Афтершок - Aftershock

Эта статья о геологическом событии. Чтобы узнать о других значениях этого термина, см. Афтершок (значения).

An афтершок меньше землетрясение которое следует за более сильным землетрясением в той же области, что и главный толчок, вызванный тем, что смещенная кора приспосабливается к воздействию главного толчка. Сильные землетрясения могут иметь от сотен до тысяч обнаруживаемых инструментально афтершоков, которые неуклонно уменьшаются по величине и частоте в соответствии с известными законами. При некоторых землетрясениях основной разрыв происходит в два или более этапов, что приводит к нескольким основным толчкам. Они известны как дублетные землетрясения, и в целом их можно отличить от афтершоков по сходным магнитудам и почти идентичным формам сейсмических волн.

Распространение афтершоков

Большинство афтершоков локализуются по всей площади разлома и возникают либо вдоль самой плоскости разлома, либо вдоль других разломов в объеме, подверженном деформации, связанной с главным толчком. Обычно афтершоки обнаруживаются на расстоянии, равном длине разрыва, от плоскости разлома.

Картина афтершоков помогает подтвердить размер области, которая сместилась во время основного толчка. В случае Землетрясение 2004 года в Индийском океане и Землетрясение в Сычуани 2008 г. распределение афтершоков показывает в обоих случаях, что эпицентр (где инициирован разрыв) лежит на одном конце конечной области скольжения, что подразумевает сильно асимметричное распространение разрыва.

Размер и частота афтершоков во времени

Скорость и величина афтершоков подчиняются нескольким хорошо установленным эмпирическим законам.

Закон Омори

Частота афтершоков уменьшается примерно пропорционально времени, прошедшему после главного толчка. Это эмпирическое соотношение было впервые описано Фусакичи Омори в 1894 году и известен как закон Омори.^[1] Это выражается как

${\displaystyle n(t)={\frac {k}{(c+t)}}}$

куда k и c - константы, которые различаются в зависимости от последовательности землетрясений. Модифицированная версия закона Омори, которая сейчас широко используется, была предложена Утсу в 1961 году.^[2][3]

${\displaystyle n(t)={\frac {k}{(c+t)^{p}}}}$

куда п - третья константа, которая изменяет скорость распада и обычно находится в диапазоне 0,7–1,5.

Согласно этим уравнениям, частота афтершоков быстро уменьшается со временем. Скорость афтершоков обратно пропорциональна времени, прошедшему с момента главного толчка, и это соотношение можно использовать для оценки вероятности возникновения афтершоков в будущем.^[4] Таким образом, независимо от вероятности афтершока в первый день, второй день будет иметь 1/2 вероятности первого дня, а десятый день будет иметь примерно 1/10 вероятность первого дня (когда п равно 1). Эти закономерности описывают только статистическое поведение афтершоков; фактическое время, количество и место афтершоков стохастический, стремясь следовать этим шаблонам. Поскольку это эмпирический закон, значения параметров получаются путем подгонки к данным после того, как произошел главный удар, и они не подразумевают какого-либо конкретного физического механизма в каждом конкретном случае.

Закон Утсу-Омори также был получен теоретически как решение дифференциального уравнения, описывающего эволюцию афтершоковой активности,^[5] где интерпретация уравнения эволюции основана на идее дезактивации разломов в окрестности главного толчка землетрясения. Кроме того, ранее закон Утсу-Омори был получен в процессе нуклеации.^[6] Результаты показывают, что пространственное и временное распределение афтершоков можно разделить на зависимость от пространства и зависимость от времени. А совсем недавно, благодаря применению дробного решения дифференциального уравнения реактивной способности,^[7] модель двойного степенного закона показывает уменьшение плотности числа несколькими возможными способами, среди которых есть частный случай закона Утсу-Омори.

Закон Бата

Другой основной закон, описывающий афтершоки, известен как закон Бата.^[8][9] и это означает, что разница в величине между главным толчком и его самым большим афтершоком приблизительно постоянна, независимо от величины главного толчка, обычно 1,1–1,2 на балке. Шкала магнитуд момента.

Закон Гутенберга – Рихтера

Закон Гутенберга – Рихтера для б = 1

Величина Землетрясение в Центральной Италии в августе 2016 г. (красная точка) и афтершоки (которые продолжались после указанного здесь периода)

Основная статья: Закон Гутенберга – Рихтера

Последовательности афтершоков также обычно следуют закону масштабирования размеров Гутенберга – Рихтера, который относится к соотношению между магнитудой и общим числом землетрясений в регионе в заданный период времени.

${\displaystyle \!\,N=10^{a-bM}}$

Где:

• ${\displaystyle N}$ количество событий больше или равно ${\displaystyle M}$
• ${\displaystyle M}$ величина
• ${\displaystyle a}$ и ${\displaystyle b}$ константы

Таким образом, есть больше небольших афтершоков и меньше крупных афтершоков.

Эффект афтершоков

Афтершоки опасны, потому что они обычно непредсказуемы, могут быть большой силы и могут разрушать здания, поврежденные в результате основного удара. Более сильные землетрясения вызывают все больше и больше афтершоков, и их последовательности могут длиться годами или даже дольше, особенно когда крупное событие происходит в сейсмически спокойном районе; см., например, Сейсмическая зона Нового Мадрида, где события по-прежнему следуют закону Омори от основных потрясений 1811–1812 годов. Считается, что последовательность афтершоков закончилась, когда уровень сейсмичности снизился до фонового уровня; то есть не может быть обнаружено дальнейшего уменьшения числа событий со временем.

Сообщается, что движение земли вокруг Нового Мадрида составляет не более 0,2 мм (0,0079 дюйма) в год.^[10] в отличие от Сан-Андреас разлом что в среднем составляет до 37 мм (1,5 дюйма) в год по Калифорнии.^[11] В настоящее время считается, что афтершоки на Сан-Андреас достигают максимума через 10 лет, в то время как землетрясения в Новом Мадриде считаются афтершоками спустя почти 200 лет после Землетрясение 1812 года в Новом Мадриде.^[12]

Форшоки

Основная статья: Форшок

Некоторые ученые пытались использовать форшок, чтобы помочь предсказывать приближающиеся землетрясения, добившись одного из немногих успехов с 1975 г., землетрясение Хайчэн в Китае. На Восточно-Тихоокеанский подъем тем не мение, преобразовать разломы показывают вполне предсказуемое поведение форшока перед основным сейсмическим событием. Обзоры данных прошлых событий и их прогнозных явлений показали, что они имеют меньшее количество афтершоков и высокие скорости форшоков по сравнению с континентальными. сдвиговые разломы.^[13]

Моделирование

Сейсмологи использовать такие инструменты, как модель последовательности афтершоков эпидемического типа (ETAS) для изучения каскадных афтершоков.^[14]

Психология

После сильного землетрясения и подземных толчков многие люди сообщали о ощущении «призрачных землетрясений», хотя на самом деле землетрясения не было. Считается, что это состояние, известное как «болезнь землетрясения», связано с морская болезнь, и обычно уходит по мере уменьшения сейсмической активности.^[15][16]

Рекомендации

1. Омори, Ф. (1894). «На афтершоках землетрясений» (PDF). Журнал Колледжа наук Императорского университета Токио. 7: 111–200. Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-07-16. Получено 2015-07-15.
2. Уцу, Т. (1961). «Статистическое исследование возникновения афтершоков». Геофизический журнал. 30: 521–605.
3. Utsu, T .; Ogata, Y .; Мацуура, Р. (1995). «Столетие формулы Омори для закона затухания афтершоковой активности» (PDF). Журнал физики Земли. 43: 1–33. Дои:10.4294 / jpe1952.43.1. Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-07-16.
4. Куигли, М. «Новое научное сообщение о землетрясении в Крайстчерче 2011 года для прессы и общественности: сейсмическое страхование или время покинуть корабль». Крайстчерчский журнал о землетрясениях. Архивировано из оригинал 29 января 2012 г.. Получено 25 января 2012.
5. Гульельми, А. (2016). «Толкование закона Омори». Изв., Phys. Твердая Земля. 52 (5): 785–786. arXiv:1604.07017. Дои:10.1134 / S1069351316050165. S2CID  119256791.
6. Шоу, Брюс (1993). «Обобщенный закон Омори для афтершоков и форшоков из простой динамики». Письма о геофизических исследованиях. 20 (10): 907–910. Дои:10.1029 / 93GL01058.
7. Санчес, Эвин; Вега, Педро (2018). «Моделирование временного затухания афтершоков с помощью решения дробного уравнения реактивности». Прикладная математика и вычисления. 340: 24–49. Дои:10.1016 / j.amc.2018.08.022.
8. Рихтер, Чарльз Ф., Элементарная сейсмология (Сан-Франциско, Калифорния, США: W.H. Freeman & Co., 1958), стр. 69.
9. Бат, Маркус (1965). «Боковые неоднородности в верхней мантии». Тектонофизика. 2 (6): 483–514. Bibcode:1965Tectp ... 2..483B. Дои:10.1016 / 0040-1951 (65) 90003-Х.
10. Элизабет К. Гарднер (13 марта 2009 г.). «Ново-Мадридская система разломов может быть отключена». Physorg.com. Получено 2011-03-25.
11. Уоллес, Роберт Э. «Современные движения земной коры и механика циклических деформаций». Система разломов Сан-Андреас, Калифорния. Архивировано из оригинал на 2006-12-16. Получено 2007-10-26.
12. «Землетрясения на самом деле афтершоки землетрясений 19 века; последствия землетрясений 1811 и 1812 годов в Новом Мадриде продолжают ощущаться». Science Daily. В архиве из оригинала 8 ноября 2009 г.. Получено 2009-11-04.
13. Макгуайр Дж. Дж., Ботчер М. С., Джордан TH (2005). «Последовательности форшоков и краткосрочная предсказуемость землетрясений на трансформируемых разломах Восточно-Тихоокеанского поднятия». Природа. 434 (7032): 445–7. Bibcode:2005Натура.434..457М. Дои:10.1038 / природа03377. PMID  15791246. S2CID  4337369.
14. Например: Хельмштеттер, Аньес; Сорнетт, Дидье (Октябрь 2003 г.). "Предсказуемость в модели последовательности афтершоков эпидемического типа взаимодействующей триггерной сейсмичности". Журнал геофизических исследований: твердая Земля. 108 (B10): 2482ff. arXiv:cond-mat / 0208597. Bibcode:2003JGRB..108.2482H. Дои:10.1029 / 2003JB002485. S2CID  14327777. В рамках усилий по разработке систематической методологии прогнозирования землетрясений мы используем простую модель сейсмичности, основанную на взаимодействующих событиях, которые могут вызвать каскад землетрясений, известную как модель последовательности афтершоков эпидемического типа (ETAS).
15. Японские исследователи диагностируют сотни случаев «землетрясения», Daily Telegraph, 20 июня 2016 г.
16. После землетрясения: почему мозг дает фантомные землетрясения, The Guardian, 6 ноября 2016 г.

внешняя ссылка

• Афтершоки землетрясения не такие, какими они казались в Live Science