Source mechanism and tectonic setting of 29.09.2017 earthquake near Stebnyk

Мета. Метою роботи є визначення механізму вогнища землетрусу, який відбувся 29.09.2017 р. поблизу м. Стебник (21h46m8,4s, j = 49,34˚, λ = 23,49˚, h = 1,9 км, MD = 2,9) двома методами – за знаками вступів Р-хвиль та методом інверсії хвильових форм за даними обмеженої кількості станцій. Методика. Моделювання сейсмічних хвиль у неоднорідному середовищі, представленому у вигляді горизонтально- шаруватої пружної структури, здійснюється матричним методом. Співвідношення, отримані для полів переміщень на вільній поверхні півпростору, використано для визначення тензора сейсмічного моменту як функції часу шляхом виділення тільки прямих P-хвиль. У роботі використано також метод визначення механізму вогнища землетрусу за знаками вступів Р-хвиль на станціях. Результати. У роботі представлено розв’язання оберненої задачі щодо визначення механізму вогнища землетрусу методом інверсії хвильових форм у випадку обмеженої кількості станцій та за знаками вступів Р-хвиль на станціях. Показано, що фокальний механізм, визначений за вступами Р-хвиль надійніший. Зіставлення характеристик землетрусу, механізму його вогнища з тектонічною будовою регіону дає змогу пов’язати землетрус з насувом другого порядку в межах аллохтонної частини Самбірського покриву. Наукова новизна. Обернення хвильових форм лише прямих Р-хвиль, запропоноване в роботі, дає змогу визначати механізм вогнища землетрусу за даними малої кількості станцій, що особливо актуально у регіонах з порівняно невисоким рівнем місцевої сейсмічної активності, до яких належить Передкарпаття. Механізм стебницького землетрусу 29.09.2017 р є одним з перших, визначених у межах Передкарпатського прогину; зіставлення механізму з даними про геологічну будову регіону дало змогу з’ясувати ймовірні тектонічні передумови землетрусу і пов’язати його зі зсувом ґрунту поблизу м. Стебник. Практична значущість. Одна із нодальних площин, визначеного в роботі механізму вогнища, є площиною розриву землетрусу, який найімовірніше став причиною екологічної катастрофи – зсуву ґрунту поблизу м. Стебник приблизно о 21h47m0.0s GMT 29.09.2017 р. Purpose. The paper’s purpose consists in determining the source mechanism of 29.09.2017 earthquake near Stebnyk (21h46m8.4s, = 49.34˚, λ = 23.49˚, h = 1.9 km, MD = 2.9) using two methods – from polarities of first P-wave arrivals and by inversion of wave forms registered at a limited number of stations. Methodology. Seismic waves in the inhomogeneous medium represented by horizontally layered elastic structure are calculated using the matrix method. Expressions derived for the field of displacements on the upper surface are used for the determination of seismic moment tensor rate by isolating only direct P-waves. Also, the source mechanism is determined from polarities of first P-wave arrivals. Result. In the paper, a new method is presented for determination of earthquake source mechanism by inversion of only direct P-waveforms registered at only a limited number of stations and from polarities of first P-wave arrivals at seismic station. The conclusion is drawn out that mechanism simultaneously determined from polarities of first P-wave arrivals is more reliable. Correlation hogging of the earthquake characteristics and its source mechanism with tectonic setting of the region enables to associate the earthquake with thrusting of second order within the extent of allochtonous part of the Sambir nappe. Originality. The inversion of waveforms of only direct P-wave, proposed in the paper, make it possible to determine the focal mechanism of the earthquake by using the data of a small number of stations. It is especially important in regions with relatively low levels of local seismic activity, which include Precarpathians. The mechanism of the earthquake near Stebnyk of 29.09.2017 is one of the first, determined within the extent of the Сarpathian Foredeep; and comparison of the mechanism with the geological structure data of the region made it possible to ascertain the probable tectonic preconditions of the earthquake and to associate it with landslide near the city of Stebnyk. Practical significance. One of the nodal planes of the source mechanism determined in the paper corresponds to rupture plane of the earthquake which supposedly triggered the ecological catastrophe – disastrous landslide near the city of Stebnyk on 29.09.2017 at approximately 21h47m0.0s. Цель. Целью работы является определение механизма очага землетрясения, которое произошло 29.09.2017 в окрестности г. Стебник (21h46m8,4s, j = 49,34˚, λ = 23,49˚, h = 1,9 км, MD = 2,9) двумя методами – по знакам вступлений Р-волн и методом инверсии волновых форм по данным ограниченного количества станций. Методика. Моделирование сейсмических волн в неоднородной среде, представленной в виде горизонтально-слоистой упругой структуры, осуществляется матричным методом. Соотношения, полученные для полей перемещений на свободной поверхности полупространства, использованы для определения тензора сейсмического момента как функции времени путем выделения только прямых P-волн. В работе использован также метод определения механизма очага землетрясения по знакам вступлений Р-волн на станциях. Результаты. В работе представлены решения обратной задачи определения механизма очага землетрясения методом инверсии волновых форм в случае ограниченного количества станций и по знакам вступлений Р-волн на станциях. Показано, что фокальный механизм, определенный по поступлениям Р-волн надежнее. Сопоставление характеристик землетрясения, механизма его очага с тектоническим строением региона позволяет связать землетрясение с надвигом второго порядка в границах аллохтонной части Самборского покрова. Научная новизна. Инверсия волновых форм только прямых Р-волн, предложенная в работе, позволяет определять механизм очага землетрясения по данным малого количества станций, что особенно актуально в регионах с относительно невысоким уровнем местной сейсмической активности, к которым относится Прикарпатье. Механизм стебницкого землетрясения 29.09.2017 г. является одним из первых, определенных в рамках Прикарпатского прогиба; сопоставление механизма с данными о геологическом строении региона позволило выяснить возможные тектонические предпосылки землетрясения и связать его со сдвигом почвы вблизи г. Стебник. Практическая значимость. Одна из нодальных плоскостей определенного в работе механизма очага является плоскостью разрыва землетрясения, которое наиболее вероятно стало причиной экологичесой катастрофы – оползня в окрестности г. Стебник приблизительно в 21h47m0.0s GMT, 29.09.2017.