Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В рамках выполнения проекта в 2020 г. проведены теоретические исследования по ряду направлений, связанных с развитием представлений о геодинамических процессах, протекающих в зонах субдукции, и сопровождающихся сильнейшими цунамигенными землетрясениями. Подобные землетрясения с магнитудой M>=8 приводят к высвобождению колоссальных упругих напряжений, накопленных за сотни или даже за тысячу лет. Прогноз таких событий, наносящих значительный социально-экономический и экологический ущерб, является одной из важнейших и актуальнейших задач геофизики. Одной из моделей генерации сильнейших субдукционных землетрясений, учитывающей разломно-блоковое строение континентальной окраины, является клавишная модель возникновения сильнейших землетрясений в современных зонах субдукции, предложенная ранее руководителем проекта. Эта модель объединила идеи возможного синхронного разрушения нескольких смежных шероховатостей, взаимного скольжения вдоль плоскости с переменным по скорости коэффициентом трения и последующего залечивания дефектов среды в условиях высокого давления и позволяла рассчитать эволюцию перемещений фронтальных сейсмогенных блоков на разных стадиях сейсмического цикла. Однако тыловой массив островной дуги рассматривался как единый структурный элемент, не разделенный на отдельные блоки, и не испытывающий собственных горизонтальных перемещений. В то же время, данные натурных наблюдений в сочетании с результатами геологических и сейсмологических изысканий явно свидетельствуют в пользу того, что тыловая часть дуги также имеет сложную структуру и разделена на отдельные сегменты крупными разломами, уходящих корнями в зону контакта взаимодействующих литосферных плит. С этим связана необходимость обобщения исходной модели с целью учета нарушения сплошности не только фронтальной, но и тыловой части островной дуги. Важнейшей мотивацией к усовершенствованию модели является также то обстоятельство, что геодезические наблюдения за движениями земной поверхности возможны только на сухопутных участках, то есть, в пределах блоков тылового звена, что не позволяет напрямую интерпретировать имеющиеся данные по смещениям в рамках исходной однозвенной модели. Было проведено обобщение описанной выше модели на случай, когда система блоков представлена двумя звеньями – фронтальным и тыловым. Геомеханическая эволюция модели описывается набором смещений, отнесенных к внутренним точкам блоков (фронтального и тылового звеньев). Для каждого из блоков имеет место уравнение равновесия, связывающее изменение напряжения в направлении субдукции с тангенциальными напряжениями, действующими на основание блоков со стороны вязкого контактного слоя на поверхности субдукционного слэба, а также со стороны соседних блоков. На краях модели используются граничные условия, подразумевающие, что внешние края блоков являются свободными, а тыльные части блоков второго звена упруго взаимодействуют с неподвижной окраиной. Условие на границе блоков меняет свой характер в зависимости от стадии сейсмического цикла: на стадии накопления напряжений (межсейсмическая стадия) движение блока фронтального звена полностью передается в тыловое звено, в то время как на постсейсмической (афтершоковой) стадии предполагается, что звенья оказываются разделены некоторой (“пустой”) областью, образующейся вследствие отодвигания фронтального блока в сторону океана после сброса напряжений, обусловленного очередным сейсмическим событием. При этом движение переднего края тылового звена подчиняется условию свободной границы. Длительность постсейсмической стадии определяется исходя из условия сближения звеньев после смены направления движения фронтального блока, отражающем переход к стадии накопления напряжений. Построенная вышеописанным образом система уравнений характеризуется существенной нелинейностью, и используемый для ее решения алгоритм реализован в виде явной конечно-разностной схемы, позволяющей получить смещения узловых точек блоков с учетом расположения станций наблюдения для набора времен, задаваемых с определенным шагом. На основе обобщенной таким образом двухзвенной геомеханической клавишно-блоковой модели зоны субдукции реализована вычислительная схема, позволяющая рассчитать эволюцию системы блоков фронтального и тылового звеньев, включая ряды смещений и напряжений в узлах (точек) блоков, а также упругую энергию, накапливаемую блоками в процессе циклической сейсмотектонической эволюции. Создан программный модуль для расчета указанных параметров и визуализации геометрии модели и моделируемых величин, а также выполнен расчет характеристик смещения во временном интервале продолжительностью 500 лет для набора конкретных параметров блоков. Построенная модель сейсмического цикла хорошо воспроизводит основные характеристики сейсмического процесса в субдукционных зонах, при этом полученная средняя продолжительность сейсмического цикла составила около 200 лет, что соответствует полученным ранее значениям для Курило-Камчатской и Японской субдукционных зон. Проведенное сопоставление с ранее полученными с использованием однозвенной модели результатами показывает согласованность результатов моделирования с учетом стохастически меняющихся ограничений на параметры, отвечающие за сброс накопленных напряжений. Полученные оценки косейсмических смещений фронтальных и тыловых блоков, а также продолжительность афтершоковой стадии сейсмического цикла хорошо согласуются с доступными данными спутниковых геодезических измерений и результатами независимого моделирования. Сопоставление построенной модели с данными спутниковых геодезических измерений позволит не только уточнить определяющие механические свойства среды, но и получить критически важные оценки времен перехода структурных элементов субдукционной системы из одного состояния в другое. В частности, реалистичные оценки момента окончания стадии консолидации контактного слоя (т.е. момента восстановления сцепления островодужного блока с плитой), а также момента контакта фронтального блока с тыловым (т.е. начала стадии упругого сжатия системы, сопровождающееся накоплением напряжений) имеют большое значение в решении задач долгосрочного и среднесрочного прогноза. В рамках этапа тестирования построенных численных моделей был проведен анализ чувствительности полученных временных рядов смещений и выделившейся энергии к изменению отдельных параметров модели. Оценка чувствительности модели была получена в результате проведения ряда экспериментов по моделированию последовательности синтетических сейсмических циклов на временном интервале, составляющем 1400 лет. В каждом численном эксперименте осуществлялось варьирование конкретного выделенного параметра модели в условиях фиксации остальных характеристик. Анализ чувствительности позволил выделить параметры модели, наиболее сильно влияющие на основные характеристики ее геомеханической эволюции. Установлено, что значения вязкостей нижележащего контактного слоя на поверхности слэба, зон дробления между блоками и вязкости корового астенослоя под блоками тылового звена существенным образом влияют на поведение временных рядов смещений точек блоков деформационной системы. В представленной модели при уменьшении вязкости астенослоя ниже 10^18 Па∙с наблюдается неустойчивое поведение. По результатам анализа была продемонстрирована хорошая адаптивность построенной модели для описания сейсмического цикла в различных по тектоническому и реологическому строению субдукционных зонах. Важным этапом работы стал анализ оптимальной пространственной дискретизации задачи, учитывающей пространственную плотность ГНСС-наблюдений. Этот анализ предполагал выполнение тестов типа “шахматный код” (или тест на устойчивость), дающих общее представление о разрешающей способности исходных данных. Основная идея метода состоит в моделировании гипотетического сигнала (в рассматриваемом случае – смещений на станциях) от возмущающего источника на пунктах наблюдения, используемых в решении исходной задачи. С использованием синтетических распределений чередующихся (по площади) нулевых и единичных подвижек были восстановлены подвижки для первого Симуширского землетрясения, землетрясения Мауле и землетрясения Тохоку, и была определена следующая детальность разбиения: размер прямоугольного элемента поверхности разрыва для Симуширского землетрясения принят равным 57.5×50 км, для землетрясения Мауле – 60×30 км, для землетрясения Тохоку 60×50 км. Полученные оценки разрешающей способности данных ГНСС служат основой для построения и тестирования моделей высвобождения упругих напряжений в очагах субдукционных землетрясений и, в дальнейшем, будут использованы при построении трехмерных клавишно-блоковых моделей генерации субдукционных землетрясений в Курильской, Чилийской и Японской субдукционных зонах. Было проведено тестирование построенных моделей с учетом тектонического строения исследуемых субдукционных зон в сечениях, проходящих через очаги указанных выше событий, и получены распределения подвижки в очагахописанных субдукционных землетрясений с учетом регионального тектонического строения субдукционных зон. Выполнялось исследование влияния протекания постсейсмических процессов на выделение упругой энергии в очаге сильнейшего субдукционного землетрясения на примере землетрясения Тохоку. Модель фрикционного асейсмического развития сейсморазрыва в первые полгода после землетрясения Тохоку была построена в результате решения обратной задачи на основе данных ГНСС Анализ полученных помесячных распределений подвижек в очаге землетрясения показывает, что развитие сейсморазрыва происходило преимущественно в направлении падения плоскости очага и практически завершилось к концу указанного временного интервала. Построенная модель фрикционного асейсмического развития сейсморазрыва землетрясения Тохоку по данным спутниковых измерений с учетом короткопериодного вязкоупругий отклика астеносферы хорошо согласуется с аналогичной моделью, построенной по исходным измерениям, в то же время обнаруживая некоторые различия в пространственно-временном распределении смещений в очаге. Анализ полученных результатов выявил, что в случае землетрясения Тохоку быстрый отклик астеносферы не оказывает существенного влияния на протекание афтершоковой стадии сейсмического цикла, что находит отражение и в энергетических характеристиках процесса высвобожденных упругих напряжений. Полученные данные будут учтены при задании физических основ разрабатываемой геомеханической модели с целью корректного моделирования постсейсмической стадии сейсмического цикла. Еще одним направлением исследований стала оценка параметров сцепленности механического контакта литосферных плит в субдукционном интерфейсе по данным спутниковой геодезии. В качестве количественной характеристики межплитовых деформаций использовался коэффициент межплитового сцепления, который определяется как отношение скорости смещения нижнего края нависающей плиты к скорости взаимного смещения плит. Оценка этой величины выполнялась путем решения обратной задачи, где в качестве входных данных использовались временные ряды ежесуточных положений станций ГНСС сети GEONET, предоставленные Японским агентством геопространственной информации. Для выявления временных вариаций межплитового сцепления в наблюдаемых временных рядах поверхностных смещений была проведена фильтрация, направленная на исключение других процессов: косейсмических смещений, постсейсмических переходных процессов, сезонных вариаций. В результате было получено пространственно-временное распределение межплитового сцепления в Японском регионе; проведено его сопоставление с распределением косейсмических подвижек в очаге сильнейшего землетрясения Тохоку, и установлен ряд закономерностей. Наконец, в дополнение к описанным выше направлениям исследований, был выполнен анализ пространственно-временной картины распределения очагов сильнейших землетрясений в зонах субдукции в течение XX и XXI веков и прослежена корреляция между сериями мега- землетрясений и наблюдаемыми фазами резкого потепления климата в Арктике. На известной кривой изменения температуры для Арктики за отмеченный период ясно видны две фазы достаточно резкого подъема усредненной температуры на фоне ее межгодовых колебаний: первая фаза заметного подъема приходится на период времени примерно с 1920 по 1940 гг., а вторая фаза потепления началась около 1980 г. и продолжается в наши дни. Для объяснения этого феномена Л.И. Лобковским была предложена сейсмогенно-триггерная гипотеза возникновения фаз резкого потепления климата в Арктике как следствие сильных механических возмущений краевой области арктической литосферы, вызванных сильнейшими землетрясениями в Алеутской зоне субдукции, передачи этих возмущений в область арктического шельфа и прилегающей суши и триггерного эффекта высвобождения метана из многолетнемерзлых осадочных пород и метастабильных газогидратов с последующими выбросами парникового газа в атмосферу. Сведения о проекте доступны на странице лаборатории геофизических исследований Арктики и континентальных окраин мирового океана на сайте Московского физико-технического института: https://mipt.ru/science/labs/arctic-geo-lab/rezultaty-issledovaniy/proekt-rnf/

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В рамках выполнения проекта в 2021 г. продолжены теоретические исследования по ряду направлений, связанных с развитием представлений о геодинамических процессах, протекающих в зонах субдукции и сопровождающихся сильнейшими цунамигенными землетрясениями. Подобные землетрясения с магнитудой M>=8 приводят к высвобождению колоссальных упругих напряжений, накопленных за сотни или даже за тысячу лет. Прогноз таких событий, наносящих значительный социально-экономический и экологический ущерб, является одной из важнейших и актуальнейших задач геофизики. Одной из моделей генерации сильнейших субдукционных землетрясений, учитывающей разломно-блоковое строение континентальной окраины, является клавишная модель возникновения сильнейших землетрясений в современных зонах субдукции, предложенная ранее руководителем проекта. Эта модель объединила идеи возможного синхронного разрушения нескольких смежных шероховатостей, взаимного скольжения вдоль плоскости с переменным по скорости коэффициентом трения и последующего залечивания дефектов среды в условиях высокого давления и позволяла рассчитать эволюцию перемещений фронтальных сейсмогенных блоков на разных стадиях сейсмического цикла. В рамках исследований, выполненных на предыдущем этапе проекта, было проведено обобщение описанной выше модели на случай, когда система блоков представлена двумя звеньями – фронтальным и тыловым. Работы, выполнявшиеся в отчетном этапе проекта (2021 г.), были в основном направлены на подготовку ГНСС-данных и других геофизических материалов и геомеханических моделей, а также разработку алгоритмов, которые должны лечь в основу интерпретации наблюдаемых движений в терминах геодинамических процессов и сейсмических циклов в ряде субдукционнных регионов. С целью оценки амплитуд и скоростей смещений точек земной поверхности в Чилийской, Курильской и Японской зонах субдукции, вызванных действием различных геодинамических процессов, проявляющихся на всех стадиях сейсмического цикла, к исходным спутниковым геодезическим данным (временным рядам изменения координат) был применен итеративный алгоритм постобработки, позволяющий производить прямую оценку компонент смещения, вызванного различными геодинамическими процессами, с учетом сложной стохастической природы спутниковых геодезических измерений. Основная идея примененного подхода состоит в построении линейной регрессионной модели движения станции спутниковых геодезических наблюдений с учетом действия геодинамических процессов, связанных как с крупномасштабными тектоническими движениями, так и с деформационными процессами, обусловленными прохождением различных стадий сейсмического цикла. В результате были получены: 1) оценки стационарной скорости деформирования края континентальной литосферной плиты в Курило-Камчатской, Японской и Чилийской зонах субдукции и ее вариации до и после сильнейших субдукционных землетрясений; 2) величины косейсмических и постсейсмических смещений, связанных с сильнейшими землетрясений Чилийской зоны субдукции: Мауле 27 февраля 2010 г. (Mw=8.8), Икике 1 апреля 2014 г. (Mw=8.1) и Ильяпель 16 сентября 2015 г. (Mw=8.3), Японской зоны субдукции: Тохоку 11 марта 2011 г. (Mw=9.0) и Курильской зоны субдукции: Парные Симуширские землетрясения 15 ноября 2006 г. 13 января 2007 г. (Mw=8.3 и Mw=8.1 соответственно). Был выполнен анализ данных спутниковой геодезии в Северо-Восточной Азии, впервые позволивший непосредственно наблюдать современные движения литосферных плит в этом регионе и оценить интенсивность деформационных процессов, как на границах плит, так и в их центральных стабильных областях. Анализ поля горизонтальных компонент скоростей смещений земной поверхности Восточной Азии выявил ряд его специфических особенностей. На всей континентальной части Восточной Азии, включая территории материкового Китая, а также Дальневосточного и Арктического регионов России, в том числе, на о. Сахалин, наблюдается хорошо согласованное перемещение пунктов наблюдений на юго-восток, в направлении Тихого океана, при этом вектора перемещений не только согласованы по направлению, но и близки по величине. В то же время, на континентальной окраине Восточной Азии, поле смещений крайне неоднородно как вдоль простирания океанического желоба, так и в направлении вглубь континента. Особенно заметно эти неоднородности проявляются в данных спутниковых измерений на п-ове Камчатка: западное побережье и центральная часть полуострова смещаются на юго-восток в согласии с общей направленностью регионального поля векторов смещений, в то время как восточное побережье демонстрирует существенный разворот векторов смещений к юго-западу. Кроме того, наблюдается общее постепенное уменьшение величин векторов смещений при движении от западного к восточному побережью полуострова Камчатки. Такая картина смещений хорошо объяснима, если представить наблюдаемые смещения в виде векторной суммы общего вектора регионального смещения на юго-восток и вектора деформирования, обусловленного сжатием нависающего континентального края вследствие субдукции Тихоокеанской плиты и может быть описана суперпозицией долгопериодного действия длинной конвективной ячейки в верхней мантии и существенно более быстрых циклических движений литосферных блоков в зоне субдукции. Следующее направление исследований было связано с построением семейства моделей распределенной эффективной подвижки в очагах сильнейших субдукционных землетрясений на основе данных о постсейсмических смещениях земной поверхности. В его рамках уточнялось реологическое строение субдукционных зон и оценивались вариации значений эффективной вязкости астеносферы на постсейсмической стадии сейсмического цикла. Установлено, что степень механической сцепленности непосредственно перед землетрясением Тохоку была относительно высока. Коэффициент межплитового сцепления достигает максимальных значений вблизи желоба, что могло являться одним из факторов, повлиявших на возникновения столь разрушительного цунами. Близ нижней грани будущей разломной зоны обнаруживаются области ослабленного сцепления, вероятно, воспрепятствовавшие распространению сейсморазрыва вниз по падению. Установлен факт общей согласованности конфигураций областей значимых сейсмических смещений в очаге и ненулевого межплитового сцепления. Область максимальных смещений в сейсмическом очаге ожидаемо расположена в верхней части разломной зоны. Области наибольших смещений в эффективном постсейсмическом очаге сосредоточены вблизи нижнего края сейсморазрыва, по-видимому, маркируя участки сброса остаточных напряжений, не высвободившихся во время землетрясения. Полученные оценки эффективной максвелловской вязкости астеносферы в Северо-Восточной Японии примерно в десять раз ниже среднего значения, установленного для субдукционных зон окраинно-материкового типа. Согласно прогнозу, построенному в предположении о неизменной во времени эффективной вязкости астеносферы, преобладание постсейсмических смещений в окрестности очага прекратится примерно через 20 лет после землетрясения Тохоку. Получены оценки параметров очагов трех сильнейших цунамигенных землетрясений: Мауле 27 февраля 2010 г. (Mw=8.8), Икике 1 апреля 2014 г. (Mw=8.1) и Ильяпель 16 сентября 2015 г. (Mw=8.3). Механизмы очагов всех указанных выше землетрясений представляют собой пологий надвиг с падением в сторону континента, что соответствует условиями сжатия, типичным для конвергентной границы литосферных плит. В пределах очагов исследуемых землетрясений и прежде реализовывались столь же сильные сейсмические события, причем периоды их повторяемости варьируют от 63 до 175 лет. На основе данных о косейсмических смещениях во время землетрясений Мауле 2010 г., Икике 2014 г. и Ильяпель 2015 г. построены модели распределенной подвижки в их очагах (рис. 14б, 15б, 16б Приложения 1 к отчету). Полученные распределения подвижек по разрыву являются результатом решения обратной задачи, сводящейся к минимизации невязок между измеренными спутниковыми методами и смоделированными косейсмическими смещениями. Для событий 2010 и 2015 гг. отмечается билатеральное развитие сейсморазрывов итоговой протяженностью 600 и 250 км соответственно. Отличительной особенностью события 2014 г. является преимущественно однонаправленное распространение разрыва, длина которого составила менее 200 км вместо ожидаемых 600 км. Величины максимальных смещений в очагах во всех трех случаях лежат в пределах от 6 до 12 м. На основе полученных распределений подвижек в очагах были получены прямые оценки скалярного сейсмического момента, выделившегося во время землетрясений, при условии, что модуль сдвига горных пород, слагающих литосферу Чилийской зоны субдукции, равен 40 ГПа. Можно отметить общее согласие оценок скалярного сейсмического момента и магнитуды всех трех землетрясений с аналогичными оценками, полученными по сейсмологическим данным. Реализован алгоритм обратной задачи по подбору параметров двухзвенной клавишно-блоковой модели зоны субдукции; проведено его тестирование на массивах синтетических данных. Выполнена инверсия подготовленного временного ряда смещений станций ГНСС для Японской зоны субдукции, и получены оценки ряда геомеханических (реологических) характеристик клавишно-блоковой системы. Результаты решения обратной задачи на массиве синтетических данных, имитирующих движение элементов 5-клавишной двухзвенной модели позволяют сделать вывод о принципиальной возможности реконструкции искомых параметров по рядам смещений в отдельных точках земной поверхности, располагающихся на блоках клавишной системы. В обоих случаях алгоритму инверсии удалось достичь хорошего количественного соответствия входных и расчетных рядов смещения во всех рассматриваемых узлах модели. Полученные оценки модулей упругости и параметров вязкости контактного слоя на подошве литосферы под фронтальными блоками, а также коровой астеносферы под тыловыми блоками, обнаруживают достаточно хорошее соответствие с истинными значениями. В то же время, восстановление параметров вязкости межблоковых зон осуществляется менее точно. Получено аналитическое решение термомеханической задачи, описывающей распространение малых поперечных возмущений, связанных с тектоническими деформационными волнами, в двухслойной модели литосфера-астеносфера с учетом условия фазового перехода между слоями. В приближении малых возмущений механического равновесия, используя линеаризованное уравнение переноса тепла, были получены аналитические выражения для полей температур, вертикальных смещений и скоростей. С использованием построенного решения для набора характерных значений параметров среды рассчитаны кривые зависимости скорости тектонических волн от их длины, а также зависимости длины волны, амплитуды смещений поверхности и горизонтальных напряжений от вязкости астеносферы в условиях равновесного и неравновесного фазового перехода на границе литосфера-астеносфера. Анализ полученных результатов с учетом характерных значений физических параметров литосферы и астеносферы позволяет заключить, что существуют решения определяющих уравнений с соответствующими граничными условиями в виде умеренно затухающих деформационных тектонических волн, обеспечивающие возбуждение избыточных напряжений в земной коре и литосфере на больших расстояниях от источника самих волн. (порядка первых тысяч километров). Величины этих напряжений, при начальных смещениях в источнике порядка 1 м, составляющие около 1 МПа, вполне достаточны для запуска и развития процессов наведенной сейсмичности и разрушения метастабильных газогидратов. Характерные скорости распространения моделируемых возмущений составляют порядка 100 км/год; расстояние, преодолеваемое ими без существенного затухания, составляет несколько тысяч км. Полученные результаты подтверждают ранее обнаруженную корреляцию фаз максимальной сейсмической активности в Алеутской дуге в 20 веке и фаз резкого потепления в Арктике с запаздыванием порядка 20 лет. Проведен анализ сейсмических циклов в Алеутской зоне субдукции. Показано, что направление вектора конвергенции плит может оказывать существенное влияние на процессы подготовки и реализации сильнейших землетрясений в зонах субдукции. В частности, в результате анализа особенностей сейсмогенного процесса в западной части Алеутской зоны субдукции было установлено, что сейсмические циклы в западной части Алеутской дуги в среднем короче, чем в восточной. Помимо этого, выявлено, что сильнейшие землетрясения, повторяющиеся на одних и тех же участках западной части Алеутской субдукционной зоны, различаются как по магнитуде, так и по протяженности очага. В качестве механизма, объясняющего сокращение продолжительности сейсмических циклов и заметные различия в пространственной протяженности и локализации очагов событий схожих магнитуд в одном и том же сегменте западной половине Алеутской зоны субдукции предложена клавишно-блоковая модель генерации сильнейших землетрясений в условиях косой субдукции. Принимая во внимание предложенную концепцию генерации сильнейших землетрясений в зонах субдукции с выраженной тангенциальной составляющей и сейсмогенно-триггерную гипотезу активизации эмиссии метана в Арктической криолитосфере, можно заключить, что сокращенные временные интервалы между сериями сильнейших сейсмических событий в Алеутской зоне субдукции, будут способствовать дальнейшим изменениям климатического тренда в Арктике. Сведения о проекте доступны на странице лаборатории геофизических исследований Арктики и континентальных окраин мирового океана на сайте Московского физико-технического института: https://mipt.ru/science/labs/arctic-geo-lab/rezultaty-issledovaniy/proekt-rnf/

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В рамках выполнения работ по Проекту в 2022 г. с использованием ПО конечно-элементного моделирования были построены реализации клавишно-блоковой модели в двумерной и трехмерной конфигурации. Создано программное средство расчета основных параметров модели, позволяющее пользователю варьировать основные параметры модели и производить расчет изменения напряженно-деформированного состояния континентальной окраины в ходе сейсмического цикла с отображением получившегося результата. По результатам моделирования показана возможность возникновения в ходе сейсмического цикла землетрясений различной магнитуды за счет неполного высвобождения накопленной в сейсмогенных блоках энергии упругого деформирования. Рассчитанные в модели смещения дневной поверхности сейсмогенных блоков хорошо согласуются с величинами вертикальных смещений, измеренными спутниковыми геодезическими методами на различных стадиях сейсмического цикла. Также был усовершенствован алгоритм решения обратной задачи, применяемый для инверсии рядов смещений в ходе сейсмического цикла станций спутниковых геодезических. Полученные в ходе инверсии данные (упругие модули, эффективные вязкости контактных слоев, характеристики сейсмического цикла и др.) в дальнейшем были использованы в качестве априорных и граничных параметров. Решение обратной задачи проводилось по осредненным временным рядам, отражающим общие закономерности смещения фронтальных и тыловых блоков в Курило-Камчатской, Японской и Чилийской зонах субдукции. Были получены уточненные оценки геомеханических параметров для ряда сейсмогенных блоков, относящихся к указанным зонам субдукции. На следующем этапе было выполнено исследование особенностей сейсмических циклов в Курило-Камчатской, Японской и Чилийской зонах субдукции. Исследование предсейсмической стадии базируется на восстановлении степени межплитового сцепления перед землетрясением. Построение моделей распределенной сейсмической подвижки в очагах проводилось в рамках дислокационного подхода для сферически-симметричной слоистой модели Земли. При анализе постсейсмической стадии рассматриваются асейсмическое фрикционное развитие сейсморазрыва (постсейсмический крип), вязкоупругая реакция астеносферы и сопутствующая реконфигурация межплитового сцепления в зоне контакта. Были получены прямые оценки вязкости астеносферы и изучено влияние изменений межплитового сцепления на процесс вязкоупрупругой релаксации. Проведенный анализ позволил сформулировать следующие основные выводы: Степень межплитового сцепления может носить достаточно стационарный характер в течение длительного периода времени, но непосредственно перед землетрясением наблюдается резкое нарастание или, напротив, снижение коэффициента сцепления. В первые годы после сильнейших субдукционных характерны существенно пониженные значения максвелловской вязкости астеносферы (на 1−2 порядка ниже значений, установленных для субдукционных зон в среднем). Для всех изученных событий выявлена пространственно-временная взаимосвязь геодинамических процессов, протекающих на разных стадиях сейсмического цикла. Установлен факт общей согласованности конфигураций областей значимых сейсмических смещений в очаге во время землетрясения и областей ненулевого межплитового сцепления на предсейсмической стадии. В распределении постсейсмического крипа наиболее ярко проявляются те участках очаговой зоны, в которых после землетрясения напряжения остались достаточно высоки. Характерные размеры литосферных блоков, составляющих островную дугу или активную континентальную окраину, относятся к руководящим факторам, определяющим особенности сейсмического цикла наряду с реологией и скоростью субдукции Сильнейшие субдукционные землетрясения, произошедшие в течение шестилетнего временного интервала в пределах Чилийской сейсмогенной зоны, связанной единством тектонических условий, характеризуются близостью магнитуд и подобием механизмов. Однако проведенный сравнительный анализ позволил выявить ряд существенных отличий развития деформационных процессов в окрестностях их очагов. Эти различия, предположительно, определяются уникальными тектоническими и геологическими условиями, присущими очаговой зоне конкретного события. Показано, что удаленные сильные землетрясения могут оказывать решающее влияние на заключительном этапе формирования очага другого события. Так, установлено, что землетрясение Мауле 2010 г. могло способствовать инициации землетрясения Ильяпель 2015 г. В рамках ретроспективного анализа сейсмического процесса на основе численных расчетов оценены прогностические возможности построенных моделей сейсмического цикла в исследуемых субдукционных зонах: А) Курильская островная дуга. Согласно прогнозу, построенному в предположении о неизменной во времени эффективной вязкости астеносферы, максимальное время затухания вязкоупругой релаксации в астеносфере после события 2006 г. ожидается в центральной части Курильской островной дуги и составляет порядка 10 лет. Суммарная продолжительность сейсмического цикла в центральной части Курильской островной дуги составляет около 159 лет. Б) Японская зона субдукции. Согласно прогнозу, преобладание постсейсмических смещений в окрестности очага прекратится примерно через 20 лет после землетрясения Тохоку. По результатам расчета упругий сейсмогенный потенциал, необходимый для реализации события подобной силы накопится за 982 года, т.е. суммарная продолжительность сейсмического цикла в средней части Японской субдукционной зоны составляет около 1000 лет. В) Чилийская зона субдукции. Продолжительность постсейсмической стадии сейсмического цикла, связанного с землетрясением Мауле, составляет около 20 лет. Согласно результатам расчета, для накопления необходимого упругого сейсмогенного потенциала потребуется 174 года. Следовательно, расчетная продолжительность сейсмического цикла в центральной части Чилийской зоны субдукции составляет 194 года. Резкие отклонения режима межплитового сцепления от стационарного режима могут быть использованы в качестве одного из прогностических признаков в ходе совершенствования методик среднесрочного прогноза землетрясений. Однако для успешного применения этого признака необходима выработка критериев оценки его достоверности. Наконец, в рамках актуализация модели распространения тектонических волн, являющейся важнейшим элементом предложенного руководителем проекта сейсмогенно-триггерного механизма возникновения резких фаз потепления в Арктике, исследовалась возможность распространения волн в системе литосфера-астеносфера в неизотермическом режиме с учетом конечной толщины слоя фазового перехода, содержащего малый процент расплава (0,1%). Учет влияния переходного слоя между литосферой и астеносферой был осуществлен с помощью обобщенного граничного условия. Установлено, что существуют решения определяющих уравнений с соответствующими граничными условиями в виде умеренно затухающих деформационных тектонических волн, обеспечивающие возбуждение избыточных напряжений в земной коре и литосфере на больших расстояниях от источника самих волн (порядка первых тысяч километров). Величины этих напряжений, составляющие около 0.1 МПа, вполне достаточны для запуска и развития процессов наведенной сейсмичности и разрушения метастабильных газогидратов. Сведения о проекте доступны на странице лаборатории геофизических исследований Арктики и континентальных окраин мирового океана на сайте Московского физико-технического института: https://mipt.ru/science/labs/arctic-geo- lab/rezultaty-issledovaniy/proekt-rnf/