nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2022-2-53-61nuc-416Research ArticleСтатьиГОДОГРАФЫ ОТ ВЗРЫВОВ ПЛОЩАДКИ ПАХЬЮТ ПО ДАННЫМ КУРИЛО-КАМЧАТСКИХ СЕЙСМИЧЕСКИХ СТАНЦИЙPAHUTE MESA TRAVEL TIMES AT KURIL–KAMCHATKA SEISMIC STATIONShttps://orcid.org/0000-0003-0725-8023НепеинаК. С.NepeinaK. S.

Ксения Сергеевна Непеина - Научный сотрудник Лаборатории глубинных магнитотеллурических исследований, кандидат геолого-минералогических наук.

Бишкек

Bishkek

nepeina.k@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7098-0724АнВ. А.AnV. A.

Владимир Александрович Ан - старший научный сотрудник.

Москва

Moscow

 

vadiman33@gmail.comНаучная станция РАН в г. БишкекеКыргызстанResearch Station RAS in BishkekKyrgyzstanИнститут динамики геосфер РАН им. академика М.А. СадовскогоРоссияSadovsky Institute of Dynamics of Geospheres of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202223062022025361Copyright © Непеина К.С., Ан В.А., 20222022Непеина К.С., Ан В.А.Nepeina K.S., An V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/416

Исследование дает дополнительную информацию о литосфере под Юго-Восточной Азией и северной частью Тихого океана. Район интересен для изучения зоны субдукции литосферы в районе Курило-Камчатской дуги.

Доступность для изучения подземной структуры затруднена наличием Тихого океана. Значение этого исследования касается эпицентральных расстояний ~54°–70° или ~6000–7000 км. В годы холодной войны 20 века и засекречивания информации между крупнейшими ядерными государствами Советским Союзом (СССР) и Соединенными Штатами Америки (США) данные о регистрации ядерных взрывов не публиковались, однако подземные ядерные взрывы (ПЯВ) были записаны сейсмическими станциями. Благодаря сотруднику лаборатории 5-й

Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта АН СССР Х.Д. Рубинштейна хранится в Институте динамики геосфер Российской академии наук имени академика М.А. Садовского (ИДГ РАН). Лишь после 1985 г. отчеты с некоторых сейсмических станций бывшего СССР стали публиковаться в оперативных сводках Объединенной геофизической службы Российской академии наук (ГС РАН). Так как она еще нигде не публиковалась, мы собираем их и получаем времена пробега путем ревизии сейсмограмм из архивов ИДГ РАН и ГС РАН для пяти Курило-Камчатских сейсмостанций (Беринг, Эссо, Северо-Курильск, Курильск и Петропавловск). 48 ПЯВ Соединенных Штатов в Пахьют Меса (на испытательном полигоне в Неваде) с 1968 по 1990 год используются для построения годографа продольных волн. Мы измеряем времена пробега P-волн (tp) на исторических сейсмограммах для трассы между испытаниями на Пахьют Меса и станциями Курило-Камчатского региона. Магнитуда объемных волн (mb) варьируется от 5.3 до 6.5. Получено: 1 ПЯВ на ст. Беринг, 7 ПЯВ на ст. Эссо, 45 ПЯВ на ст. Петропавловск, 18 ПЯВ на ст. Северо-Курильск и 12 ПЯВ на ст. Курильск. Мы строим функцию времени пробега, используя алгоритм линейной регрессии как tp=k·Δ°+b, где Δ° – эпицентральное расстояние, k и b – произвольные константы. Показано, что отклонения времени пробега связаны с нелинейностью Земли. Оценены эффективные скорости продольных волн для трассы Пахьют Меса – Курилы – Камчатка как коэффициент k в линейном уравнении. Эффективная скорость равна 7,5 км/с.

This research fulfills additional information about the lithosphere below Southeastern Asia and the northern Pacific. The area is interesting for researchers because of the Kuril–Kamchatka subducted lithosphere. The availability to study an underground structure is complicated, because of Pacific Ocean. The significance of this research concerns epicentral distances ~54°–70° or ~6000–7000 km. During the Cold War of the 20th century and the classification of information between the largest nuclear states the Soviet Union (USSR) and the United States of America (USA), data on the registration of nuclear explosions were not published, however, underground nuclear explosions (UNE) were recorded. Thanks to an employee of the laboratory 5-s of the Institute of Physics of the Earth named after O.Yu. Schmidt of the USSR Academy of Sciences Kh.D. Rubinstein is kept at the Institute for the Dynamics of Geospheres of the Russian Academy of Sciences named after Academician M.A. Sadovsky (IDG RAS). Only after 1985 reports from some seismic stations of the former USSR began to be published in the operational reports of the United Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences (GS RAS). As it has not been yet published anywhere, we collect them and obtain the travel times were by revising seismograms from the archives IDG RAS and GS RAS for five Kuril–Kamchatka seismic stations (Bering, Esso, Severo-Kurilsk, Kurilsk). The 48 Unites States UNE at Pahute Mesa (at Nevada Test Site) from 1968 to 1990 are used for travel time curve building. We measure P waves travel times (tp) on historical seismograms for the ray travel path between Pahute Mesa tests and Kuril–Kamchatka stations. The body-waves magnitudes (mb) vary from 5.3 to 6.5. We obtain arrivals for: 1 UNE at Bering station, 7 UNE at Esso station, 45 UNE at Petropavlovsk, 18 UNE at Severo-Kurilsk and 12 at Kurilsk. We build a travel time function using linear regression algorithm as tp=k·Δ°+b, where Δ° is the epicentral distance, k and b are arbitrary constants. We show that travel time deviations, associated with nonlinearity of the Earth. We estimate the effective velocities of P waves for the Pahute Mesa – Kuril–Kamchatka travel path as coefficient k in the linear equation. Effective velocity is equal to 7.5 km/s.

волнаскоростьвремя пробегателесейсмическое расстояниеНевадский испытательный полигонКурило-КамчаткаP wavevelocitytravel-timeteleseismic distanceNTSKuril–KamchatkaThe work was carried out within the framework of the state assignment of the Research Station of the Russian Academy of Sciences in Bishkek 1021052806454-2-1.5.1ReferencesАн В. А., Люкэ Е. И., Пасечник И. П. Вариации параметров сейсмических волн при просвечивании Земли на расстоянии 90° // Докл. АН СССР. – 1985. – Т. 285(4). – С. 836–840.An V. A., Lyuke E. I., Pasechnik I. P. Variatsii parametrov seysmicheskikh voln pri prosvechivanii Zemli na rasstoyanii 90° // Dokl. AN SSSR. – 1985. – T. 285(4). – P. 836–840.Zhang F.-X., Wu Q.-J., Pan J.-T., Zhang G.-C., Feng Q.-Q. The computation of a finite-frequency travel time sensitive kernel for P waves in the AK135 earth model // Appl. Geophys. – 2011. – Vol. 8 (2). – pp. 158–163. https://doi.org/10.1007/s11770-011-0280-6.Zhang F.-X., Wu Q.-J., Pan J.-T., Zhang G.-C., Feng Q.- Q. The computation of a finite-frequency travel time sensitive kernel for P waves in the AK135 earth model // Appl. Geophys. – 2011. – Vol. 8 (2). – pp. 158–163. https://doi.org/10.1007/s11770-011-0280-6.Zhao A., Ding Z. An intersection method for locating earthquakes in complex velocity models // Appl. Geophys. – 2007. – Vol. 4 (4). – pp. 294 – 300. http://dx.doi.org/10.1007/s11770-007-0036-5.Zhao A., Ding Z. An intersection method for locating earthquakes in complex velocity models // Appl. Geophys. – 2007. – Vol. 4 (4). – pp. 294 – 300. https://doi.org/10.1007/s11770-007-0036-5.Freybourger M., Krüger F., Achauer U. A 22° long seismic profile for the study of the top of D’ // Geophys. Res. Lett. – 1999. – Vol. 26 (22). – pp. 3409 – 3412. https://doi.org/10.1029/1999GL010827.Freybourger M., Krüger F., Achauer U. A 22° long seismic profile for the study of the top of D’ // Geophys. Res. Lett. – 1999. – Vol. 26 (22). – pp. 3409 – 3412. https://doi.org/10.1029/1999GL010827.Suyehiro K., Araki E., Shinohara M., Kanazawa T. Deep sea borehole observatories ready and capturing seismic waves in the western Pacific // Eos, Trans. Am. Geophys. Union. – 2002. – Vol. 83 (53). – pp. 621–625. https://doi.org/10.1029/2002EO000420.Suyehiro K., Araki E., Shinohara M., Kanazawa T. Deep sea borehole observatories ready and capturing seismic waves in the western Pacific // Eos, Trans. Am. Geophys. Union. – 2002. – Vol. 83 (53). – pp. 621–625. https://doi.org/10.1029/2002EO000420.Webb S. C. Broadband seismology and noise under the ocean // Rev. Geophys. – 1998. – Vol. 36 (1). – pp. 105–142. https://doi.org/10.1029/97RG02287.Webb S. C. Broadband seismology and noise under the ocean // Rev. Geophys. – 1998. – Vol. 36 (1). – pp. 105–142. https://doi.org/10.1029/97RG02287.Кулаков И. Ю., Добрецов Н. Л., Бушенкова Н. А., Яковлев А. В. Форма слэбов в зонах субдукции под Курило-Камчатской и Алеутской дугами по даннымрегиональной томографии // Геология и геофизика. – 2011. – Т. 52 (6). – С. 830–851.Kulakov I. Yu., Dobretsov N. L., Bushenkova N. A., Yakovlev A. V. Forma slebov v zonakh subduktsii pod Kurilo-Kamchatskoy i Aleutskoy dugami po dannym regional'noy tomografii // Geologiya i geofizika. – 2011. – T. 52 (6). – P. 830–851.Непеина К. С., Ан В. А. Годографы сейсмических волн от подземных взрывов на острове Амчитка // Акустический журнал. – 2021. – Т. 67. – № 6. – С. 650–658. http://dx.doi.org/10.31857/s0320791921060125.Nepeina K. S., An V. A. Godografy seysmicheskikh voln ot podzemnykh vzryvov na ostrove Amchitka // Akusticheskiy zhurnal. – 2021. – T. 67. – No. 6. – P. 650–658. http://dx.doi.org/10.31857/s0320791921060125.Непеина К. С., Ан В. А. Сейсмические станции Советского Союза и регистрация подземных ядерных взрывов // Вестник НЯЦ РК. – 2021. – Вып. 2. – С. 47–52. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2021-2-47-52.Nepeina K. S., An V. A. Historical seismic stations in USSR and registration underground nuclear explosions // NNC RK Bulletin. – 2021. – Issue. 2. – P. 47–52. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2021-2-47-52. (in Russ.)Цифровая база сейсмических станций на территории России и СССР // ФГБУН ФИЦ Единая Геофизическая служба РАН. http://eqru.gsras.ru/stations/index.php?inc=stalist [Дата обращения 02.02.2022].Tsifrovaya baza seysmicheskikh stantsiy na territorii Rossii i SSSR // FGBUN FITs Edinaya Geofizicheskaya sluzhba RAN. http://eqru.gsras.ru/stations/index.php?inc=stalist [Data obrashcheniya 02.02.2022].Patton H. J. Characterization of spall from observed strong ground motions on Pahute Mesa // Bull. Seismol. Soc. Am. – 1990. – Vol. 80 (5). – pp. 1326–1345. https://doi.org/10.1785/BSSA0800051326.Patton H. J. Characterization of spall from observed strong ground motions on Pahute Mesa // Bull. Seismol. Soc. Am. – 1990. – Vol. 80 (5). – pp. 1326–1345. https://doi.org/10.1785/BSSA0800051326.Grasso D. N. GIS surface effects archive of underground nuclear detonations conducted at Yucca Flat and Pahute Mesa, Nevada Test Site, Nevada // U.S. Geol. Surv. OpenFile Rept. – 2001. – 2001-272.Grasso D. N. GIS surface effects archive of underground nuclear detonations conducted at Yucca Flat and Pahute Mesa, Nevada Test Site, Nevada // U.S. Geol. Surv. OpenFile Rept. – 2001. – 2001-272.Nepeina K. S., An V. A. Travel time curves and isochron maps from the Borovoye digital archive for the Nevada and Semipalatinsk Nuclear Test Sites // Results Geophys. Sci. – 2021. – Vol. 6. – 100014. https://doi.org/10.1016/j.ringps.2021.100014.Nepeina K. S., An V. A. Travel time curves and isochron maps from the Borovoye digital archive for the Nevada and Semipalatinsk Nuclear Test Sites // Results Geophys. Sci. – 2021. – Vol. 6. – 100014. https://doi.org/10.1016/j.ringps.2021.100014.An V. A. , Ovtchinnikov V. M., Kaazik P. B., Adushkin V. V., Sokolova I. N., Aleschenko I. B., Mikhailova N. N., Kim W-Y., Richards P. G., Patton H. J., Phillips W. S., Randall G., Baker D. A digital seismogram archive of nuclear explosion signals, recorded at the Borovoye Geophysical Observatory, Kazakhstan, from 1966 to 1996 // GeoResJ. – 2015. – Vol. 6. – pp. 141–163. https://doi.org/10.1016/j.grj.2015.02.014.An V. A. , Ovtchinnikov V. M., Kaazik P. B., Adushkin V. V., Sokolova I. N., Aleschenko I. B., Mikhailova N. N., Kim W-Y., Richards P. G., Patton H. J., Phillips W. S., Randall G., Baker D. A digital seismogram archive of nuclear explosion signals, recorded at the Borovoye Geophysical Observatory, Kazakhstan, from 1966 to 1996 // GeoResJ. – 2015. – Vol. 6. – pp. 141–163. https://doi.org/10.1016/j.grj.2015.02.014.Gupta I. N., Blandford R. R. A study of P waves from Nevada Test Site explosions: Near-source information from teleseismic observations? // Bull. Seismol. Soc. Am. – 1987. – Vol. 77 (3). – pp. 1041 – 1056. https://doi.org/10.1785/BSSA0770031041.Gupta I. N., Blandford R. R. A study of P waves from Nevada Test Site explosions: Near-source information from teleseismic observations? // Bull. Seismol. Soc. Am. – 1987. – Vol. 77 (3). – pp. 1041 – 1056. https://doi.org/10.1785/BSSA0770031041.Копничев Ю. Ф., Соколова И. Н., Соколов К. Н. Пространственно-временные вариации структуры поля поглощения S волн в районе Невадского ядерного полигона // Физика Земли. – 2013. – № 6. – С. 39–48. https://doi.org/10.7868/S0002333713060082.Kopnichev Yu. F., Sokolova I. N., Sokolov K. N. Prostranstvenno-vremennye variatsii struktury polya pogloshcheniya S voln v rayone Nevadskogo yadernogo poligona // Fizika Zemli. – 2013. – No. 6. – P. 39–48. https://doi.org/10.7868/S0002333713060082.Liverman J. L. Nevada Test Site. Nye County, Nevada // Final Environmental Impact Statement. 1977. https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/09/362/9362842.pdf.Liverman J. L. Nevada Test Site. Nye County, Nevada // Final Environmental Impact Statement. 1977. https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/09/362/9362842.pdf.Sinnock S. Geology of the Nevada test site and nearby areas, southern Nevada // Sandia Report. SAND82-2207.1982.Sinnock S. Geology of the Nevada test site and nearby areas, southern Nevada // Sandia Report. SAND82-2207.1982.Lynnes C. S., Lay T. Effects of lateral velocity heterogeneity under the Nevada Test Site on short-period P wave amplitudes and travel times // Pure Appl. Geophys. PAGEOPH. – 1990. – Vol. 132 (1-2). – pp. 245–267. https://doi.org/10.1007/BF00874365.Lynnes C. S., Lay T. Effects of lateral velocity heterogeneity under the Nevada Test Site on short-period P wave amplitudes and travel times // Pure Appl. Geophys. PAGEOPH. – 1990. – Vol. 132 (1-2). – pp. 245–267. https://doi.org/10.1007/BF00874365.Копничев Ю.Ф., Павлова О.В. Азимутальные магнитудные отклонения для ядерных взрывов на полигонах Семипалатинск и Невада // Физика Земли. – 1997. – № 4. – С. 34-45.Kopnichev Yu.F., Pavlova O.V. Azimutal'nye magnitudnye otkloneniya dlya yadernykh vzryvov na poligonakh Semipalatinsk i Nevada // Fizika Zemli. – 1997. – No. 4. – P. 34-45.Springer D. I., Pawloski G. A., Ricca J. L., Rohrer R. F., Smith D. K. Seismic source summary for all U. S. belowsurface nuclear explosions // Bull. Seism. Soc. Am. – 2002. – Vol. 92 (5). – pp. 1808–1840. https://doi.org/10.1785/0120010194.Springer D. I., Pawloski G. A., Ricca J. L., Rohrer R. F., Smith D. K. Seismic source summary for all U. S. belowsurface nuclear explosions // Bull. Seism. Soc. Am. – 2002. – Vol. 92 (5). – pp. 1808–1840. https://doi.org/10.1785/0120010194.Ан В. А., Годунова Л. Д., Каазик П. Б., Михайлова Н. Н., Овчинников В. М. Изменения времени пробега продольной сейсмической волны в календарном времени // Вестник НЯЦ РК. – 2005. – Вып. 2. – С. 41–45.An V. A., Godunova L. D., Kaazik P. B., Mikhailova N. N., Ovtchinnikov V. M. Travel time change of seismic body wave in calendar time // Bulletin NNC RK. – 2005. – Issue 2. – pp. 41–45. (in Russ.)Овчинников В.М., Каазик П.Б., Краснощеков Д.Н. Слабая аномалия скорости во внешнем ядре из сейсмических данных // Физика Земли. – 2012. – № 3. – С. 34–45.Ovchinnikov V.M., Kaazik P.B., Krasnoshchekov D.N. Slabaya anomaliya skorosti vo vneshnem yadre iz seysmicheskikh dannykh // Fizika Zemli. – 2012. – № 3. – S. 34-45.Liu X., Zhao D., Li S. Seismic heterogeneity and anisotropy of the southern Kuril arc: insight into megathrust earthquakes // Geophys. J. Int. – 2013. – Vol. 194 (2). – pp. 1069–1090. https://doi.org/10.1093/gji/ggt150.Liu X., Zhao D., Li S. Seismic heterogeneity and anisotropy of the southern Kuril arc: insight into megathrust earthquakes // Geophys. J. Int. – 2013. – Vol. 194 (2). – pp. 1069–1090. https://doi.org/10.1093/gji/ggt150.Krasnoshchekov D., Kaazik P., Kozlovskaya E., Ovtchinnikov V. Seismic Structures in the Earth’s Inner Core Below Southeastern Asia // Pure and Applied Geophysics. – 2016. – Vol. 173 (5). – pp. 1575–1591. https://doi.org/10.1007/s00024-015-1207-6.Krasnoshchekov D., Kaazik P., Kozlovskaya E., Ovtchinnikov V. Seismic Structures in the Earth’s Inner Core Below Southeastern Asia // Pure and Applied Geophysics. – 2016. – Vol. 173 (5). – pp. 1575–1591. https://doi.org/10.1007/s00024-015-1207-6.Zheng Y., Lay T. Low Vp / Vs ratios in the crust and upper mantle beneath the Sea of Okhotsk inferred from teleseismic pMP, sMP, and sMS underside reflections from the Moho // J. Geophys. Res. – 2006. – Vol. 111. – B01305. https://doi.org/10.1029/2005JB003724.Zheng Y., Lay T. Low Vp / Vs ratios in the crust and upper mantle beneath the Sea of Okhotsk inferred from teleseismic pMP, sMP, and sMS underside reflections from the Moho // J. Geophys. Res. – 2006. – Vol. 111. – B01305. https://doi.org/10.1029/2005JB003724.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.