-space model inaccuracy, reflected and converted phases being much more distorted by it. Point-source approximation is considered, with known location and origin time. Wave propagation in the medium modelled as horizontally layered heterogeneous elastic structure is calculated by matrix method, enabling to isolate only direct waves. Based on forward modeling, a numerical technique is developed for the inversion of observed waveforms for the components of moment tensor M(t), obtained by generalized inversion. The proposed inversion method is applied to three small earthquakes from the East Carpathian region to retrieve their moment tensors from waveforms registered at only one station. The resulting focal mechanisms are compared between the stations and with determined from polarities of first arrivals. It should also be pointed out that all three mechanisms determined here by the inversion of waveforms indicate northward thrusting, which occurs in a good agreement with predominantly NNE orientation (~60°) of principal compression stresses within the region revealed by different methods as well as with main features of local tectonics. The mechanisms also are compared with focal mechanisms estimated from first P-wave polarities. A conclusion is drawn out that the method will be useful when focal mechanisms can’t be obtained by other methods, the problem typical for the regions with low seismicity and insufficient number of seismic stations. Представлен метод определения тензора сейсмического момента с использованием только прямых P- и/или s-волн, зарегистрированных только одной сейсмической станцией. Меньшая чувствительность прямых волн к моделированию эффектов распространения, чем отраженных или конвертированных, значительно повышает точность и надежность метода. Показано, что использование только прямых Р-волн, вычисляемых с помощью матричного метода, позволяет уменьшить влияние неточности модели среды, поскольку прямые волны испытывают намного меньшее искажение вследствие неточностей, чем отраженные и конвертированные. Очаг землетрясения рассматривается как точечный, с предварительно известным расположением и временем возникновения. Распространение волн в среде, которая моделируется набором горизонтально-однородных упругих слоев, вычисляется с помощью матричного метода, что позволяет выделять только прямые волны. На основе решения прямой задачи и с использованием так называемого решения обобщенного обращения разработан алгоритм обращения наблюденных волновых форм с целью определения компонент сейсмического тензора М(t). Предложенный метод использован для определения тензоров моментов трех малых землетрясений в Восточно-Карпатском регионе по их волновым формам только на одной сейсмической станции. Фокальные механизмы, полученные для одного и того же землетрясения на разных станциях, сравниваются между собой, а также с определенными по полярностям первых вступлений. Механизмы, определенные путем обращения волновых форм, соответствуют надвигу в северном направлении, что в целом согласуется с преимущественно северо-восточной ориентацией (~60°) главных осей напряжений сжатия в этой части региона, обнаруженной разными методами, а также с основными характеристиками местной тектоники. В результате сравнения механизмов с механизмами, определеными по полярностям первых вступлений Р-волн, сделан вывод, что предложенный метод обращения волновых форм будет полезен, если ни одним другим методом определить механизм невозможно. Это обычно бывает в регионах с невысоким уровнем сейсмической активности и недостаточным количеством сейсмических станций. Представлений метод визначення тензора сейсмічного моменту з використанням тільки прямих P- і / або s-хвиль, зареєстрованих тільки однієї сейсмічної станцією. Менша чутливість прямих хвиль до моделювання ефектів поширення, ніж відображених або конвертованих, значно підвищує точність і надійність методу. Показано, що використання тільки прямих Р-хвиль, що обчислюються за допомогою матричного методу, дозволяє зменшити вплив неточності моделі середовища, оскільки прямі хвилі відчувають набагато менше спотворення внаслідок неточностей, ніж відображені і конвертовані. Осередок землетрусу розглядається як точковий, з попередньо відомим розташуванням і часом виникнення. Поширення хвиль в середовищі, яка моделюється набором горизонтально-однорідних пружних шарів, обчислюється за допомогою матричного методу, що дозволяє виділяти тільки прямі хвилі. На основі розв'язання прямої задачі і з використанням так званого рішення узагальненого звернення розроблений алгоритм звернення спостережених хвильових форм з метою визначення компонент сейсмічного тензора М (t). Запропонований метод використаний для визначення тензорів моментів трьох малих землетрусів в Східно-Карпатському регіоні за їх хвильовим формам тільки на одній сейсмічної станції. Фокальні механізми, отримані для одного і того ж землетрусу на різних станціях, порівнюються між собою, а також з певними по полярностях перших вступів. Механізми, визначені шляхом звернення хвильових форм, відповідають надвігамі в північному напрямку, що в цілому узгоджується з переважно північно-східною орієнтацією (~ 60 °) головних осей напружень стиску в цій частині регіону, виявленої різними методами, а також з основними характеристиками місцевої тектоніки. В результаті порівняння механізмів з механізмами, визначеної за полярностях перших вступів Р-хвиль, зроблено висновок, що запропонований метод звернення хвильових форм буде корисний, якщо жодним іншим методом визначити механізм неможливо. Це зазвичай буває в регіонах з невисоким рівнем сейсмічної активності і недостатньою кількістю сейсмічних станцій. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2018-12-21 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/151041 10.24028/gzh.0203-3100.v40i6.2018.151041 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 40 No. 6 (2018); 136-149 Геофизический журнал; Том 40 № 6 (2018); 136-149 Геофізичний журнал; Том 40 № 6 (2018); 136-149 2524-1052 0203-3100 uk https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/151041/151091 Copyright (c) 2020 Geofizicheskiy Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |