Rychlé interferenční vlny a 1D seismické modely kůry

Abstract

Při nedávném mělkém zemětřesení v Korintském zálivu v Řecku (Mw 5,3) byly po- zorovány neobvyklé dlouhoperiodické vlny (periody 5 sekund a více). Zaznamenány byly na několika regionálních stanicích mezi příchodem P- a S-vlny. Pětisekundová perioda je mnohem delší než trvání zdroje a ukazuje na efekt struktury. Pozorované seismogramy byly zkoumány metodami frekvenčně-časové analýzy. Určené disperzní křivky rychlé dlou- hoperiodické vlny měly grupové rychlosti od 3 do 5,5 km/s pro periody v rozsahu 4-10 s, s velkými rozdíly mezi stanicemi. Zobecněná disperzní křivka se rozděluje do dvou hlav- ních pásů, pravděpodobně spojených s laterálními variacemi zemské kůry. Řešením přímé úlohy pro více existujících modelů kůry a jejich modifikací jsme provedli analýzu citli- vosti, která ukázala, že zkoumaná vlna je ovlivněna zejména nízkorychlostními vrstvami v nejsvrchnějších cca 4 kilometrech kůry. Závěrem jsme získali model mělké kůry inverzí seismogramů pomocí algoritmu nejbližší soused. Inverze potvrdila, že zkoumanou vlnu je možné vysvětlit 1-D modelem kůry, ale ne na více stanicích najednou. Modely závislé na dráze šíření představují částečné vysvětlení pro pásy tvořené pozorovanými disperzními křivkami. Jinou alternativou je příspěvek několika tzv. prosakujícíh módů.

A recent shallow earthquake in the Corinth Gulf, Greece (Mw 5.3) generated unusual long-period waves (periods > 5 seconds) between the P- and S-wave arrival. The 5-second period, being significantly longer than the source duration, indicates a structural effect. Observed seismograms were examined by methods of the frequency-time analysis. Disper- sion curves of the fast long-period (FLP) waves indicated group velocities ranging from 3 to 5.5 km/s for periods between 4 and 10 s, respectively, with large variations among the stations. The generalized dispersion curve splits into two major strips, probably related to lateral variations of the crustal structure. Forward simulations for several existing crustal models were made. A few partially successful models served for a sensitivity study, which showed that the FLP wave seemed to be mainly due to the low-velocity layers in the uppermost 4 kilometers of the crust. Finally the shallow crustal structure was retrieved by inverting observed seismograms by Neighborhood algorithm. The inversion confirmed that the FLP wave in seismograms at more than a single station cannot be explained with a 1-D crustal model. The path-dependent models provided a partial explanation for the strips revealed in the experimental dispersion curves. An alternative explanation is by...