ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ АФТЕРШОКОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ В СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКЕ С ПОМОЩЬЮ КРОСС-КОРРЕЛЯЦИИ ВОЛНОВЫХ ФОРМ

Небольшая последовательность афтершоков землетрясения с магнитудой mb=4.2, связанного с вулканическими и тектоническими процессами в Северной Атлантике, была использована для оценки эффективности метода кросс-корреляции волновых форм (ККВФ) при обнаружении слабых сигналов и событий на телесейсмических расстояниях. Результаты применения ККВФ сравниваются с результатами, полученными в Международном центре данных (МЦД) и представленными в стандартном бюллетене явлений (СБЯ). Метод ККВФ позволяет понизить порог обнаружения повторяющихся сигналов от близких в пространстве источников в несколько раз по сравнению с энергетическими детекторами. Он уже применялся в МЦД к афтершоковым последовательностям большого и среднего по магнитуде землетрясения с относительно высокими отношениями сигнал/шум для ассоциированных с событиями сигналов. Было найдено от 50 до 70 % истинных по определению МЦД событий дополнительно к СБЯ. Для рассматриваемого землетрясения все автоматически созданные с помощью ККВФ гипотезы обрабатывались опытным аналитиком МЦД, что давало возможность формирования событий по строгим критериям МЦД. В СБЯ было 38 сейсмических событий, а метод ККВФ добавил 26 афтершоков, причем была применена итеративная процедура поиска всех возможных источников с использованием вновь найденных афтершоков для повторного применения ККВФ. Высокая эффективность обнаружения событий с низкой магнитудой в Северной Атлантике на телесейсмических расстояниях от регистрирующих станций также распространяется на исследования сейсмичности в других регионах, в том числе приарктических и арктических.

1. Adushkin V.V., Bobrov D.I., Kitov I.O., Rozhkov M.V., Sanina I.A., 2017. Remote Detection of Aftershock Activity as a New Method of Seismic Monitoring. Doklady Earth Sciences 473, 303–307. https://doi.org/10.1134/S1028334X17030011.

2. Adushkin V.V., Kitov I.O., Sanina I.A., 2025. Aftershock Emission at the DPRK Punggye-Ri Test Site Continues to the Present. Doklady Earth Sciences 521, 21. https://doi.org/10.1134/S1028334X25605759.

3. Arrowsmith S.J., Eisner L., 2006. A Technique for Identifying Microseismic Multiplets and Application to the Valhall Field, North Sea. Geophysics 71 (2), 31–40. https://doi.org/10.1190/1.2187804.

4. Baisch S., Ceranna L., Harjes H.-P., 2008. Earthquake Cluster: What Can We Learn from Waveform Similarity? Bulletin of the Seismological Society of America 98 (6), 2806–2814. https://doi.org/10.1785/0120080018.

5. Беседина А.Н., Виноградов Е.А. Идентификация слабых сейсмических событий в условиях Восточно-Европейской платформы // Динамические процессы в геосферах. 2016. № 8. С. 76–85.

6. Bobrov D., Kitov I., Zerbo L., 2014. Perspectives of Cross Correlation in Seismic Monitoring at the International Data Centre. Pure and Applied Geophysics 171, 439–468. https://doi.org/10.1007/s00024-012-0626-x.

7. Bobrov D.I., Kitov I.O., Rozhkov M.V., Friberg P., 2016. Towards Global Seismic Monitoring of Underground Nuclear Explosions Using Waveform Cross Correlation. Part I: Grand Master Events. Seismic Instruments 52, 43–59. https://doi.org/10.3103/S0747923916010035.

8. Burnaby T., 1953. A Suggested Alternative to the Correlation Coefficient for Testing the Significance of Agreement Between Pairs of Time Series, and Its Application to Geological Data. Nature 172, 210–211. https://doi.org/10.1038/172210b0.

9. Cesca S., Metz M., Büyükakpınar P., Dahm T., 2023. The Energetic 2022 Seismic Unrest Related to Magma Intrusion at the North Mid-Atlantic Ridge. Geophysical Research Letters 50 (13), e2023GL102782. https://doi.org/10.1029/2023GL102782.

10. Coyne J., Bobrov D., Bormann P., Duran E., Grenard P., Haralabus G., Kitov I., Starovoit Yu., 2012. CTBTO: Goals, Networks, Data Analysis and Data Availability. In: P. Bormann (Ed.), New Manual of Seismological Observatory Practice 2 (NMSOP-2). Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Potsdam, p. 1–41. https://doi.org/10.2312/GFZ.NMSOP-2_ch15.

11. Gibbons S., Kværna T., Ringdal F., 2005. Monitoring of Seismic Events from a Specific Source Region Using a Single Regional Array: A Case Study. Journal of Seismology 9, 277–294. https://doi.org/10.1007/s10950-005-5746-7.

12. Gibbons S.J., Ringdal F., 2004. A Waveform Correlation Procedure for Detecting Decoupled Chemical Explosions, NORSAR. Scientific Report 2-2004, p. 41–50. https://doi.org/10.21348/p.2004.0005.

13. Gibbons S.J., Ringdal F., 2006. The Detection of Low Magnitude Seismic Events Using Array-Based Waveform Correlation. Geophysical Journal International 165 (1), 149–166. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2006.02865.x.

14. Gibbons S., Ringdal F., Kværna T., 2012. Ratio-to-Moving-Average Seismograms: A Strategy for Improving Correlation Detector Performance. Geophysical Journal International 190, 511–521. https://doi.org/10.31223/osf.io/4zmyf.

15. Gibbons S.J., Sørensen M.B., Harris D.B., Ringdal F., 2007. The Detection and Location of Low Magnitude Earthquakes in Northern Norway Using Multi-Channel Waveform Correlation at Regional Distances. Physics of the Earth and Planetary Interiors 160 (3–4), 285–309. https://doi.org/10.1016/j.pepi.2006.11.008.

16. Harris D., 2006. Subspace Detectors: Theory. Technical Report UCRL-TR-222758. Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA. 46 p. DOI:10.2172/900081.

17. Harris D., 2008. Covariance Modifications to Subspace Bases. Technical Report LLNL-TR-409155. Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA. 10 p.

18. Harris D.B., 1991. A Waveform Correlation Method for Identifying Quarry Explosions. Bulletin of the Seismological Society of America 81 (6), 2395–2418. https://doi.org/10.1785/BSSA0810062395.

19. Israelsson H., 1990. Correlation of Waveforms from Closely Spaced Regional Events. Bulletin of the Seismological Society of America 80 (6В), 2177–2193. https://doi.org/10.1785/BSSA08006B2177.

20. Joswig M., 1990. Pattern Recognition for Earthquake Detection. Bulletin of the Seismological Society of America 80 (1), 170–186. DOI:10.1785/BSSA0800010170.

21. Richards P.G., Waldhauser F., Schaff D., Kim W.-Y., 2006. The Applicability of Modern Methods of Earthquake Location. Pure and Applied Geophysics 163, 351–372. https://doi.org/10.1007/s00024-005-0019-5.

22. Rundquist D.V., Sobolev P.O., 2002. Seismicity of Mid-Oceanic Ridges and Its Geodynamic Implications: A Review. Earth-Science Reviews 58 (1–2), 143–161. https://doi.org/10.1016/S0012-8252(01)00086-1.

23. Schaff D.P., Bokelmann G.H.R., Ellsworth W.L., Zanzerkia E., Waldhauser F., Beroza G.C., 2004. Optimizing Correlation Techniques for Improved Earthquake Location. Bulletin of the Seismological Society of America 94 (2), 705–721. https://doi.org/10.1785/0120020238.

24. Schaff D.P., Kim W.-Y., Richards P.G., 2012. Seismological Constraints on Proposed Low-Yield Nuclear Testing in Particular Regions and Time Periods in the Past, with Comments on "Radionuclide Evidence for Low-Yield Nuclear Testing in North Korea in April/May 2010 by Lars-Erik De Geer". Science & Global Security 20 (2–3), 155–171.

25. Schaff D.P., Richards P.G., 2004a. Lg-Wave Cross Correlation and Double-Difference Location: Application to the 1999 Xiuyan, China, Sequence. Bulletin of the Seismological Society of America 94 (3), 867–879. https://doi.org/10.1785/0120030136.

26. Schaff D.P., Richards P.G., 2004b. Repeating Seismic Events in China. Science 303, 1176–1178. https://doi.org/10.1126/science.1093422.

27. Schaff D.P., Richards P.G., 2011. On Finding and Using Repeating Events in and near China. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 116 (В3), B03309. https://doi.org/10.1029/2010JB007895.

28. Schaff D.P., Waldhauser F., 2005. Waveform Cross-Correlation-Based Differential Travel-Time Measurements at the Northern California Seismic Network. Bulletin of the Seismological Society of America 95 (6), 2446–2461. https://doi.org/10.1785/0120040221.

29. Schaff D.P., Waldhauser F., 2010. One Magnitude Unit Reduction in Detection Threshold by Cross Correlation Applied to Parkfield (California) and China Seismicity. Bulletin of the Seismological Society of America 100 (6), 3224–3238. https://doi.org/10.1785/0120100042.

30. Schlindwein V., 2012. Teleseismic Earthquake Swarms at Ultraslow Spreading Ridges: Indicator for Dyke Intrusions? Geophysical Journal International 190 (1), 442–456. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2012.05502.x.

31. Selby N., 2010. Relative Location of the October 2006 and May 2009 DPRK Announced Nuclear Tests Using International Monitoring System Seismometer Arrays. Bulletin of the Seismological Society of America 100 (4), 1779–1784. https://doi.org/10.1785/0120100006.

32. Sigmundsson F., Parks M., Hooper A., Geirsson H., Vogfjörd K.S., Drouin V., Ófeigsson B.G., Hreinsdóttir S. et al., 2022. Deformation and Seismicity Decline Before the 2021 Fagradalsfjall Eruption. Nature 609, 523–528 https://doi.org/10.1038/s41586-022-05083-4.

33. Татевосян Р.Э. Об уровне генерализации сейсмотектонических моделей // Динамические процессы в геосферах. 2024. Т. 16. № 3. С. 114–121. http://doi.org/10.26006/29490995_2024_16_3_114.

34. Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний. 1996. Протокол к ДВЗЯИ. Параграф 18b. Available from: https://www.ctbto.org/sites/default/files/Documents/treaty_text_Russian.pdf (Last Accessed March 3, 2025).

35. Waldhauser F., Schaff D.P., 2008. Large-Scale Relocation of Two Decades of Northern California Seismicity Using Cross-Correlation and Double-Difference Method. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 113 (B8), B08311. https://doi.org/10.1029/2007JB005479.