Землетрясения Центральной Италии и скоростное строение мантии
Трехмерная Р-скоростная модель мантии Европы, которая построена по методу Тейлоров приближения, позволяет проанализировать скоростную строение в Средиземном море и, в частности, в Центральной Италией до глубины 2500 км. Показано, что корове землетрясения Центральной Италии, которые характеризуются м...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
2018
|
| Назва видання: | Геофизический журнал |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145417 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Землетрясения Центральной Италии и скоростное строение мантии / Т.А. Цветкова, И.В. Бугаенко, Л.Н. Заец // Геофизический журнал. — 2018. — Т. 40, № 2. — С. 48-66. — Бібліогр.: 39 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-145417 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1454172025-02-09T15:11:22Z Землетрясения Центральной Италии и скоростное строение мантии Землетруси Центральної Італії і швидкісне будова мантії Earthquake in central Italy and velocities structure of the mantle Цветкова, Т.А. Бугаенко, И.В. Заец, Л.Н. Трехмерная Р-скоростная модель мантии Европы, которая построена по методу Тейлоров приближения, позволяет проанализировать скоростную строение в Средиземном море и, в частности, в Центральной Италией до глубины 2500 км. Показано, что корове землетрясения Центральной Италии, которые характеризуются магнитудой до 7,0, связанные с надглибиннимы флюидного процессами в мантии. Выявлено возможен сейсмический канал, связывающий распространение флюидного процесса от нижней мантии к коре включительно. Проявления надглибинного флюидного процесса выделено на глубинах нижней и средней мантии. В верхней мантии и ее переходной зоне канал обнаружено по сейсмическим пределами 2-го рода, определенные по переходом от роста градиентов скорости с глубиной до уменьшения или наоборот. Заданные сейсмические границы соответствуют фазовым переходам. Согласно глубинного строения мантии под Центральной Италией, здесь возможен выход низких скоростей с нижней мантии в зоне разделения-2. Согласно анализу строения верхов верхней мантии, разделение в мантии размещается в зоне с координатами (13 ° ± 0,5 ° в.д.) и (43 ° ± 0,5 ° с.ш.), где и выделено в коре землетрясения с магнитудой до 7,0. Разделение приурочен к зоне надвижной пределы Мохо и соотносится с приятным разлома Анкона-Анцио, что отделяет Центральные Апеннинах от Северных. Этой зоне отвечают тройное пересечения разломов и повышенный тепловой поток, а также имеется повышенная слоистость верхней мантии (семь сейсмических границ 2-го рода). Глубина залегания главной геодинамической пределы менее 670 км. Тривимірна Р-швидкісна модель мантії Європи, яку побудовано за методом тейлорова наближення, дає змогу проаналізувати швидкісну будову в Середземному морі і, зокрема, під Центральною Італією до глибини 2500 км. Показано, що корові землетруси Центральної Італії, які характеризуються магнітудою до 7,0, пов’язані з надглибинними флюїдними процесами в мантії. Виявлено можливий сейсмічний канал, що пов’язує поширення флюїдного процесу від нижньої мантії до кори включно. Прояви надглибинного флюїдного процесу виділено на глибинах нижньої і середньої мантії. У верхній мантії та її перехідній зоні канал виявлено за сейсмічними межами 2-го роду, які визначено за переходом від зростання градієнтів швидкості з глибиною до зменшення або навпаки. Задані сейсмічні межі відповідають фазовим переходам. Відповідно до глибинної будови мантії під Центральною Італією, тут можливий вихід низьких швидкостей з нижньої мантії у зону поділу-2. Згідно з аналізом будови верхів верхньої мантії, поділ у мантії розміщується у зоні з координатами (13°±0,5° сх.д.) і (43°±0,5° пн.ш.), де і виділено в корі землетруси з магнітудою до 7,0. Поділ приурочений до зони насувної межі Мохо і співвідноситься з перетином розлому Анкона-Анцио, що відділяє Центральні Апеннини від Північних. Цій зоні відповідають потрійне пересічення розломів і підвищений тепловий потік, а також наявна підвищена шаруватість верхньої мантії (сім сейсмічних меж 2-го роду). Глибина залягання головної геодинамічної межі менш як 670 км. A three-dimensional P-velocity model of the European mantle built on the Taylor approximation made it possible to analyze the velocity structure of the mantle under the Mediterranean and, in particular, under Central Italy, to a depth of 2500 km. It is shown that the crust earthquakes in Central Italy, characterized by a magnitude up to 7,0, are associated with super-deep fluid processes of the mantle. A possible seismic channel was found, linking the propagation of the fluid process from the lower mantle to the crust inclusive. The manifestations of the super-deep fluid process are isolated at the depths of the lower and middle mantle. In the upper mantle and transition zone of the upper mantle, the channel is determined by the distinguished seismic boundaries of the 2th-generation, which are determined by the transition from the increase of gradients of velocity from depth to descent or vice versa. These seismic boundaries correspond to phase transitions. Consideration of the deep structure of the mantle under Central Italy has shown the presence of low velocities in the area under consideration from the lower mantle to the zone of division-2. The analysis of the structure of tops of the upper mantle showed the presence of the mantle section in area of 13°±0,5 lon.Ч43°±0,5 lat., where the earthquakes with a magnitude up to 7,0 stand out in the crust. A section is timed to the area of thrust Moho boundary of and correlated with its crossing of Ankona-Ancio fault, dissociating the Central Apennines from the North. This region corresponds to a triple intersection of faults and an increased heat flux, and there is also an increased fission of the upper mantle (7 seismic boundaries of the 2th-generation). Depth of occurrence of the main geodynamic boundary is less than 670 km. 2018 2018 Article Землетрясения Центральной Италии и скоростное строение мантии / Т.А. Цветкова, И.В. Бугаенко, Л.Н. Заец // Геофизический журнал. — 2018. — Т. 40, № 2. — С. 48-66. — Бібліогр.: 39 назв. — рос. 0203-3100 DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v40i2.2018.128929 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145417 550.334 ru Геофизический журнал application/pdf Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Трехмерная Р-скоростная модель мантии Европы, которая построена по методу Тейлоров приближения, позволяет проанализировать скоростную строение в Средиземном море и, в частности, в Центральной Италией до глубины 2500 км. Показано, что корове землетрясения Центральной Италии, которые характеризуются магнитудой до 7,0, связанные с надглибиннимы флюидного процессами в мантии. Выявлено возможен сейсмический канал, связывающий распространение флюидного процесса от нижней мантии к коре включительно. Проявления надглибинного флюидного процесса выделено на глубинах нижней и средней мантии. В верхней мантии и ее переходной зоне канал обнаружено по сейсмическим пределами 2-го рода, определенные по переходом от роста градиентов скорости с глубиной до уменьшения или наоборот. Заданные сейсмические границы соответствуют фазовым переходам. Согласно глубинного строения мантии под Центральной Италией, здесь возможен выход низких скоростей с нижней мантии в зоне разделения-2. Согласно анализу строения верхов верхней мантии, разделение в мантии размещается в зоне с координатами (13 ° ± 0,5 ° в.д.) и (43 ° ± 0,5 ° с.ш.), где и выделено в коре землетрясения с магнитудой до 7,0. Разделение приурочен к зоне надвижной пределы Мохо и соотносится с приятным разлома Анкона-Анцио, что отделяет Центральные Апеннинах от Северных. Этой зоне отвечают тройное пересечения разломов и повышенный тепловой поток, а также имеется повышенная слоистость верхней мантии (семь сейсмических границ 2-го рода). Глубина залегания главной геодинамической пределы менее 670 км. |
| format |
Article |
| author |
Цветкова, Т.А. Бугаенко, И.В. Заец, Л.Н. |
| spellingShingle |
Цветкова, Т.А. Бугаенко, И.В. Заец, Л.Н. Землетрясения Центральной Италии и скоростное строение мантии Геофизический журнал |
| author_facet |
Цветкова, Т.А. Бугаенко, И.В. Заец, Л.Н. |
| author_sort |
Цветкова, Т.А. |
| title |
Землетрясения Центральной Италии и скоростное строение мантии |
| title_short |
Землетрясения Центральной Италии и скоростное строение мантии |
| title_full |
Землетрясения Центральной Италии и скоростное строение мантии |
| title_fullStr |
Землетрясения Центральной Италии и скоростное строение мантии |
| title_full_unstemmed |
Землетрясения Центральной Италии и скоростное строение мантии |
| title_sort |
землетрясения центральной италии и скоростное строение мантии |
| publisher |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/145417 |
| citation_txt |
Землетрясения Центральной Италии и скоростное строение мантии / Т.А. Цветкова, И.В. Бугаенко, Л.Н. Заец // Геофизический журнал. — 2018. — Т. 40, № 2. — С. 48-66. — Бібліогр.: 39 назв. — рос. |
| series |
Геофизический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT cvetkovata zemletrâseniâcentralʹnojitaliiiskorostnoestroeniemantii AT bugaenkoiv zemletrâseniâcentralʹnojitaliiiskorostnoestroeniemantii AT zaecln zemletrâseniâcentralʹnojitaliiiskorostnoestroeniemantii AT cvetkovata zemletrusicentralʹnoíítalíííšvidkísnebudovamantíí AT bugaenkoiv zemletrusicentralʹnoíítalíííšvidkísnebudovamantíí AT zaecln zemletrusicentralʹnoíítalíííšvidkísnebudovamantíí AT cvetkovata earthquakeincentralitalyandvelocitiesstructureofthemantle AT bugaenkoiv earthquakeincentralitalyandvelocitiesstructureofthemantle AT zaecln earthquakeincentralitalyandvelocitiesstructureofthemantle |
| first_indexed |
2025-11-27T05:50:21Z |
| last_indexed |
2025-11-27T05:50:21Z |
| _version_ |
1849921504146358272 |
| fulltext |
Т. А. ЦВЕТКОВА, И. В. БУГАЕНКО, Л. Н. ЗАЕЦ
48 Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018
В связи с последними мощными земле-
трясениями магнитудой до 7,0, происшед-
шими в Центральной Италии в течение
2016—2017 гг., представляют интерес про-
цессы, которые могут привести к данным
событиям, и их связь с глубинным строе-
нием мантии региона.
Рассматриваемая территория определе-
на в интервале (41—45° с.ш.)×(10—14° в.д.).
Тектоническое строение пред ставлено на
рис. 1. Основной структурой Италии яв-
ляются Апеннины, которые относятся к
Альпийско-Гималайскому поясу и служат
разделом между Евразийской, Африкан-
ской и Адриатической плитами. Сейсмич-
ность Альпийско-Гималайского пояса ак-
тивно изучается.
УДК 550.334 DOI: 10.24028/gzh.0203-3100.v40i2.2018.128929
Землетрясения Центральной Италии
и скоростное строение мантии
© Т. А. Цветкова, И. В. Бугаенко, Л. Н. Заец, 2018
Институт геофизики им. С. И. Субботина НАН Украины, Киев, Украина
Поступила 27 декабря 2017 г.
Тривимірна Р-швидкісна модель мантії Європи, яку побудовано за методом тей-
лорова наближення, дає змогу проаналізувати швидкісну будову в Середземному
морі і, зокрема, під Центральною Італією до глибини 2500 км. Показано, що корові
землетруси Центральної Італії, які характеризуються магнітудою до 7,0, пов’язані
з надглибинними флюїдними процесами в мантії. Виявлено можливий сейсмічний
канал, що пов’язує поширення флюїдного процесу від нижньої мантії до кори включ-
но. Прояви надглибинного флюїдного процесу виділено на глибинах нижньої і се-
редньої мантії. У верхній мантії та її перехідній зоні канал виявлено за сейсмічними
межами 2-го роду, які визначено за переходом від зростання градієнтів швидкості з
глибиною до зменшення або навпаки. Задані сейсмічні межі відповідають фазовим
переходам. Відповідно до глибинної будови мантії під Центральною Італією, тут мож-
ливий вихід низьких швидкостей з нижньої мантії у зону поділу-2. Згідно з аналізом
будови верхів верхньої мантії, поділ у мантії розміщується у зоні з координатами
(13°±0,5° сх.д.) і (43°±0,5° пн.ш.), де і виділено в корі землетруси з магнітудою до
7,0. Поділ приурочений до зони насувної межі Мохо і співвідноситься з перетином
розлому Анкона-Анцио, що відділяє Центральні Апеннини від Північних. Цій зоні
відповідають потрійне пересічення розломів і підвищений тепловий потік, а також
наявна підвищена шаруватість верхньої мантії (сім сейсмічних меж 2-го роду). Гли-
бина залягання головної геодинамічної межі менш як 670 км.
Ключові слова: швидкісна будова мантії, землетруси, Центральна Італія, надгли-
бинний флюїдний процес, сейсмічні межі.
Апеннины делятся на три части: север-
ную, центральную и южную [Хаин, 2001;
Soldati, Marchetti, 2017]:
1) Северные Апеннины состоят из по-
кровных пластин, перемещенных с юга
на север в направлении от Лигурийского
моря к Паданской низменности;
2) Центральные Апеннины отделены от
Северных разломом Анкона—Анцио;
3) северную границу Южных Апеннин,
Калабрии и Сицилии образует широтный
разлом линии Сангинетто.
Исследования вертикальных и гори-
зонтальных движений земной коры, про-
веденные по космическим данным [Су-
часна…, 2015], показывают, что ос новные
горизонтальные движения для рассма-
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ИТАЛИИ И СКОРОСТНОЕ СТРОЕНИЕ МАНТИИ
Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018 49
триваемого региона происходет с юго-за-
пада на северо-восток, что подтверждают
предыдущие результаты [Лобковский и
др., 2004; Шевченко и др., 2014].
Согласно И. Л. Гуфельду, особенность
геологической среды литосферы — бы-
стрые (часы, сутки) и разномасштабные
вариации объемно-напряженного состоя-
ния (ОНС), которые рассматриваются как
реакция среды на взаимодействие восходя-
щих потоков легких газов с твердой фазой
[Гусев, Гуфельд, 2006; Гуфельд, 2007; 2013].
Общим следствием имплантации легких
газов в различные материалы является
формирование внутреннего напряженно-
го состояния, проявляющегося в эффектах
ползучести и изменения объема (1—6 %).
Вариации объема кристаллических
струк тур при прохождении через них по-
то ков легких газов могут быть перенесены
на реальную среду. Такие вариации зави-
сят от параметров и плотности восходящих
потоков и реальны для любой зоны. Воз-
можно крупномасштабное деформирова-
ние литосферы за счет внутрипорового
давления легких газов. В направлении к
поверхности Земли температура уменьша-
ется, следовательно, будет уменьшаться и
коэффициент диффузии. Одновременно
увеличивается газовая пористость и раз-
вивается дополнительная трещиноватость.
Верхние слои становятся на определенный
период барьером (барьерный эффект),
ограничивающим процесс дегазации через
твердую фазу. Это приводит к накоплению
легких газов в различных горизонтах сре-
ды, а также к формированию сейсмиче-
ских границ (в том числе наклонных) и
расслоению среды из-за влияния легких
газов на структуру и упругие параметры
[Гуфельд, 2007].
В диффузии газов, которая может вли-
ять на вариации параметров среды, наибо-
лее активными следует считать водород и
гелий, диффузия которых будет осущест-
вляться по междоузельному механизму
(без захвата в уже занятые вакансии или
другие дефекты).
За счет градиента давления растворен-
ных в твердой структуре легких газов и
постоянной подкачки газов из глубины
возможен их относительно быстрый пе-
реход в расположенные выше горизонты,
т. е. реализуется эстафетный механизм
переноса энергии снизу вверх. Этими
процессами можно объяснить: появление
сейсмических границ, чередование зон с
повышенными и пониженными значени-
ями скоростей продольных волн, перио-
дичность в несколько лет времен пробега
продольных волн на различных трассах в
литосфере, быструю изменчивость (в те-
чение суток) поля скоростей продольных
волн в широком диапазоне глубин, а также
непрерывные вариации ОНС литосферы,
контролируемые по различным параме-
трам (см. список литературы в работе [Гу-
фельд, 2007]).
При квазипостоянных градиентах дав-
ления и температуры в литосфере влияние
на поле напряжений легкоподвижных вос-
ходящих потоков легких газов представ-
ляется основным переменным фактором,
поддерживающим непрерывные вариации
различных параметров среды.
Показано, что распределение в про-
странстве активных и слабосейсмичных
Рис. 1. Тектоническая схема исследуемой терри-
тории. А-А-р — разлом Анкона—Анцио, Адр-м —
Адриатическое море, С-Ап — Северные Апеннины,
СI — исследуемая область, Тир-м — Тирренское
море, Ц-Ап — Центральные Апеннины.
Т. А. ЦВЕТКОВА, И. В. БУГАЕНКО, Л. Н. ЗАЕЦ
50 Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018
участков устойчиво. Причем сильнейшие
события происходят в зонах повышен-
ной активности слабых землетрясений,
т.е. слабые события не снимают накапли-
ваемые напряжения [Гуфельд, 2007]. Это
указывает на протекание с определенной
периодичностью вертикальных процессов
переноса энергии в среде.
Согласно работе [Ребецкий и др., 2014],
посвященной полям современных напря-
жений коры Юго-Западной Европы и
Средиземноморья, и cоответственно полу-
ченной ориентации главных напряжений,
основной геодинамический тип напряжен-
ного состояния — горизонтальное растя-
жение. Для коры северной и центральной
части Апеннин, северной части Адриатики
оси главных напряжений σ1 (растяжения)
субгоризонтальны и имеют субмеридио-
нальное направление. Отмечается большое
число доменов коры (>40 %) с данными, со-
ответствующими геодинамическому типу
напряженного состояния в виде горизон-
тального растяжения. Области, где имеет
место обстановка горизонтального сжатия,
менее представительны (<15 %). Поскольку
геодинамическая обстановка горизонталь-
ного сжатия, как правило, сопряжена с об-
ластями горизонтального сдвига, можно
предположить, что в исследуемом регио-
не напряженные состояния сжатия и рас-
тяжения близки к взаимному равновесию
[Ребецкий и др., 2014]. Из этого следует,
что суммарные внешние боковые усилия,
воздействующие на литосферу Западной
Европы и Средиземноморья, невелики, а
деформационные процессы в исследуемом
регионе связаны с воздействием на подо-
шву коры со стороны мантии, а также с
внутрикоровыми или внутрилитосферны-
ми процессами [Ребецкий и др., 2014]. К
аналогичному выводу, касающемуся непо-
средственно Умбро-Маркской зоны (рас-
положенной непосредственно в исследуе-
мой области CI), приходят и авторы статьи
[Ciaccio et al., 2005].
Таким образом, что деформационные
процессы, происходящие в интересующей
нас области, инициируются мантийными
процессами, возможно протекание с опре-
деленной периодичностью вертикальных
переносов энергии в среде, вследствие
чего можно предположить здесь связь ко-
ровых землетрясений с мантийными про-
цессами.
Рассмотрим скоростную структуру
мантии под интересующей нас областью.
Задача состояла в определении возмож-
ного скоростного мантийного канала, со-
ответствующего мантийному флюидному
потоку, приводящему к землетрясениям в
Центральной Италии.
Источником информации о землетря-
сениях, использованной в данной работе,
служили бюллетени ISC. Данные ISC за
период 1964—1980 гг. для рассматривае-
мой области Центральной Италии (41—
45° с.ш.×10—14° в.д.) позволяют проана-
лизировать землетрясения с магнитудой
≥ 3,0. Всего 323 события, из которых 10 с
магнитудой ≥ 5. С 1980 по 2010 г. сейсми-
ческая активность увеличивается, с 2010
до 01.05.2017 г. зарегистрировано до 29
событий с магнитудой ≥ 5,0. При этом как
основная область гипоцентров четко опре-
деляется область CI (13°± 0,5° в.д. × 43°± 0,
5° с.ш.) (см. рис. 1). Глубина гипоцентров
землетрясений не превышает 33 км, т. е.
все землетрясения коровые.
Представленные на рис. 2 вариации
расположения эпицентров землетрясе-
ний показывают динамику происходив-
ших событий — относительно слабую
сейсмичность до периода 1990—2000 гг. и
резкое возрастание в периоды 1990—2000
и 2010—2017 гг. Кроме того, отмечается по-
степенное перемещение эпицентров зем-
летрясений вдоль Апеннин, в основном в
юго-восточном направлении к центру об-
ласти CI (43° с.ш. × 13° в.д.), в которой и
произошло аномально большое количество
землетрясений. После 2000 г. очаги земле-
трясений фиксируются юго-восточнее от-
носительно центра.
Произошедшие за период 1964—
2017 гг. землетрясения с магнитудой ≥ 6,0
представлены в табл. 1, за период 2010—
01.09.2017 гг. с магнитудой ≥ 5,0 — в табл. 2.
Как видно из рис. 2, е, большинство зем-
летрясений этого периода относятся к об-
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ИТАЛИИ И СКОРОСТНОЕ СТРОЕНИЕ МАНТИИ
Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018 51
Рис. 2. Землетрясения с магнитудой ≥4 исследуемой области по годам: а — 1960—1970, б — 1970—1980, в —
1980—1990, г — 1990—2000, Д — 2000—2010, е — 2010—2017. Условные обозначения см. на рис. 1.
Рис. 3 Количество землетрясений в зависимости от
глубины в интервале 2010—2017 гг. с магнитудой ≥3.
Т а б л и ц а 1. Наиболее мощные земле-
трясения Центральной Италии за период
1964—01.09.2017 гг. [International…, 2017]
Дата Широта,
с.ш.
Долгота,
в.д
Гипо-
центр,
км
Магни-
туда
10.10.1999 42,7130° 13,2140° 12,60 6,0
24.08.2016 42,7230° 13,1877° 4,40 6,0
10.26.2016 42,9564° 13,0666° 10,00 6,1
10.30.2016 42,8621° 13,0961° 8,00 6,1
ласти CI, в пределах которой фиксируется
тройное сочленение разломов и повышен-
ный тепловой поток (рис. 3).
Распределение по глубинам коровых
землетрясений области CI показывает,
что наибольшее количество землетрясе-
ний с магнитудой ≥3 (640) за период 2010—
2017 гг. приходится на интервал 9—12 км
(рис. 4). Они относятся в основном к об-
ласти CI, соответствуют разлому Анкона—
Анцио, а также надвиговой части границы
Мохо (рис. 5).
Рассмотрим скоростную структуру
ман тии под интересующей нас областью.
Т. А. ЦВЕТКОВА, И. В. БУГАЕНКО, Л. Н. ЗАЕЦ
52 Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018
По строенная по методу тейлорового при-
ближения [Geyko, 2004] трехмерная Р-ско-
ростная модель мантии Европы позволила
проанализировать скоростное строение
мантии под Средиземноморьем и, в част-
ности, под Центральной Италией до глу-
бины 2500 км. Преимуществами метода
являются независимость от начального
приближения (референтной модели ско-
рости), лучшее приближение нелиней-
ности, возможность получить решение в
случае волновода. Разрешающая способ-
ность метода определяется детальностью
использованной системы наблюдений (в
данном случае 0,5°×0,5° до глубины 1000 км
и 1°×1° глубже).
Т а б л и ц а 2. Землетрясения Централь-
ной Италии с магнитудой более 5 за пе-
риод 2010—2017 гг. [International…, 2017]
Дата Широта,
с.ш.
Долгота,
в.д
Гипо-
центр,
км
Маг ни-
туда
21.07.2013 43,5003° 13,6916° 11,0 5,2
26.08.2013 43,3575° 12,5181° 5,4 5,3
24.08.2016 42,7230° 13,1877° 4,4 6,0
24.08.2016 42,8413° 13,1533° 3,2 5,5
24.08.2016 42,7959° 13,0745° 2,6 5,0
24.08.2016 42,7678° 13,5640° 14,4 5,1
24.08.2016 42,8989° 13,0834° 10,0 5,4
25.08.2016 42,8222° 13,2577° 0,0 5,0
26.08.2016 42,7389° 13,0947° 0,0 5,1
26.10.2016 42,8580° 13,0528° 6,0 5,6
26.10.2016 42,9564° 13,0666° 10,0 6,1
26.10.2016 42,8720° 13,1025° 6,7 5,1
30.10.2016 42,8621° 13,0961° 8,0 6,1
30.10.2016 42,8445° 13,0775° 9,7 5,0
01.11.2016 42,9995° 13,1583° 9,9 5,0
03.11.2016 43,0383° 13,0143° 10,0 5,0
18.01.2017 42,6598° 13,2099° 10,0 5,3
18.01.2017 42,6012° 13,2268° 7,0 5,7
18.01.2017 42,5855° 13,1904° 10,0 5,3
18.01.2017 42,7590° 13,2089° 10,0 5,3
18.01.2017 42,5581° 13,2487° 7,4 5,2
Трехмерная модель мантии Средизем-
номорья до глубин подошвы переходной
зоны представлена в работах [Гейко и др.,
2007; Старостенко и др., 2011; Бугаенко
и др., 2012]. В работе [Старостенко и др.,
2011] при анализе возможных причин Ак-
вильского землетрясения 2009 г. обраща-
лось внимание на возможные связи ука-
занного землетрясения с флюидными про-
цессами в мантии под Средиземноморьем.
Выявленные свойства, связывающие коро-
вый очаг землетрясения с Р-скоростной
моделью мантии под указанной областью,
характерны для мантии не только под Цен-
тральной Италией, но и других районов.
Эти свойства еще раз подтверждают, что
подготовка, само землетрясение и собы-
тия, происходящие после него, связаны
с глубинными мантийными процессами.
Таким образом, необходимо выявление и
учет не только коровых, но и мантийных
составляющих.
Следует отметить, что региону Среди-
земноморья посвящено большое количе-
ство работ по сейсмотомографии. Из них
наиболее известны [Spakman et al., 1993;
Bijwaard et al., 1998; Marone et al., 2004; Pi-
romallo, Morelli, 2003; Fry et al., 2008; Koula-
kov et al., 2009; Gualtieri et al., 2014]. Макси-
мально изученная глубина — 1500 км [Bij-
waard et al., 1998]. Сравнение полученных
различными методами 3D P-скоростных
моделей мантии Средиземноморья пока-
зало отсутствие противоречия в представ-
ленных результатах и подтвердило раздел
мантии Апеннин на глубине до 200 км на
три части: Северную, Центральную и Юж-
ную. Изученность сейсмических процес-
сов Италии позволяет сделать заключение
о неоднозначности интерпретации сово-
купности процессов, в результате которых
возникают сильные землетрясения. Как
правило, при обсуждении сейсмичности
указанного региона авторы объясняют ее
как проявлениями плитовой тектоники
(динамикой плит — горизонтальными и
вертикальными движениями последних, а
также субдукцией), так и плюмовой. Как
уже отмечалось, тектоническим разделом
между Северной и Центральной Италией
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ИТАЛИИ И СКОРОСТНОЕ СТРОЕНИЕ МАНТИИ
Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018 53
является разлом Анкона—Анцио, в окрест-
ности которого и происходят указанные
землетрясения.
Горизонтальные сечения на глубинах
50—150 км (рис. 6) показывают раздел ис-
следуемой области на Северную и Цен-
тральную части, при этом вблизи зоны раз-
дела находится и разлом Анкона—Анцио.
Общий фон исследуемой области — низ-
ко скоростной. При этом Северная часть
в основном характеризуется более высо-
кими скоростями, Центральная — более
низкими. Центральная часть связана со
структурами Западного Средиземномо-
рья, Северная — со структурами Восточ-
ных Альп, а начиная с глубины 100 км — со
структурами Динарид. Дальнейший анализ
горизонтальных сечений показывает про-
должающийся в рассматриваемом районе
раздел мантии с глубиной на две части.
Вертикальные широтные и долготные
се чения дополняют горизонтальные сече-
ния.
Широтные сечения 42°, 43° и 44° с.ш.
(рис. 7), к которым относится область
концентрации землетрясений, показыва-
ют раздел исследуемой области на части.
Наиболее четко он проявляется в широт-
ном сечении 43° с.ш. Прежде всего от-
метим в указанном сечении выделение в
нижней мантии низкоскоростной области
(6—19° в.д.), распространяющейся в зону
раздела-2, которая характеризуется повы-
шенными скоростями. Область ограничена
изолинией 0,0 км/с. Непосредственный вы-
ход из нижней мантии при этом определя-
ется в интервале 11—14° в.д., области рас-
текания 6—11° в.д. на запад и 14—19° в.д.
на восток. Для данного сечения в пределах
исследуемой области нижней мантии, зоны
Рис. 4. Карта теплового потока и разломов в области исследования [Pirrodi et al., 2014].
Т. А. ЦВЕТКОВА, И. В. БУГАЕНКО, Л. Н. ЗАЕЦ
54 Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018
Рис. 5. Глубина залегания границы Мохо (контурный интервал 2,5 км) и коровых областей (по [Cassinis et
al., 2003]): 1—5 — типы коры (1 — Европейская плита; 2 — Aфрo-Aдриатическая плита; 3 — Стирийский
и Паннонский бассейны; 4 — Лигурийская, Тоскан-Передтирренская переходная кора (то же самое для
прогиба Пантеллерия (Сицилийский канал)); 5 — океаническая—субокеаническая кора); 6 — верхненадви-
говый фронт границы Мохо; 7 — линии разрыва в верхней мантии; 8 — контурные линии глубины Мохо,
км; 9 — контурные линии глубины Мохо (субдуктирующей), СI — исследуемая область.
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ИТАЛИИ И СКОРОСТНОЕ СТРОЕНИЕ МАНТИИ
Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018 55
раздела-2 и средней мантии выделяются
подобласти чередующихся аномалий по-
вышенных и пониженных ско ростей (суб-
вертикальные колонки). Такие подобласти,
согласно работе [Гуфельд, 2007], соответ-
ствуют сейсмическим проявлениям сверх-
глубинных флюидных процессов. В рассма-
триваемой области подобласти определены
как более низкоскоростные изолиниями
–0,025 км/с на глубинах 2300—2150 км
(нижняя мантия) и 1600—1400 км (средняя
мантия). На глубинах 1800—1900 км зона
раздела-2 определена как более высокоско-
ростная (0,05 км/с). Отметим, что на глубине
1400 км отмечается минимальная вязкость
флюидного потока [Forte, Mitrovica, 2001].
На глубинах 50—100 км (верхняя ман-
тия) в сечении 43° с.ш. ×13° в.д. наблю-
дается раздел низкоскоростной верхней
мантии на две части по изолинии невязки
скорости –0,10 км/с. При этом интервал
13—15°в.д. (13—20° в.д.) соответствует ман-
тии под Адриатической плитой, интервал
6—13° в.д. — мантии под Умбро-Маркской
зоной, Тирренским бассейном. На глуби-
нах 100—400 км выделяется относительно
более высокоскоростной (–0,025 км/с), на
фоне низких скоростей, наклонный слой,
распространяющийся с запада на восток
от Апеннин под Адриатическую плиту. На-
чало наклонного слоя (13—14° в.д.) соот-
ветствует проявлению выделенного сверх-
глубинного флюида.
Аналогичный раздел наблюдается на
широтных сечениях 42° и 44° с.ш. На се-
чении 42° с.ш. он определяется в интервале
12—13° в.д. На сечении 44° с.ш. начинают
увеличиваться скоростные характеристи-
ки западной части рассматриваемой обла-
сти, что соответствует переходу к мантии
под северной частью, характеризующейся
высокими скоростями. Раздел относится
к интервалу 13—14° в.д. Отсюда общим
долготным разделом широтных сечений
является 13° в.д. Как и на сечении 43° с.ш.,
в средней и нижней мантии на сечении
44° с.ш. проявляется сверхглубинный ман-
тийный флюид (см. рис. 7).
Рис. 6. Горизонтальные сечения трехмерной Р-скоростной модели мантии на глубинах
50, 75, 100, 125, 150 и 175 км.
Т. А. ЦВЕТКОВА, И. В. БУГАЕНКО, Л. Н. ЗАЕЦ
56 Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018
Ри
с.
7
. Ш
ир
от
ны
е
се
че
ни
я
тр
ех
м
ер
но
й
Р-
ск
ор
ос
тн
ой
м
од
ел
и
м
ан
ти
и
(4
2°
, 4
3°
и
4
4°
с
.ш
.):
а
—
д
о
гл
уб
ин
ы
5
00
к
м
, б
—
д
о
гл
уб
ин
ы
2
50
0
км
.
Ч
ер
ны
е
из
ол
ин
ии
—
и
зо
ли
ни
и
не
вя
зо
к
ск
ор
ос
ти
, б
ол
ее
т
ем
ны
й
ф
он
—
н
ев
яз
ки
с
ко
ро
ст
и,
п
ов
ы
ш
ен
ны
е
от
но
си
те
ль
но
о
бо
бщ
ен
но
й
ср
ед
не
й
ск
ор
ос
ти
, с
ве
тл
ы
й
ф
он
—
н
ев
яз
ки
с
ко
ро
ст
и,
п
он
иж
ен
ны
е
от
но
си
те
ль
но
о
бо
бщ
ен
но
й
ср
ед
не
й
ск
ор
ос
ти
.
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ИТАЛИИ И СКОРОСТНОЕ СТРОЕНИЕ МАНТИИ
Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018 57
Ри
с.
8
. Д
ол
го
тн
ы
е
се
че
ни
я
тр
ех
м
ер
но
й
Р-
ск
ор
ос
тн
ой
м
од
ел
и
м
ан
ти
и
до
гл
уб
ин
ы
2
50
0
км
(1
2,
1
3
и
14
° в
.д
.).
У
сл
ов
ны
е
об
оз
на
че
ни
я
см
. н
а
ри
с.
7
.
Т. А. ЦВЕТКОВА, И. В. БУГАЕНКО, Л. Н. ЗАЕЦ
58 Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018
Долготные сечения (рис. 8) также ука-
зывают на присутствие раздела в области
12—14° в.д. Для сечения 13° в.д. он опреде-
ляется на 43° с.ш., что соответствует раз-
делу на широтных сечениях 42° и 44° с.ш.
в пределах верхов верхней мантии на глу-
бинах 50—100 км. На тех же глубинах для
сечений 12° и 14° в.д. раздел также опреде-
ляется на 43˚ с.ш. Рассмотрение как широт-
ных, так и долготных сечений показывает
соответствие выделенного раздела окрест-
ностям разлома Анкона—Анцио. Центр
области, относящейся к скоплению гипо-
центров (13° в.д.×43° с.ш.), принадлежит
надвиговой границе Мохо (см. рис. 5).
На основании полученной трехмерной
модели мантии до глубины 2500 км по-
строим сейсмические границы 2-го рода.
Согласно Н. Н. Пузыреву, сейсмические
границы 2-го рода определяются перехо-
дом от возрастания градиентов скорости к
убыванию, и наоборот, с учетом того, что
при переходе через границу происходит
перераспределение сейсмической энергии
[Пузырев, 1997].
Границы выделены в пределах областей
сечений обобщенного поля времен и соот-
ветствуют конечно-разностным градиен-
там v(z), масштабированным относительно
шага по глубине ((v(z+h)–v(z))/h)h). Следует
отметить, что в принятом представлении
решения задачи сейсмотомографии ши-
ротные и долготные сечения также пред-
ставляют конечно-разностные градиенты,
но относительно референтной модели. По-
нятно, что улучшение исходных систем
наблюдений приведет к улучшению раз-
решающей способности задачи в целом
и сходимости различного типа конечно-
разностных градиентов скорости.
Согласно методу тейлорового при-
ближения, решение задачи предполагает
построение областей сечений исходного
обобщенного поля времен. Для интересу-
ющей нас области они показаны на рис. 9.
На рис. 10 представлена глубина зале-
гания главной геодинамической границы
(ГГГ) исследуемой области. Согласно рабо-
там [Хаин, Ломидзе, 2005; Добрецов, 2010],
такой ГГГ является подошва переходной
зоны верхней мантии, которая служит раз-
делом между верхней и средней и нижней
мантией. Ее залегание определено на глу-
бинах 660—670 км и может изменяться.
Рис. 9. Области сечений обобщенного поля времен.
Условные обозначения см. на рис. 1.
Рис. 10. Глубина залегания главной геодинамиче-
ской границы исследуемой области.
В данной работе ГГГ выделяется по по-
ведению градиента скорости как граница
в верхней мантии и ее переходной зоне с
наибольшей глубиной залегания, после ко-
торой градиент скорости плавно начинает
уменьшаться (рис. 11). На рис. 12, 13 пока-
зано, как соотносятся границы в верхней
мантии и ее переходной зоне, выделенные
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ИТАЛИИ И СКОРОСТНОЕ СТРОЕНИЕ МАНТИИ
Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018 59
по конечно-разностным градиентам отно-
сительно референтной скорости и поведе-
нию градиента скорости с глубиной. Сле-
дует отметить, что границы, выделенные
по поведению градиента скорости с глуби-
ной, дополняют представление о строении
мантии.
Для исследуемой области глубина зале-
гания ГГГ в целом не превышает 650 км,
в основном около 575 км. Интересующие
нас области характеризуются глубиной за-
легания 625 км (сечение 10) и 550 км (се-
чение 9), что, согласно работе [Добрецов,
2010], соответствует возможности флюид-
ного процесса.
Зависимость градиента скорости от
глу бины показана для четырех из рассма-
триваемых областей сечений обобщенного
поля времен (см. рис. 11). Глубины зале-
гания выделенных точек перегиба кривой
градиентов скорости (масштабированных
конечно-разностных градиентов кривой
v(z)) соответствуют глубинам возможных
сейсмических границ 2-го рода. Количество
выделенных границ для каждого из сечений
на рис. 9: одна граница — области сечений
13, 16, 18; две границы — область сечения
5; три границы — области сечений 6, 14, 15;
четыре границы — области сечений 2, 7,
11; пять границ — области сечений 3, 8, 12;
семь границ — области сечений 1, 9, 10, 17.
Следовательно, для рассматриваемой
области верхняя мантия с переходной
зоной является наиболее расслоенной (с
большим количеством границ) на сечениях
1, 9, 10, 17. Характер изменения градиента
скорости с глубиной в верхней мантии со-
ответствует нескольким типам:
1) возрастает, понижается, возрастает,
понижается, возрастает до кровли пере-
ходной зоны, понижается, возрастает до
геодинамической границы (области сече-
ния 1, 9, 10, 17);
2) возрастает, понижается, возрастает
до кровли переходной зоны, понижается,
возрастает до геодинамической границы
(области сечения 3, 4, 8, 12);
3) понижается, возрастает до кровли
переходной зоны, понижается, возраста-
ет до геодинамической границы (области
сечения 2, 7, 11);
4) понижается, возрастает до геодина-
мической границы (область сечения 5);
5) возрастает до кровли переходной
зоны, понижается, возрастает до геодина-
мической границы (области сечения 6, 14);
Рис. 11. Графики зависимости градиента скорости от глубины для областей осреднения (см. рис. 9): а — 8,
б — 9, в — 10, г — 16.
Т. А. ЦВЕТКОВА, И. В. БУГАЕНКО, Л. Н. ЗАЕЦ
60 Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018
6) возрастает до геодинамической гра-
ницы (области сечения 13, 16, 18);
7) возрастает, понижается и возраста-
ет до геодинамической границы (область
сечения 15).
Максимальная расслоенность характер-
на области выделенного выше воздымания
кровли нижней мантии, соответствую-
щей выходу низкоскоростной аномалии
нижней мантии в зону раздела-2 (рис. 7,
43° с.ш.). Дифференциация по характеру
увеличения и уменьшения градиента ско-
рости показывает, что интересующие нас
области сечения относится к 1-му типу.
Области сечения 10 соответствует уве-
личение градиента скорости до границы
75 км, дальнейшее уменьшение до грани-
цы 150 км, с последующим увеличением
градиента скорости до 225 км и уменьше-
нием до глубины 250 км. Для области се-
Рис. 12. Долготные сечения
трехмерной Р-ско рост ной
модели мантии до глуби-
ны 850 км (10, 11, 12, 13 и
14° в.д.) с вынесенными
границами, выделенными
по поведению градиента
скорости с глубиной: 1 —
глубина залегания грани-
цы, до которой градиент
скорости возрастает с глу-
биной, 2 — глубина залега-
ния границы, до которой
градиент скорости убывает
с глубиной.
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ИТАЛИИ И СКОРОСТНОЕ СТРОЕНИЕ МАНТИИ
Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018 61
Рис. 13. Широтные сечения трехмерной Р-ско-
рост ной модели мантии до глубины 850 км (42,75 и
43,25° с.ш.) с вынесенными границами, выделенны-
ми по поведению градиента скорости с глубиной:
1 — глубина залегания границы, до которой гради-
ент скорости возрастает с глубиной, 2 — глубина
залегания границы, до которой градиент скорости
убывает с глубиной.
чения 9 отмечается увеличение градиента
скорости до границы 100 км, уменьшение
до 125 км, затем увеличение до 150 км с
последующим уменьшением до 200 км. В
табл. 3 приведены выделенные сейсмиче-
ские границы 2-го рода для областей сече-
ний 9 и 10 до глубины залегания главной
геодинамической границы включительно.
Отметим, что выделенные границы соот-
ветствуют сейсмическим границам, свя-
занным с фазовыми переходами [Жарков,
1983; Родкин и др., 2009].
Т а б л и ц а 3. Мантийные границы, соот-
ветствующие сечениям 9 и 10
Сечение Глубины залегания границ, км
9 100, 125, 150, 200, 375,450, 550
10 75, 150, 225, 250, 450, 575, 625
На рис. 12, 13 представлены широтные и
долготные сечения с вынесенными грани-
цами. На долготных сечениях 10—14° в.д.
(см. рис. 12) выделяется субвертикальный
канал, характеризующийся повышенной
расслоенностью верхней мантии и ее
переходной зоны. Областью раздела, со-
гласно выделенным границам, является
43°±0,5 с.ш.×13° в.д., что соответствует об-
ласти скопления гипоцентров землетрясе-
ний. Для приведенных широтных сечений
под областью скопления гипоцентров зем-
летрясений характерна повышенная рас-
слоенность мантии.
В работах [Agosta, Kirschner, 2003; Anto-
nioli et al., 2005; Boschi et al., 2010; Luccio et
al., 2010; Петрова, Петрищев, 2011; Scafidi,
Solarino, 2012; Scuderi, Collettini, 2016] про-
анализированы землетрясения, относящи-
еся к области скопления гипоцентров, в
частности Аквильское 2009 г., показана их
связь с флюидными процессами, проана-
лизирована физико-химическая составля-
ющая сейсмического процесса. Отмечено,
что Умбро-Маркской зоне, к которой от-
носится и область скопления гипоцентров,
присуще проявление флюидных процес-
сов, связанных с Не3⁄Не4 и СО2. Последнее
подтверждает сверхглубинный характер
процесса, связанного с нижней мантией.
В результате проведенного анализа
можно отметить следующие характери-
стики флюидного процесса, связанные со
скоростным строением мантии:
1) глубина залегания главной геодина-
мической границы меньше 660—670 км
(наиболее расслоенная 575 км);
2) проявление сверхглубинного флю-
идного процесса в виде соответствующей
ему мантийной субвертикальной скорост-
ной колонки;
3) повышенная расслоенность мантии,
прежде всего верхней;
4) соответствие выделенных границ гра-
ницам фазовых переходов.
Выводы. 1. Рассмотрение глубинного
строения мантии под Центральной Итали-
ей показало наличие в районе исследуе-
мых землетрясений выхода области низ-
ких скоростей из нижней мантии в зону
раздела-2 (согласно модели Пущаровских
[Пущаровский, Пущаровский, 2010]). В
пределах нижней мантии, зоны раздела-2
и средней мантии выделяются подобласти
Т. А. ЦВЕТКОВА, И. В. БУГАЕНКО, Л. Н. ЗАЕЦ
62 Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018
чередующихся аномалий повышенных и
пониженных скоростей (субвертикальные
колонки), которые соответствуют сейс-
мическим проявлениям сверхглубинных
флюидных процессов [Гуфельд, 2007]. Ана-
лиз строения верхов верхней мантии пока-
зал присутствие раздела мантии в области
13°±0,5 в.д.×43°±0,5 с.ш. Раздел приурочен
к области надвиговой границы Мохо и со-
относится с ее пересечением разлома Ан-
кона—Анцио, отделяющего Центральную
часть от Северной.
2. В пределах Центральной Италии вы-
деляется область скопления гипоцентров
землетрясений (–13°0,5 .д.×43°0,5 .ш.)К ней
относятся землетрясения с магнитудами
3,0≤Mg≤7,0. Данной области соответству-
ет тройное пересечение разломов и повы-
шенный тепловой поток.
3. Рассматриваемые землетрясения свя-
заны с процессами в нижней мантии:
а) выделен глубинный канал сейсмиче-
ской расслоенности, связывающий глав-
ную геодинамическую границу рассма-
триваемой области с коровой областью
скопления гипоцентров землетрясений. В
средней и нижней мантии сейсмическая
расслоенность обусловлена выходом низ-
коскоростных неоднородностей из ниж-
ней мантии и образованием сверхглубин-
ной колонки, соответствующей сверх глу-
бин ному флюидному процессу;
б) глубинная зона скоростной рассло-
енности показывает один из возможных
путей распространения сверхглубинных
флюидов и энергии от нижней мантии в
кору. В то же время присутствие сейсмиче-
ских границ обусловливает возможность
дальнейшего распространения волн в лю-
бом направлении в зависимости от угла
выхода волны на фиксированную грани-
цу, что порождает определенную неодно-
значность в дальнейшем распространении
сейсмической волны.
Бугаенко И. В., Шумлянская Л. А., Заец Л. Н.,
Цветкова Т. А. Трехмерная P-скоростная
модель верхней мантии Западного Среди-
земноморья. Геофиз. журн. 2012. Т. 34. № 1.
С. 14—31.
Гейко В. С., Бугаенко И. В., Шумлянская Л. А.,
Заец Л. Н., Цветкова Т. А. 3D P-скоростное
строение верхней мантии Восточного Сре-
диземноморья. Геофиз.журн. 2007. Т. 29.
№ 4. С. 13—30.
Гусев Г. А., Гуфельд И. Л. Сейсмический про-
цесс в предельно энергонасыщенной гео-
логической среде и прогноз землетрясе-
ний. Вулканология и сейсмология. 2006. № 6.
С. 71—78.
Гуфельд И. Л. О глубинной дегазации и струк-
туре литосферы и верхней мантии. Элек-
тронный журнал «Глубинная нефть». 2013.
Т. 1. № 1. С. 18—44.
Гуфельд И. Л. Сейсмический процесс. Физико-
химические аспекты. Королев: ЦНИИМаш,
2007. 160 с.
Список литературы
Добрецов Н. Л. Глобальная геодинамическая
эволюция Земли и глобальные геодинами-
ческие модели Земли. Геология и геофизика.
2010. Т. 51. № 6. С. 761—784.
Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и
планет. Москва: Наука, 1983. 416 с.
Летников Ф. А. Сверхглубинные флюидные
системы Земли. Докл. РАН. 2003. Т. 390. № 5.
С. 673—675.
Лобковский Л. И., Никишин А. М., Хаин В. Е. Со-
временные проблемы геотектоники и геоди-
намики. Москва: Научный мир, 2004. 610 с.
Петрова А. А., Петрищев М. С. Флюидные си-
стемы Средиземноморья. Вестник КРАУНЦ.
Науки о земле. 2011. № 1(17). С. 23—33.
Пузырев Н. Н. Методы и объекты сейсмиче-
ских исследований. Введение в общую сейс-
мологию. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ, 1997.
301 с.
Пущаровский Ю. М., Пущаровский Д. Ю. Геоло-
гия мантии Земли. Москва: Геос, 2010. 138 с.
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ИТАЛИИ И СКОРОСТНОЕ СТРОЕНИЕ МАНТИИ
Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018 63
Ребецкий Ю. Л., Овчаренко О. О., Савичев П. А.
Поле современных напряжений коры
Юго-Западной Европы и Средиземномо-
рья. Вестник КРАУНЦ. Науки о земле. 2014.
№ 2(24). С. 68—84.
Родкин М. В., Никитин А. Н., Васин Р. Н. Сейс-
мотектонические эффекты твердофазных
превращений в геоматериалах. Москва:
Геос, 2009. 198 с.
Сучасна геодинаміка та геофізичні поля Карпат
і суміжних територій. За заг. ред. К. Р. Тре-
тяка, В. Ю. Максимчука, Р. І. Кутаса. Львів:
Львівська політехника, 2015. 418 с.
Старостенко В. И., Кендзера А. В., Бугаен-
ко И. В., Цветкова Т. А. Землетрясение в
Аквиле и особенности трехмерного Р-ско-
рост ного строения мантии под Адриатиче-
ской плитой и ее окружением. Геофиз.журн.
2011. Т. 33. № 4. С. 62—73.
Хаин В. Е. Тектоника континентов и океанов.
Москва: Научный мир, 2001. 604 с.
Хаин В. Е., Ломидзе М. Г. Геотектоника с осно-
вами геодинамики. Москва: Книжный мир,
2005. 559 с.
Шевченко В. И., Лукк А. А., Прилепин М. Т., Рей-
линджер Р. Е. Современная геодинамика
Средиземноморской Малокавказской части
Альпийско-Индонезийского подвижного
пояса. Физика Земли. 2014. № 1. С. 40—59.
doi: 10.7868/S0002333713060136.
Antonioli A., Piccinini D., Chiaraluce L., Cocco M.,
2005. Fluid flow and seismicity pattern: Evi-
dence from the 1997 Umbria-Marche (central
Italy) seismic sequence. Geophys. Res. Lett. 32,
L10311. doi.org/10.1029/2004GL022256.
Agosta F., Kirschner D. L., 2003. Fluid conduits in
carbonate-hosted seismogenic normal faults
of central Italy. J. Geophys. Res. 108(B4), 2221.
doi: 10.1029/2002JB002013.
Bijwaard H., Spakman W., Engdahl E. R., 1998. Clos-
ing the gap between regional and global travel
time tomography. J. Geophys. Res. 103(B12),
30055—30078. doi: 10.1029/98JB02467.
Boschi L., Faccenna C., Becker T. W., 2010. Man-
tle structure and dynamic topography in the
Mediterranean. Geophys. Res. Lett. 37, L20303.
doi:10.1029/2010gl045001.
Cassinis R., Scarascia S., Lozej A., 2003. The deep
crustal structure of Italy and surrounding area
from seismic refraction data. A new synthesis.
Bоll. Soc. Geol. It. 122, 365—376.
Ciaccio M., Barchi M. R., Chiiarabba C., Msrabel-
la F., Stucci E., 2005. Seismological, geological
and geophysical constraints for the Gualdo Ta-
dino fault, Umbria-Marche Apennines (Central
Italy). Tectonophysics 406(3/4), 233—247.
Forte A. M., Mitrovica J. X., 2001. Deep-mantle
high-viscosity flow and thermochemical struc-
ture inferred from seismic and geodynamic data.
Nature 410, 1049—1056. doi:10.1038/35074000.
Fry B., Boschi L., Ekström G., Giardini D., 2008. Eu-
rope-Mediterranean tomography: High corre-
lation between new seismic data and indepen-
dent geophysical observables. Geophys. Res.
Lett. 35(4), L04301.doi: 10.1029/2007GL031519.
Geyko V. S., 2004. A general theory of the seismic
travel-time tomography. Геофиз. журн. Т. 26.
№ 2. C. 3—32.
Gualtieri L., Serretti P., Morelli A., 2014. Finite-
difference P wave travel time seismic tomog-
raphy of the crust and uppermost mantle in
the Italian region. Geochem. Geophys. Geosyst.
15(1), 69—88.
International Seismological Centre, 2017.
[электронный ресурс]. http://www.isc.ac.uk
Koulakov I., Kaban M. K., Tesauro M., Cloe-
tingh S., 2009. P- and S-velocity anomalies in
the upper mantle beneath Europe from to-
mo graphic inversion of ISC data. Geophys.
J. Int. 179(2), 345—366. doi: 10.1111/j.1365-
246X.2009.04279.x.
Luccio F., Ventura G., Giovambattista R., Piscini A.,
Cinti F., 2010. Normal faults and thrusts reacti-
vated by deep fluids: The 6 April 2009 M w 6.3
L’Aquila earthquake, central Italy. J. Geophys.
Res. 115, B06315. doi:10.1029/2009jb007190.
Marone F., Van der Lee S., Giardini D., 2004. Three-
dimensional upper-mantle S-velocity model
for the Eurasia-Africa plate boundary region.
Geophys. J. Int. 158(1), 109—130. https://doi.
org/10.1111/j.1365-246X.2004.02305.x.
Piroddi L., Ranieri G., Freund F., Trogu A., 2014.
Geology, tectonics and topography under-
lined by L’Aquila earthquake TIR precursors.
Т. А. ЦВЕТКОВА, И. В. БУГАЕНКО, Л. Н. ЗАЕЦ
64 Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018
Earthquake in central Italy and velocities structure
of the mantle
© T. A. Tsvetkova, I. V. Bugaenko, L. N. Zaets, 2018
A three-dimensional P-velocity model of the European mantle built on the Taylor ap-
proximation made it possible to analyze the velocity structure of the mantle under the
Mediterranean and, in particular, under Central Italy, to a depth of 2500 km.
It is shown that the crust earthquakes in Central Italy, characterized by a magnitude
up to 7,0, are associated with super-deep fluid processes of the mantle. A possible seismic
channel was found, linking the propagation of the fluid process from the lower mantle
to the crust inclusive. The manifestations of the super-deep fluid process are isolated at
the depths of the lower and middle mantle. In the upper mantle and transition zone of
the upper mantle, the channel is determined by the distinguished seismic boundaries of
the 2th-generation, which are determined by the transition from the increase of gradients
of velocity from depth to descent or vice versa. These seismic boundaries correspond to
phase transitions.
Consideration of the deep structure of the mantle under Central Italy has shown the
presence of low velocities in the area under consideration from the lower mantle to the
zone of division-2. The analysis of the structure of tops of the upper mantle showed the
presence of the mantle section in area of 13°±0,5 lon.×43°±0,5 lat., where the earthquakes
with a magnitude up to 7,0 stand out in the crust. A section is timed to the area of thrust
Moho boundary of and correlated with its crossing of Ankona-Ancio fault, dissociating
the Central Apennines from the North. This region corresponds to a triple intersection of
faults and an increased heat flux, and there is also an increased fission of the upper mantle
(7 seismic boundaries of the 2th-generation). Depth of occurrence of the main geodynamic
boundary is less than 670 km.
Key words: Velocities structure of the mantle, earthquake, Central Italy, seismic to-
mography, super-deep fluids, seismic boundaries.
Geophys. J. Int. 197(3), 1532—1536. https://doi.
org/10.1093/gji/ggu123.
Piromallo C., Morelli A., 2003. P wave tomogra-
phy of the mantle under the Alpine-Mediterra-
nean area. J. Geophys. Res. 108(B2), 2065. doi:
10.1029/2002JB001757.
Scafidi D., Solarino S., 2012. Can local earthquake
tomography settle the matter about subduc-
tion in the Northern and Central Apennines?
Response from a new high resolution P velocity
and Vp/Vs ratio 3-D model. Tectonophysics 554-
557, 63—73. doi: 10.1016/j.tecto.2012.06.007.
Scuderi M., Collettini C., 2016. The role of fluid
pressure in induced vs. triggered seismicity:
insights from rock deformation experiments
on carbonates. Sci. Rep. 6, 24852. doi: 10.1038/
srep24852.
Soldati M., Marchetti M. (eds.), 2017. Landscapes
and Landforms of Italy. Springer Int. Publ.
539 p. doi: 10.1007/978-3-319-26194-2
Spakman W., Van der Lee S., Van der Hilst R. D.,
1993. Travel-time tomography of the Europe-
an-Mediterranean mantle down to 1400 km.
Phys. Earth Planet. Int. 79(1-2), 3—74. doi:
10.1016/0031-9201(93)90142-V.
References
Bugaenko I. V., Shumlyanskaya L. A., Zaets L. N.,
Tsvetkova T. A., 2012. Three-dimensional P-ve-
locity model of the upper mantle of the West-
ern Mediterranean. Geofizicheskiy zhurnal
34(1), 14—31 (in Russian).
Geyko V. S., Bugaenko I. V., Shumlyanskaya L. A.,
Zaets L. N., Tsvetkova T. A., 2007. 3D P-velocity
structure of the upper mantle of the Eastern
Mediterranean. Geofizicheskiy zhurnal 29(4),
13—30 (in Russian).
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ИТАЛИИ И СКОРОСТНОЕ СТРОЕНИЕ МАНТИИ
Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018 65
R. I. Kutas. Lviv: Lvivska politekhnyka, 418 p.
(in Ukrainian).
Starostenko V. I., Kendzera A. V., Bugaenko I. V.,
Tsvet kova T. A., 2011. The earthquake in
L’Aquila and the features of the three-dimen-
sional P-velocity structure of the mantle be-
neath the Adriatic plate and its surroundings.
Geofizicheskiy zhurnal 33(4), 62—73 (in Rus-
sian).
Khain V. E., 2001. Tectonics of continents and
oceans. Moscow: Nauchnyy Mir, 604 p. (in
Russian).
Khain V. E., Lomidze M. G., 2005. Geotectonics
with the basics of geodynamics. Moscow: Kni-
zhnyy mir, 559 p. (in Russian).
Shevchenko V. I., Lukk A. A., Prilepin M. T., Rei-
linger R. E., 2014. Modern geodynamics of
the Mediterranean Little Caucasian part of
the Alpine-Indonesian mobile belt. Fizika
Zemli (1), 40—59 (in Russian). doi: 10.7868/
S0002333713060136.
Antonioli A., Piccinini D., Chiaraluce L., Cocco M.,
2005. Fluid flow and seismicity pattern: Evi-
dence from the 1997 Umbria-Marche (central
Italy) seismic sequence. Geophys. Res. Lett. 32,
L10311. doi.org/10.1029/2004GL022256.
Agosta F., Kirschner D. L., 2003. Fluid conduits in
carbonate-hosted seismogenic normal faults
of central Italy. J. Geophys. Res. 108(B4), 2221.
doi: 10.1029/2002JB002013.
Bijwaard H., Spakman W., Engdahl E. R., 1998. Clos-
ing the gap between regional and global travel
time tomography. J. Geophys. Res. 103(B12),
30055—30078. doi: 10.1029/98JB02467.
Boschi L., Faccenna C., Becker T. W., 2010. Man-
tle structure and dynamic topography in the
Mediterranean. Geophys. Res. Lett. 37, L20303.
doi:10.1029/2010gl045001.
Cassinis R., Scarascia S., Lozej A., 2003. The deep
crustal structure of Italy and surrounding area
from seismic refraction data. A new synthesis.
Bоll. Soc. Geol. It. 122, 365—376.
Ciaccio M., Barchi M. R., Chiiarabba C., Msrabel-
la F., Stucci E., 2005. Seismological, geological
and geophysical constraints for the Gualdo Ta-
dino fault, Umbria-Marche Apennines (Central
Italy). Tectonophysics 406(3/4), 233—247.
Gusev G. A., Gufeld I. L., 2006. The Seismic Process
in a Geologic Medium of Extreme Energy Satu-
ration and Earthquake Prediction. Vulkanologi-
ya i seycmologiya (6), 71—78 (in Russian).
Gufeld I. L., 2013. On deep degassing and struc-
ture of the lithosphere and upper mantle. Elek-
tronnyy zhurnal «Glubinnaya neft» 1(1), 18—44
(in Russian).
Gufeld I. L., 2007. Seismic process. Physico-chem-
ical aspects. Korolev: TsNIIMash Publ., 160 p.
(in Russian).
Dobretsov N. L., 2010. Global geodynamic evolu-
tion of the Earth and global geodynamic mod-
els of the Earth. Geologiya i geofizika 51(6),
761—784 (in Russian).
Zharkov V. N., 1983. Internal structure of the Earth
and planets. Moscow: Nauka, 416 p. (in Rus-
sian).
Letnikov F. A., 2003. Ultra-deep fluid systems of
the Earth. Doklady RAN 390(5), 673—675 (in
Russian).
Lobkovskiy L. I., Nikishin A. M., Khain V. E., 2004.
Modern problems geotectonics and geody-
namics. Moscow: Nauchnyy mir, 610 p. (in
Russian).
Petrova A. A., Petrishchev M. S., 2011. Fluid sys-
tems of the Mediterranean. Vestnik KRAUNTS.
Nauki o zemle (1), 23—33 (in Russian).
Puzyrev N. N., 1997. Methods and objects of seis-
mic research. Introduction to general seismol-
ogy. Novosibirsk: SIC OIGGM, 301 p. (in Rus-
sian).
Pushcharovskiy Yu. M., Pushcharovskiy D. Yu.,
2010. Geology of the Earth’s Mantle. Moscow:
Geos, 138 p. (in Russian).
Rebetskiy Yu. L., Ovcharenko O. O., Savvichev P. A.,
2014. Field of current stresses of the crust of
South-Western Europe and the Mediterranean.
Vestnik KRAUNTS. Nauki o zemle (2), 68—84
(in Russian).
Rodkin M. V., Nikitin A. N., Vasin R. N., 2009. Seis-
motectonic effects of solid-phase transforma-
tions in geomaterials. Moscow: Geos, 198 p. (in
Russian).
Modern geodynamics and geophysical fields
of the Carpathians and adjoining territories,
2015. Eds. K. R. Tretiak, V. Yu. Maksymchuk,
Т. А. ЦВЕТКОВА, И. В. БУГАЕНКО, Л. Н. ЗАЕЦ
66 Геофизический журнал № 2, Т. 40, 2018
Forte A. M., Mitrovica J. X., 2001. Deep-mantle
high-viscosity flow and thermochemical struc-
ture inferred from seismic and geodynamic data.
Nature 410, 1049—1056. doi:10.1038/35074000.
Fry B., Boschi L., Ekström G., Giardini D., 2008. Eu-
rope-Mediterranean tomography: High corre-
lation between new seismic data and indepen-
dent geophysical observables. Geophys. Res.
Lett. 35(4), L04301.doi: 10.1029/2007GL031519.
Geyko V. S., 2004. A general theory of the seismic
travel-time tomography. Geofizicheskiy zhurnal
26(2), 3—32.
Gualtieri L., Serretti P., Morelli A., 2014. Finite-
difference P wave travel time seismic tomog-
raphy of the crust and uppermost mantle in
the Italian region. Geochem. Geophys. Geosyst.
15(1), 69—88.
International Seismological Centre, 2017. [элек-
тронный ресурс]. http://www.isc.ac.uk
Koulakov I., Kaban M. K., Tesauro M., Cloe-
tingh S., 2009. P- and S-velocity anomalies
in the upper mantle beneath Europe from
tomographic inversion of ISC data. Geophys.
J. Int. 179(2), 345—366. doi: 10.1111/j.1365-
246X.2009.04279.x.
Luccio F., Ventura G., Giovambattista R., Piscini A.,
Cinti F., 2010. Normal faults and thrusts reacti-
vated by deep fluids: The 6 April 2009 M w 6.3
L’Aquila earthquake, central Italy. J. Geophys.
Res. 115, B06315. doi:10.1029/2009jb007190.
Marone F., Van der Lee S., Giardini D., 2004. Three-
dimensional upper-mantle S-velocity model
for the Eurasia-Africa plate boundary region.
Geophys. J. Int. 158(1), 109—130. https://doi.
org/10.1111/j.1365-246X.2004.02305.x.
Piroddi L., Ranieri G., Freund F., Trogu A., 2014.
Geology, tectonics and topography under-
lined by L’Aquila earthquake TIR precursors.
Geophys. J. Int. 197(3), 1532—1536. https://doi.
org/10.1093/gji/ggu123.
Piromallo C., Morelli A., 2003. P wave tomogra-
phy of the mantle under the Alpine-Mediterra-
nean area. J. Geophys. Res. 108(B2), 2065. doi:
10.1029/2002JB001757.
Scafidi D., Solarino S., 2012. Can local earthquake
tomography settle the matter about subduc-
tion in the Northern and Central Apennines?
Response from a new high resolution P velocity
and Vp/Vs ratio 3D model. Tectonophysics 554-
557, 63—73. doi: 10.1016/j.tecto.2012.06.007.
Scuderi M., Collettini C., 2016. The role of fluid
pressure in induced vs. triggered seismicity:
insights from rock deformation experiments
on carbonates. Sci. Rep. 6, 24852. doi: 10.1038/
srep24852.
Soldati M., Marchetti M. (eds.), 2017. Landscapes
and Landforms of Italy. Springer Int. Publ.
539 p. doi: 10.1007/978-3-319-26194-2
Spakman W., Van der Lee S., Van der Hilst R. D.,
1993. Travel-time tomography of the Europe-
an-Mediterranean mantle down to 1400 km.
Phys. Earth Planet. Int. 79(1-2), 3—74. doi:
10.1016/0031-9201(93)90142-V.
|