geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2025-2-60geophystech-409Research ArticleСтатьиОценка мощности земной коры центральной Камчатки по данным временных и постоянных сейсмических станцийEstimation of the Earth's crustal thickness of central Kamchatka according to temporary and permanent seismic stationshttps://orcid.org/0000-0001-7489-9731СтупинаТ. А.StupinaT. A.

Татьяна Александровна Ступина 

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3 

Tatiana A. Stupina 

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090 

StupinaTA@ipgg.sbras.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8792-9060БушенковаН. А.BushenkovaN. A.

Наталья Анатольевна Бушенкова 

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3 

Natalia A. Bushenkova 

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090 

BushenkovaNA@ipgg.sbras.ruИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАНРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, SB RASRussian Federation202509122025026073Copyright © Ступина Т.А., Бушенкова Н.А., 20252025Ступина Т.А., Бушенкова Н.А.Stupina T.A., Bushenkova N.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/409

Работа посвящена изучению неоднородности коро-мантийной границы центрального района полуострова Камчатка. Для района исследований по данным 2019–2020 гг. плотной сети из 33 временных и 14 постоянных станций рассчитаны значения толщины земной коры и усредненные значения отношения VP/VS. Для определения глубины коро-мантийной границы (Мохоровичича, Мохо) использовался метод приемных функций, основанный на анализе разницы времен прихода прямой и обменных фаз сейсмических волн от телесейсмических событий. Инверсия приемных функций осуществлялась методом сеточного поиска в координатах H (толщины земной коры) и k (отношения VP/VS), в предположении, что земная кора – это однородный изотропный слой, лежащий на полупространстве. Результаты показали, что глубина границы Мохоровичича варьирует в пределах 30–35 км под станциями, расположенными в центральной области Камчатки с заглублением до 40 км в районе вулкана Авачинский. Для станций временной сети, установленной силами сотрудников ИНГГ СО РАН, и большинства привлеченных станций постоянной сети КФ ФИЦ ГС РАН результат получен впервые и в зонах пересечения согласуется с выводами в ранее опубликованных работах других авторов.

The work is devoted to the study of the heterogeneity of the boundary of the Earth's crust and mantle in the central region of the Kamchatka Peninsula. For the research area, according to a dense network of 33 temporary and 14 permanent stations for 2019–2020, the values of the thickness of the Earth's crust and the average VP/VS ratio were calculated. To determine the depth of the crust-mantle boundary (Moho), the receiver function method was used, based on the analysis of the difference in the arrival time of direct and exchange phases of seismic waves from teleseismic events. The inversion of the receiver functions was carried out using the grid search method in the coordinates H (crust thickness) and k (VP/VS ratio), assuming that the crust is a homogeneous isotropic layer on a half-space. The results showed that the Moho depth ranges from 30–35 km under the stations in the Kamchatka central region, with a deepening to 40 km in the area of the Avacha Volcano. For the stations of the temporary network that were set up by the IPGG SB RAS staff, and most of the stations of the KB GS RAS permanent network, the result was obtained for the first time and in the intersection areas is consistent with the conclusions contained in previously published works by other authors.

сейсмологияграница Мохоровичичаметод приемных функцийобменные продольные и поперечные волныseismologyMoho boundaryreceiver function methodtransformation of seismic P- and S-wavesисследование выполнено по плану базовых научно-исследовательских работ ИНГГ СО РАН (проект Минобрнауки РФ FWZZ-2022-0017).The study was carried out as part of government assignment to the Russian Academy of Sciences in basic research, Project FWZZ-2022-0017.ReferencesАвдейко Г.П., Савельев Д.П., Попруженко С.В., Палуева А.А. Принцип актуализма: критерии для палеотектонических конструкций на примере Курило-Камчатского региона // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2003. № 1. С. 32–59. EDN:HRSHTV.Andreev A.A. Transform faults of the Earth’s crust, Northwestern Pacific // Pacific Geology. 1993. No. 3. P. 14– 20. (In Russ.).Авдейко Г.П., Палуева А.А., Хлебородова О.А. Геодинамические условия вулканизма и магмообразования Курило-Камчатской островодужной системы // Петрология. 2006. Т. 14, № 3. C. 248– 265. EDN:HTQMVJ.Avdeiko G.P., Saveliev D.P., Popruzhenko S.V., Palueva A.A. Principles of uniformitarianism: criteria for paleotectonic reconstructions by the example of the Kurile-Kamchatka region // Vestnik KRAUNTS. Seriya Nauki o Zemle. 2003. No. 1. P. 32–59 (In Russ.).Андреев А.А. Трансформные разломы земной коры северо-запада Тихого океана // Тихоокеанская геология. 1993. № 3. С. 14–20.Avdeiko G.P., Palueva A.A. Khleborodova O.A. Geodynamic conditions of volcanism and magma formation in the Kurile-Kamchatka island-arc system // Petrology. 2006. Vol. 14 (3). P. 230–246. doi: 10.1134/S0869591106030027.Бушенкова Н.А., Кучай О.А. Структура краевых областей Малко-Петропавловской разломной зоны по данным локальной сейсмотомографии и механизмам очагов землетрясений // Геология и геофизика. 2023. Т. 64, № 10. С. 1485–1496. doi:10.15372/GiG2023130. EDN:CPNMVS.Bushenkova N., Koulakov I., Bergal-Kuvikas O., Shapiro N., Gordeev E.I., Chebrov D.V., Abkadyrov I., Jakovlev A., Stupina T., Novgorodova A., Droznina S., Huang H.H. Connections between arc volcanoes in Central Kamchatka and the subducting slab inferred from local earthquake seismic tomography // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2023. Vol. 435. 107768. doi:10.1016/j.jvolgeores.2023.107768.Винник Л.П. Сейсмология приемных функций // Физика Земли. 2019. № 1. С.16–27. doi:10.31857/S0002-33372019116-27. EDN:BYXDGY.Bushenkova N.A., Kuchay O.A. The boundary areas structure of the Malko-Petropavlovsk fracture zone from local seismic tomography and earthquake foci mechanism data // Russian Geology and Geophysics. 2023. Vol. 64 (10). P. 1241–1250. doi:10.2113/rgg20234573.Гонтовая Л.И., Гордиенко В.В., Попруженко С.В., Низкоус И.В. Глубинная модель верхней мантии Камчатки // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2007. № 1 (9). С. 90–104. EDN:IAGJHT.Chebrov D.V., Kopylova G.N., Kasimova V.A., Makarov E.O. Integrated geophysical observations and information resources of the Kamchatka Branch of the Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences (Kamchatka Peninsula) // Russian Journal of Seismology. 2024. Vol. 6 (2). P. 7–26 (In Russ.). doi: 10.35540/2686-7907.2024.2.01.Гордеев Е.И., Гусев А.А., Левина В.И., Леонов В.Л., Чебров В.Н. Мелкофокусные землетрясения полуострова Камчатка // Вулканология и сейсмология. 2006. № 3. C. 28–38. EDN:HTUGUR.Droznin D.V., Droznina S.Ya. Interactive DIMAS program for processing seismic signals // Seismic Instruments. 2011. Vol. 47 (3). P. 215–224. doi:10.3103/S0747923911030054.Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:200 000. Серия Южно-Камчатская. Лист N-57-XXVII (Петропавловск-Камчатский) / Ред. Б.А. Марковский. Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 2000. 303 с.Gontovaya L.I., Gordienko V.V., Popruzhenko S.V., Nizkous I.V. A depth model for the upper mantle of Kamchatka // Vestnik KRAUNTS. Seriya Nauki o Zemle. 2007. No. 1 (9). P. 90–104. (In Russ.).Дрознин Д.В., Дрознина С.Я. Интерактивная программа обработки сейсмических сигналов DIMAS // Сейсмические приборы. 2010. Т. 46, № 3. С. 22–34. EDN:NEAXOZ.Gorbatov A., Kostoglodov V., Suárez G., Gordeev E. Seismicity and structure of the Kamchatka Subduction Zone // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1997. Vol. 102 (B8). P. 17883–17898, doi:10.1029/96JB03491.Кузин И.П. Фокальная зона и строение верхней мантии в районе Восточной Камчатки. М.: Наука, 1974. 132 с.Gordeev E.I., Gusev A.A., Levina V.I., Leonov V.L., Chebrov V.N. Shallow earthquakes in the Kamchatka peninsula // Volcanology and Seismology. 2006. No. 3. P. 28–38. (In Russ.).Кулаков И.Ю., Добрецов Н.Л., Бушенкова Н.А., Яковлев А.В. Форма слэбов в зонах субдукции под Курило-Камчатской и Алеутской дугами по данным региональной томографии // Геология и геофизика. 2011. Т. 52, № 6. С. 830–851. EDN:NVUDEX.Harland K.E., White R.S., Soosalu H. Crustal structure beneath the Faroe Islands from teleseismic receiver functions // Geophysical Journal International. 2009. Vol. 177 (1). P. 115–124. doi:10.1111/j.1365-246X.2008.04018.x.Резниченко Р.А., Гоев А.Г., Алёшин И.М., Тарасов С.А., Гонтовая Л.И., Чебров Д.В. Глубинные скоростные разрезы района Авачинской бухты полуострова Камчатка, полученные методом функций приемника // Геофизические исследования. 2023. Т. 24, № 2. С. 25–38. doi:10.21455/gr2023.2-2. EDN:KBYGPJ.Kennett B.L.N., Engdahl E.R. Traveltimes for global earthquake location and phase identification // Geophysical Journal International. 1991. Vol. 105. P. 429–465. doi:10.1111/j.1365-246X.1991.tb06724.x.Хритова М.А., Мордвинова В.В., Кобелева Е.А. Структура земной коры и верхов мантии восточной части полуострова Камчатка по данным приемных функций продольных волн // Геодинамика и тектонофизика. 2025. Т. 16, № 3. 0831. doi:10.5800/GT-2025-16-3-0831. EDN:FOLQDJ.Khritova M.A., Mordvinova V.V., Kobeleva E.A. Crustal and upper mantle structure in the eastern part of the Kamchatka Peninsula from P-wave receiver functions // Geodynamics & Tectonophysics. 2025. Vol. 16 (3). 0831. (In Russ.). doi:10.5800/GT-2025-16-3-0831.Чебров Д.В., Копылова Г.Н., Касимова В.А., Макаров Е.О. Комплексные геофизические наблюдения и информационные ресурсы Камчатского филиала ФИЦ ЕГС РАН (полуостров Камчатка) // Российский сейсмологический журнал. 2024. Т. 6, № 2. C. 7–26. doi:10.35540/2686-7907.2024.2.01. EDN:IRMSEH.Koulakov I.Yu., Dobretsov N.L., Bushenkova N.A., Yakovlev A.V. Slab shape in subduction zones beneath the Kurile-Kamchatka and Aleutian arcs based on regional tomography results // Russian Geology and Geophysics. 2011. Vol. 52 (6). P. 650–667. doi:10.1016/j.rgg.2011.05.008.Шеймович В.С., Сидоров М.Д. Строение фундамента вулканического пояса, Юго-Восточная Камчатка // Вулканология и сейсмология. 2000. № 5. С. 68–75.Kuzin I.P. The focal zone and the upper mantle structure in the East Kamchatka region (In Russ.). Nauka, Moscow, 1974. 132 p.Bushenkova N., Koulakov I., Bergal-Kuvikas O., Shapiro N., Gordeev E.I., Chebrov D.V., Abkadyrov I., Jakovlev A., Stupina T., Novgorodova A., Droznina S., Huang H.H. Connections between arc volcanoes in Central Kamchatka and the subducting slab inferred from local earthquake seismic tomography // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2023. Vol. 435. 107768. doi:10.1016/j.jvolgeores.2023.107768.Langston C.A. Structure under Mount Rainier, Washington, inferred from teleseismic body waves // Journal of Geophysical Research. 1979. Vol. 84 (B9). P. 4749–4762. doi:10.1029/JB084iB09p04749.Gorbatov A., Kostoglodov V., Suárez G., Gordeev E. Seismicity and structure of the Kamchatka Subduction Zone // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1997. Vol. 102 (B8). P. 17883–17898. doi:10.1029/96JB03491.Levin V., Park J., Brandon M., Lees J., Peyton V., Gordeev E., Ozerov A. Crust and upper mantle of Kamchatka from teleseismic receiver functions // Tectonophysics. 2002. Vol. 358 (1–4). P. 233–265. doi:10.1016/S0040-1951(02)00426-2.Harland K.E., White R.S., Soosalu H. Crustal structure beneath the Faroe Islands from teleseismic receiver functions // Geophysical Journal International. 2009. Vol. 177 (1). P. 115–124. doi:10.1111/j.1365-246X.2008.04018.x.Ligorría J.P., Ammon. C.J. Iterative deconvolution and receiver-function estimation // Bulletin of the Seismological Society of America. 1999. Vol. 89 (5). P. 1395–1400. doi:10.1785/BSSA0890051395.Kennett B.L.N., Engdahl E.R. Traveltimes for global earthquake location and phase identification // Geophysical Journal International. 1991. Vol. 105. P. 429–465. doi:10.1111/j.1365-246X.1991.tb06724.x.Markovskiy B.A. (Ed.). State geological map of the Russian Federation. Scale of 1:200 000. South Kamchatka Series. Sheet N-57-XXVII (Petropavlovsk-Kamchatsky). Explanatory notes (In Russ.). VSEGEI, St. Petersburg, 2000. 303 p.Langston C.A. Structure under Mount Rainier, Washington, inferred from teleseismic body waves // Journal of Geophysical Research. 1979. Vol. 84 (B9). P. 4749–4762. doi:10.1029/JB084iB09p04749.Reznichenko R.A., Goev A.G., Aleshin I.M., Tarasov S.A., Gontovaya L.I., Chebrov D.V. Deep velocity sections of the Avachinskaya bay area of the Kamchatka Peninsula obtained by the receiver function method // Geophysical Investigations. 2023. Vol. 24 (2). P. 25–38. (In Russ.). doi:10.21455/gr2023.2-2.Levin V., Park J., Brandon M., Lees J., Peyton V., Gordeev E., Ozerov A. Crust and upper mantle of Kamchatka from teleseismic receiver functions // Tectonophysics. 2002. Vol. 358 (1–4). P. 233–265. doi:10.1016/S0040-1951(02)00426-2.Sheimovich V.S., Sidorov M.D. South-eastern volcanic belt of Kamchatka: structure of the basement // Volcanology and Seismology. 2001. Vol. 22 (5). P. 505–514. EDN:LGUCZZ.Ligorría J.P., Ammon. C.J. Iterative deconvolution and receiver-function estimation // Bulletin of the Seismological Society of America. 1999. Vol. 89 (5). P. 1395–1400. doi:10.1785/BSSA0890051395.Syracuse E.M., Abers G.A. Global compilation of variations in slab depth beneath arc volcanoes and implications // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2006. Vol. 7 (5). Q05017. doi:10.1029/2005GC001045.Syracuse E.M., Abers G.A. Global compilation of variations in slab depth beneath arc volcanoes and implications // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2006. Vol. 7 (5). Q05017. doi:10.1029/2005GC001045.Vinnik L.P. Detection of waves converted from P to SV in the mantle // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1977. Vol. 15 (1). P. 39–45. doi:10.1016/0031-9201(77)90008-5.Vinnik L.P. Detection of waves converted from P to SV in the mantle // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1977. Vol. 15 (1). P. 39–45. doi:10.1016/0031-9201(77)90008-5.Vinnik L.P. Receiver function seismology // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2019. Vol. 55 (1). P. 12–21. doi:10.1134/S1069351319010130.Volynets O.N. Geochemical types, petrology and genesis of Late Cenozoic volcanic rocks from the Kurile-Kamchatka island arc system // International Geology Review. 1994. Vol. 36 (4). P. 373–405. doi: 10.1080/00206819409465467.Volynets O.N. Geochemical types, petrology and genesis of Late Cenozoic volcanic rocks from the KurileKamchatka island arc system // International Geology Review. 1994. Vol. 36 (4). P. 373–405. doi: 10.1080/00206819409465467.Xu M., He J. Seispy: Python module for batch calculation and postprocessing of receiver functions // Seismological Research Letters. 2023. Vol. 94 (2A). P. 935–943. doi:10.1785/0220220288.Xu M., He J. Seispy: Python module for batch calculation and postprocessing of receiver functions // Seismological Research Letters. 2023. Vol. 94 (2A). P. 935–943. doi:10.1785/0220220288.Zhu L., Kanamori H. Moho depth variation in southern California from teleseismic receiver functions // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2000. Vol. 105 (B2). P. 2969–2980. doi:10.1029/1999JB900322.Zhu L., Kanamori H. Moho depth variation in southern California from teleseismic receiver functions // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2000. Vol. 105 (B2). P. 2969–2980. doi:10.1029/1999JB900322.

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