КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 14-47-00002

НазваниеГеофизические исследования землетрясений и вулканов в Камчатской зоне субдукции

РуководительШапиро Николай Михаилович, Доктор геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения Российской академии наук, Камчатский край

Период выполнения при поддержке РНФ

2014 г. - 2016 г.

Конкурс№4 - Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-401 - Сейсмология, сейсмические волны

Ключевые словаГеофизика, Зоны субдукции, Вулканы, Землетрясения, Сейсмология, Сейсмическая томографмя, Сейсмический цикл

Код ГРНТИ37.31.19

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект направлен на изучение строения зон субдукции с целью лучшего понимания механизмов подготовки крупных землетрясений и катастрофических вулканических извержений. Оценка вероятности таких событий и их возможного масштаба позволит сократить их социально-экономические последствия. Главное внимание будет уделяться Камчатскому региону, что особенно важно в контексте реализации государственных приоритетных программ по экономическому развитию регионов Дальнего Востока. Мы предлагаем создать новую международную научную группу на базе Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (ИВС) с привлечением специалистов из Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) и Institut de Sciences de la Terre at Grenoble (ISTERRE). Эта группа будет состоять из ведущих специалистов в области сейсмической томографии, обработки сейсмологических данных, вулканологии и геодинамики зон субдукции. Французские участники являются мировыми лидерами в области разработки методов сейсмической интерферометрии, совместной обработки сейсмологических и геодезических данных и пр. Ими накоплен большой опыт по применению этих методов для изучения различных вулканических и тектонически активных систем в зонах субдукции в различных частях Земли (напр., Мексика, Япония, Суматра и Камчатка). Работа будет проводиться по четырем основным направлениям: (1) разработка инновационных методик по обработке и интерпретации геофизических данных; (2) сбор новых данных по ходу полевых работ на Камчатке; (3) обработка геофизических данных временных и постоянных сетей по Камчатке и другим зонам субдукции; (4) интерпретация результатов с целью выявления физических процессов, ответственных за реализацию крупных землетрясений и вулканических извержений. 1. Разработка новых геофизических методов. В рамках проекта мы продолжим разрабатывать различные методики обработки непрерывных сейсмологических и геодезических наблюдений с целью построения сейсмических изображений глубинных структур и выявления характеристик геодинамических процессов в Земле. Мы продолжим разработку методов сейсмической томографии, основанных на использовании данных объемных и поверхностных волн. Одним из основных приоритетов останется дальнейшее развитие методов сейсмической интерферометрии, позволяющих строить качественные изображения земных недр и отслеживать эволюцию физических свойств во времени. Будут продолжены работы по созданию методик для выявления азимутальной и вертикальной анизотропии. Другим направлением исследований будет разработка методов совместного анализа геодезических и сейсмологических наблюдений, направленных на изучение деформаций внутри субдукционного комплекса. 2. Полевые сейсмологические эксперименты на Камчатке. В рамках проекта планируется проведение нескольких масштабных сейсмологических экспериментов на Камчатке. В 2015 году в районе Ключевской группы вулканов на один год будет установлена сейсмическая сеть, состоящая из примерно 80 широкополосных сейсмометров. В 2016 году те же станции будут распределены по всему Камчатскому полуострову. С учетом существующих постоянных станций КФГС РАН, общее число одновременно функционирующих станций в этом году будет больше ста. 3. Обработка геофизических наблюдений. В рамках проекта будет производиться обработка многолетних непрерывных наблюдений, производимых силами ИВС и КФГС, и данных по временным сетям, собранных в рамках проекта. На базе методик сейсмической томографии с использованием поверхностных и объемных волн будут рассчитаны 3D структуры коры и мантии под Ключевской группой вулканов и под всей Камчаткой. Наличие большого количества одновременно работающих станций и применение новейших технологий позволит получить уникальные результаты с беспрецедентно высоким разрешением и достоверностью. Другое направление связано с обработкой непрерывных записей по Ключевской группе вулканов за длительный период времени (с 1999 года), в течение которого происходили крупные извержения четырех вулканов группы (Ключевской, Шевелуч, Безымянный и Толбачик). Применение новых методик 4D интерферометрии к этим данным позволит выявить изменения внутренней структуры под вулканами на различных этапах активности, что, возможно, даст характеристики для прогноза извержений. Планируется также производить одновременный анализ непрерывных сейсмических и геодезических данных, зарегистрированных за последние несколько лет региональными сетями Камчатки, что позволит выявить наличие «медленных» событий и тектонических треморов и, таким образом, прояснить физические процессы, лежащие в основе сейсмического цикла. Помимо Камчатки, новые сейсмологические методики будут апробированы на других вулканических комплексах и зонах субдукции с использованием данных из открытых источников (напр., IRIS, Geofon) и предоставленных сотрудничающими организациями (напр., GFZ-Potsdam, AVO-Fairbanks). 4. Интерпретация результатов будет направлена, по трем основным направлениям: (1) решение региональных геодинамических задач для Камчатки (конфигурация и взаимодействие литосферных плит, причины возникновения двойного вулканического пояса, роль коллизии подводных хребтов и палео-островных дуг, процессы в сочленении Камчатской и Алеутской дуг и пр.); (2) понимание функционирования вулканических источников под Ключевской группой вулканов, объяснение разнообразия состава и характера вулканизма на относительно небольшой территории; (3) определение механизмов, ответственных за подготовку крупных землетрясений и вулканических извержений. Помимо результатов, полученных в рамках проекта, при интерпретации будут использованы различные геолого-геофизические данные, собранные по Камчатке силами ИВС, КФГС и другими организациями. Будет задействован опыт французских и российских участников по интерпретации широкого спектра информации для построения геодинамических сценариев и количественных моделей. Результаты по Камчатке будут сопоставлены с наблюдениями, полученными по другим зонам субдукции.

Ожидаемые результаты
Мы ожидаем, что проведение исследований международной исследовательской группой приведет к следующим основным результатам: 1. Новые методы для построения сейсмических изображений и мониторинга. Важные результаты проекта будут состоять в создании ряда новых алгоритмов обработки сейсмологических данных. Будет продолжено создание новых алгоритмов сейсмической томографии с использованием объемных и поверхностных волн, в том числе, для исследования азимутальной и радиальной анизотропии. Также планируется создать новые алгоритмы сейсмической интерферометрии, направленные на выявление изменений физических свойств среды во времени. Также будет создан новый алгоритм по совместному анализу непрерывных сейсмологических и геодезических данных, направленный на изучение «медленных» событий и треморов. Новые методики, разработанные в рамках выполнения проекта, будут, прежде всего, применяться для изучения структуры коры и мантии, а также для мониторинга землетрясений и вулканов в районах российского Дальнего Востока. Эти же алгоритмы могут быть применены для исследований в других районах России и по всему миру. Кроме того, эти методы имеют большой потенциал для их практического использования в различных прикладных областях, включая разведку и мониторинг месторождений полезных ископаемых. 2. Новые геодинамические сценарии для Камчатской зоны субдукции. В рамках проекта будет получена новая информация о конфигурации тектонических плит в районе Камчатки, а также о строении и функционировании магматических систем под активными вулканами. В частности, ожидается получить детальное строение коры и верхов мантии под Ключевской группой вулканов, что даст возможность определить размеры и текущее состояние магматических очагов. Это, в свою очередь, позволит оценить потенциальную возможность реализации крупного кальдерообразующего извержения, которое имело бы большое социально-экономические влияние на российском Дальнем Востоке, а, возможно, и в глобальном масштабе. Другое приложение будет получено на основе анализа «медленных» событий и треморов, что даст ключ к пониманию физики сейсмического цикла в зоне субдукции и процесса подготовки катастрофических землетрясений. 3. Высокий рейтинг публикаций с описанием результатов проекта. Камчатская зона субдукции привлекает внимание исследователей мира множеством уникальных геологических структур. Изучение этого региона с помощью современных геофизических методов силами группы, состоящей из мировых лидеров в области сейсмологии, несомненно, приведет к выдающимся результатам, которые позволят по-иному взглянуть на функционирование сейсмогенных зон, магматических комплексов под вулканами и выявить связи между ними. Ожидается, что в результате выполнения задач проекта будут получены результаты, имеющее большое значение на международном уровне. Принимая во внимание очень высокий уровень публикационной активности большинства участников проекта, можно предвидеть, что результаты проекта будут опубликованы в большом количестве статей в международных журналах с высокими импакт факторами, включая Science и Nature. 4. Воспитание молодых специалистов мирового класса. Науки о Земле особо важны для России с ее огромными территориями, активным экономическим развитием и богатыми запасами полезных ископаемых. В связи с этим воспитание высококлассных специалистов геологов и геофизиков, способных работать с современными методиками, представляет собой актуальную задачу. Эта задача будет решаться, прежде всего, путем активного привлечения студентов и аспирантов к исследовательской работе по проекту. Мы планируем организацию стажировок для студентов российских вузов (напр., Новосибирского гос. университета, НГУ) во французских научных центрах (IPGP и ISTERRE). Также планируется организация семинаров, конференций и мастер классов для молодых ученых из различных исследовательских центров и университетов России и за рубежом. Ведущие участники проекта имеют богатый опыт преподавания и руководства студентами и аспирантами. Выпущенные ими специалисты работают на престижных научных позициях в университетах и компаниях.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---