Суперсдвиговое землетрясение
Часть серии о |
Землетрясения |
---|
![]() |
В сейсмологии суперсдвиговое землетрясение — это землетрясение , при котором распространение разрыва вдоль поверхности разлома происходит со скоростями, превышающими скорость сейсмической сдвиговой волны (S-волны). Это вызывает эффект, аналогичный звуковому удару . [1]
Скорость распространения разрыва
[ редактировать ]Во время сейсмических событий вдоль поверхности разлома смещение начинается в очаге, а затем распространяется наружу. Обычно для крупных землетрясений фокус находится на одном конце поверхности скольжения, и большая часть распространения является однонаправленной (например, землетрясения в провинции Сычуань в 2008 году и землетрясения в Индийском океане в 2004 году ). [2] Теоретические исследования в прошлом показали, что верхняя граница скорости распространения равна скорости распространения волн Рэлея и составляет примерно 0,92 скорости поперечной волны. [3] свидетельства распространения со скоростями между значениями S-волны и продольной волны (P-волны). Однако для нескольких землетрясений были зарегистрированы [4] [5] в соответствии с теоретическими и лабораторными исследованиями, подтверждающими возможность распространения разрыва в этом диапазоне скоростей. [6] [7] Систематические исследования показывают, что сверхсдвиговые разрывы часто встречаются при крупных сдвиговых землетрясениях. [8]
возникновение
[ редактировать ]
Свидетельства распространения разрывов со скоростями, превышающими скорости S-волн, ожидаемые для окружающей коры, наблюдались для нескольких крупных землетрясений, связанных со сдвигами . Во время сдвигов основная составляющая распространения разрыва будет горизонтальной, в направлении смещения, как трещина сдвига режима II (в плоскости). Это контрастирует с разрывом падения-скольжения, при котором основное направление распространения разрыва будет перпендикулярно смещению, как в трещине сдвига режима III (антиплоскость). Теоретические исследования показали, что трещины режима III ограничены скоростью поперечной волны, но что трещины режима II могут распространяться между скоростями S- и P-волн. [9] и это может объяснить, почему суперсдвиговые землетрясения не наблюдались на сдвиговых разломах.
Инициирование сверхсдвигового разрушения
[ редактировать ]Диапазон скоростей разрушения между волнами Рэлея и сдвиговыми волнами остается запрещенным для трещины режима II (хорошее приближение к сдвиговому разрыву). Это означает, что разрыв не может ускориться от скорости Рэлея до скорости поперечной волны. В механизме «Берриджа-Эндрюса» сверхсдвиговой разрыв инициируется «дочерним» разрывом в зоне высокого напряжения сдвига , развивающегося на распространяющейся вершине начального разрыва. Из-за этой зоны высокого напряжения этот дочерний разрыв может начать распространяться со скоростью сверхсдвига, прежде чем объединиться с существующим разрывом. [10] Экспериментальный разрыв сдвиговой трещины с использованием пластин из фотоупругого материала привел к переходу от субрэлеевского к сверхсдвиговому разрушению по механизму, который «качественно соответствует хорошо известному механизму разрушения».Механизм Берриджа-Эндрюса». [11]
Геологические эффекты
[ редактировать ]Считается, что высокие скорости деформации, ожидаемые вблизи разломов, на которые влияет распространение сверхсдвига, приводят к образованию так называемых измельченных пород. Распыление включает в себя развитие множества мелких микротрещин в масштабе, меньшем, чем размер зерна породы, при сохранении более ранней структуры , совершенно отличной от нормальной брекчии и катаклаза, обнаруженных в большинстве зон разломов. Такие породы были обнаружены на расстоянии до 400 м от крупных сдвиговых разломов, таких как разлом Сан-Андреас. Связь между сверхсдвигом и появлением измельченных горных пород подтверждается лабораторными экспериментами, которые показывают, что для того, чтобы вызвать такое интенсивное разрушение, необходимы очень высокие скорости деформации. [12]
Примеры
[ редактировать ]Непосредственное наблюдение
[ редактировать ]- Измитское землетрясение 1999 г. , магнитуда M w 7,6, связанное со сдвиговым движением в зоне Северо-Анатолийского разлома. [13]
- Землетрясение 1999 г. в Дюздже магнитудой M w 7,2, связанное со сдвиговым движением в зоне Северо-Анатолийского разлома. [13]
- Куньлуньское землетрясение 2001 г. магнитудой M w 7,8, связанное со сдвиговым движением по Куньлуньскому разлому. [14] [15]
- Землетрясение в Денали 2002 г. , магнитуда M w 7,9, связанное со сдвиговым движением по разлому Денали. [15] [16]
- Сычуаньское землетрясение 2008 г. магнитудой M w 7,9, связанное со сдвиговым движением по разлому Лунмэньшань. [17]
- Землетрясение Юйшу 2010 г. магнитудой M w 6,9, связанное со сдвиговым движением по разлому Юшу. [18]
- Землетрясения в Индийском океане в 2012 году магнитудой M w 8,6, связанные со сдвигами на нескольких сегментах разломов, — первое событие сверхсдвига, обнаруженное в океанической литосфере . [19]
- Землетрясение 2013 г. в Крейге, Аляска , магнитудой M w 7,6, связанное со сдвигом на разломе Королевы Шарлотты — первое событие сверхсдвига, обнаруженное на границе океанической плиты. [20]
- Землетрясение в Белуджистане 2013 г. с магнитудой M w 7,7 связано со сдвиговым движением по искривленному разлому со сверхсдвиговой скоростью разрушения. [21]
- Эгейском море в 2014 году магнитудой Mw Землетрясение в 6,9, суперсдвиг был обнаружен во время второго подсобытия. [22]
- Землетрясение 2015 г. в Таджикистане , магнитуда M w 7,2, сверхсдвиговое смещение на двух сегментах, с нормальным сдвигом на связывающем их изгибе. [23]
- в 2016 году Землетрясение в зоне разлома Романш , магнитуда 7,1, сверхсдвиговый разрыв, направленный на запад, после начальной фазы движения на восток по трансформному разлому океана Романш в экваториальной Атлантике. [24]
- Землетрясение 2017 г. на Командорских островах , магнитуда M w 7,7, сверхсдвиговый переход последовал за разрывным скачком через переход разлома . [25]
- Землетрясение на Лебединых островах в 2018 году , землетрясение силой 7,5 балла , состояло из трех субсобытий с компактной областью разрыва и большим косезимическим сдвигом. [26]
- Землетрясение в Сулавеси 2018 г. магнитудой M w 7,5, связанное со сдвиговым движением по разлому Палу-Коро. [27]
- Землетрясение в Карибском море 2020 г. , магнитуда M w 7,7, распространение одностороннего разрыва на запад от эпицентра по 300-километровому участку трансформного разлома Ориенте с двумя эпизодами сверхсдвигового разрыва. [28]
- Землетрясение в Мадуо в 2021 году , землетрясение силой 7,4 балла на Тибетском нагорье. Это землетрясение произошло с двух сторон на протяжении 170 км в пределах блока Баян Хар . [29]
- Землетрясения в Турции и Сирии в 2023 г. , землетрясения силой 7,8 и 7,6 баллов в Турции. Сверхсдвиговый разрыв начался вдоль обоих главных толчков. [30] причем последний достигает максимальной скорости 4,8 км (3,0 мили) в секунду. [31]
Предполагаемый
[ редактировать ]- Землетрясение 1906 года в Сан-Франциско магнитудой M w 7,8, связанное со сдвигом на разломе Сан-Андреас. [32]
- Землетрясение 1979 года в Имперской долине магнитудой M w 6,4, связанное с скольжением по Имперскому разлому. [4]
- Землетрясение на Сахалине 1990 года , землетрясение силой 7,2 балла на глубине более 600 км, предположительно, произошло со сверхсдвиговой скоростью. [33] [34]
- Последствия землетрясения в Охотском море в 2013 году магнитудой M w 6,7 представляли собой чрезвычайно глубокий (640 километров (400 миль)) сверхсдвиг, а также необычно быстрый — «восемь километров в секунду (пять миль в секунду), что почти на 50 процентов быстрее, чем скорость поперечной волны на эта глубина». [35]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Леви Д. (2 декабря 2005 г.). «Спустя столетие после землетрясения 1906 года геофизики вновь обращаются к «Большому землетрясению» и предлагают новую модель» . Пресс-релиз . Стэнфордский университет. Архивировано из оригинала 29 января 2008 года . Проверено 12 июня 2008 г.
- ^ Макгуайр Джей-Джей, Чжао Л. и Джордан Т.Х. (2002). «Преобладание одностороннего разрыва в глобальном каталоге сильных землетрясений» (PDF) . Бюллетень Сейсмологического общества Америки . 92 (8): 3309–3317. Бибкод : 2002BuSSA..92.3309M . дои : 10.1785/0120010293 .
- ^ Броберг КБ (1996). «Как быстро может пойти трещина?». Материаловедение . 32 : 80–86. дои : 10.1007/BF02538928 . S2CID 120086779 .
- ^ Jump up to: а б Арчулета, Р.Дж., 1984. Модель разломов для землетрясения в Имперской долине 1979 года , J. Geophys. Рез., 89, 4559–4585.
- ^ Эллсуорт, В.Л. и Селеби, М. 1999. Временная история смещения в ближнем поле M 7,4 Коджаэли (Изимит), Турция, землетрясение 17 августа 1999 г., Am. Геофиз. Союз, ОсеньДополнение к совещанию. 80, Ф648.
- ^ Окубо П.Г. (1989). «Моделирование динамического разрыва с использованием определяющих соотношений, полученных в лаборатории». Журнал геофизических исследований . 94 (Б9): 12321–12335. Бибкод : 1989JGR....9412321O . дои : 10.1029/JB094iB09p12321 .
- ^ Розакис А.Дж.; Самудрала О.; Кокер Д. (1999). «Трещины быстрее, чем скорость поперечной волны» . Наука . 284 (5418): 1337–1340. Бибкод : 1999Sci...284.1337R . дои : 10.1126/science.284.5418.1337 . ПМИД 10334984 . S2CID 29883938 .
- ^ Ван, Дун; Мори, Джим; Кокецу, Казуки (15 апреля 2016 г.). «Быстрое распространение разрывов при сильных сдвиговых землетрясениях» . Письма о Земле и планетологии . 440 : 115–126. Бибкод : 2016E&PSL.440..115W . дои : 10.1016/j.epsl.2016.02.022 . ISSN 0012-821X .
- ^ Шольц, Кристофер Х. (2002). Механика землетрясений и разломов . Издательство Кембриджского университета. стр. 471 . ISBN 978-0-521-65540-8 .
- ^ Розакис, Эй Джей; Ся, К.; Ликотрафитис, Г.; Канамори, Х. (2009). «Динамический сдвиговый разрыв во фрикционных взаимодействиях: скорость, направленность и режимы». В Канамори Х. и Шуберт Г. (ред.). Сейсмология землетрясений . Трактат по геофизике. Том. 4. Эльзевир . стр. 11–20. дои : 10.1016/B978-0-444-53802-4.00072-5 . ISBN 9780444534637 .
- ^ Ся, К.; Розакис, Эй Джей; Канамори, Х. (2005). «Переход от суперсдвига и субрэлеевского к суперсдвигу, наблюдаемый в лабораторных экспериментах по землетрясениям» (PDF) . Экспериментальные методы . Проверено 28 апреля 2012 г.
- ^ Доан М.-Л.; Гэри Г. (2009). «Измельчение породы при высокой скорости деформации возле разлома Сан-Андреас» (PDF) . Природа Геонауки . 2 (10): 709–712. Бибкод : 2009NatGe...2..709D . дои : 10.1038/ngeo640 .
- ^ Jump up to: а б [1] Архивировано 14 февраля 2006 г. в Wayback Machine Bouchon, M., M.-P. Буэн, Х. Карабулут, М. Н. Токсоз, М. Дитрих и А. Дж. Росакис (2001), Насколько быстро происходит разрушение во время землетрясения? Новые данные о землетрясениях в Турции в 1999 году , Geophys. Рез. Lett., 28(14), 2723–2726.]
- ^ Бушон М.; Валле М. (2003). «Наблюдение длительного сверхсдвигового разрыва во время Куньлуньшаньского землетрясения магнитудой 8,1» . Наука . 301 (5634): 824–826. Бибкод : 2003Sci...301..824B . дои : 10.1126/science.1086832 . ПМИД 12907799 . S2CID 26437293 .
- ^ Jump up to: а б Уокер, Коннектикут; Ширер ПМ (2009). «Освещение околозвуковых скоростей разрывов внутриконтинентальных сдвиговых землетрясений Кококсили Mw 7,8 и разлома Денали Mw 7,9 с помощью глобальной обратной проекции P-волны» . Журнал геофизических исследований . 114 (В02304): В02304. Бибкод : 2009JGRB..114.2304W . дои : 10.1029/2008JB005738 .
- ^ Данхэм Э.М.; Арчулета Р.Дж. (2004). «Свидетельства переходного процесса сверхсдвига во время землетрясения по разлому Денали 2002 года» (PDF) . Бюллетень Сейсмологического общества Америки . 92 (6Б): С256–С268. Бибкод : 2004BuSSA..94S.256D . дои : 10.1785/0120040616 .
- ^ Чжу, ШоуБяо; ЮАНЬ, Цзе (5 мая 2018 г.). «Физический механизм чрезвычайно серьёзного сейсмического ущерба в районе Бэйчуань, вызванного великим Вэньчуаньским землетрясением 2008 года» . Китайский журнал геофизики (на китайском языке). 61 (5): 1863–1873. дои : 10.6038/cjg2018M0111 .
- ^ Ван, Д.; Мори Дж. (2012). «Землетрясение 2010 года в Цинхае, Китай: умеренное землетрясение со сверхсдвиговым разрывом» . Бюллетень Сейсмологического общества Америки . 102 (1): 301–308. Бибкод : 2012BuSSA.102..301W . дои : 10.1785/0120110034 . Проверено 24 апреля 2012 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Ван Д., Мори Дж. Утиде Т. (2012). «Сверхсдвиговый разрыв на множественных разломах во время землетрясения магнитудой 8,6 у берегов Северной Суматры, Индонезия, 11 апреля 2012 г.» . Письма о геофизических исследованиях . 39 (21): L21307. Бибкод : 2012GeoRL..3921307W . дои : 10.1029/2012GL053622 .
- ^ Юэ Х., Лэй Т. Фреймюллер Дж.; и др. (2013). «Сверхсдвиг в результате землетрясения 5 января 2013 г. в Крейге, Аляска (Mw 7,5)». Журнал геофизических исследований . 108 (11): 5903–5919. Бибкод : 2013JGRB..118.5903Y . дои : 10.1002/2013JB010594 . S2CID 3754158 .
- ^ Ван, Дун; Кавакацу, Хитоши; Мори, Джим; Али, Бабар; Рен, Жикунь; Шен, Сюэлинь (март 2016 г.). «Анализ обратной проекции четырех региональных массивов на наличие разрыва по изогнутому падающему разлому: землетрясение магнитудой 7,7 24 сентября 2013 г. в Пакистане» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 121 (3): 1948–1961. Бибкод : 2016JGRB..121.1948W . дои : 10.1002/2015JB012168 . S2CID 130332801 .
- ^ Евангелидис КП (2014). «Визуализация сверхсдвигового разрыва землетрясения в Северном Эгейском море силой 6,9 балла в 2014 году с помощью обратной проекции сигналов сильного движения» . Письма о геофизических исследованиях . 42 (2): 307–315. Бибкод : 2015GeoRL..42..307E . дои : 10.1002/2014GL062513 .
- ^ Сангха С.; Пельтцер Г.; Чжан А.; Мэн Л.; Лян С.; Лундгрен П.; Филдинг Э. (2017). «Геометрия разлома 2015 г., землетрясение Mw7,2 в Мургабе, Таджикистан, контролирует распространение разрывов: данные InSAR и сейсмологические данные» . Письма о Земле и планетологии . 462 : 132–141. Бибкод : 2017E&PSL.462..132S . дои : 10.1016/j.epsl.2017.01.018 .
- ^ Хикс, Стивен П.; Окуваки, Ре; Стейнберг, Андреас; Рихерт, Кэтрин А.; Хармон, Николас; Аберкромби, Рэйчел Э .; Богиацис, Петрос; Шлапхорст, Дэвид; Заградник, Иржи; Кендалл, Дж. Майкл; Яги, Юджи (10 августа 2020 г.). «Сверхсдвиговый разрыв обратного распространения во время трансформного землетрясения по разлому Романш мощностью 7,1 балла» в 2016 году» . Природа Геонауки . 13 (9): 647–653. Бибкод : 2020NatGe..13..647H . дои : 10.1038/s41561-020-0619-9 . hdl : 10044/1/81170 . ISSN 1752-0894 . S2CID 221111789 .
- ^ Кехо, HL; Кизер, Эд (9 апреля 2020 г.). «Свидетельства сверхсдвигового перехода через переход разлома» . Письма о геофизических исследованиях . 47 (10). Бибкод : 2020GeoRL..4787400K . дои : 10.1029/2020GL087400 .
- ^ Чуан Ченг; Дун Ван (2020). «Изображение процесса разрыва землетрясения на Лебедином острове MW7,5 10 января 2018 года, Гондурас» . Наука о землетрясениях . 33 (4): 194–200. Бибкод : 2020EaSci..33..194C . дои : 10.29382/eqs-2020-0194-03 . S2CID 241109747 . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Бао, Хан; Ампуэро, Жан-Поль; Мэн, Линсен; Филдинг, Эрик Дж.; Лян, Канрен; Миллинер, Кристофер В.Д.; Фэн, Тянь; Хуан, Хуэй (4 февраля 2019 г.). «Ранний и стойкий сверхсдвиг в результате землетрясения в Палу в 2018 году магнитудой 7,5» (PDF) . Природа Геонауки . 12 (3): 200–205. Бибкод : 2019NatGe..12..200B . дои : 10.1038/s41561-018-0297-z . S2CID 133771692 .
- ^ Тадапансавут, Тира; Окуваки, Ре; Яги, Юджи; Ямасита, Синдзи (16 января 2021 г.). «Процесс разрушения Карибского землетрясения 2020 года вдоль разлома Ориенте-Трансформ, включающий сверхсдвиговый разрыв и геометрическую сложность разлома» (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 48 (1). Бибкод : 2021GeoRL..4890899T . дои : 10.1029/2020GL090899 . S2CID 230613656 .
- ^ Сюй Чжан; Ванпэн Фэн; Хайлин Ду; Сергей Самсонов; Лэй И (2022). «Сверхсдвиговый разрыв во время землетрясения 2021 года мощностью 7,4 МВт в Мадуо, Китай» . Письма о геофизических исследованиях . 49 (6). Бибкод : 2022GeoRL..4997984Z . дои : 10.1029/2022GL097984 . S2CID 247485288 .
- ^ Розакис, А.; Абдельмагид, М.; Эльбанна, А. (17 февраля 2023 г.). «Свидетельства раннего перехода сверхсдвига во время землетрясения в Кахраманмараше, Турция, 6 февраля 2023 г., магнитудой 7,8, по данным ближнепольных записей» . Электронная печать Eartharxiv . arXiv : 2302.07214 . Бибкод : 2023EaArX...X5W95GR . дои : 10.31223/X5W95G .
- ^ Мельгар, Диего; Таймаз, Тунчай; Ганас, Афанасий; Кроуэлл, Брендан; Оджалан, Тайлан; Герой, Метин; Цирони, Варвара; Йолсал-Чевикбилен, Седа; Валканиотис, Сотирис; Ирмак, Тахир Серкан; Экен, Тунец; Эрман, Джейхун; Озкан, Беркан; Доган, Али Хасан; Алтунташ, Джемали (2023). «Суб- и сверхсдвиговые разрывы во время дублета землетрясений магнитудой 7,8 и 7,6 баллов в 2023 году на юго-востоке Турции» . Сейсмика . 2 (3). doi : 10.26443/seismica.v2i3.387 . S2CID 257520761 .
- ^ Сонг, С. Бероза, Г.К. и Сигалл, П. 2005. Доказательства суперсдвига во время землетрясения в Сан-Франциско 1906 года . Eos.Trans.AGU, 86(52), Fall Meet.Suppl., Аннотация S12A-05
- ^ Чжунвэнь Чжан; Питер М. Ширер; Хироо Канамори (2015). «Сверхсдвиговый разрыв во время Охотского глубокого землетрясения с магнитудой 6,7 24 мая 2013 г.: дополнительные данные региональных сейсмических станций» . Письма о геофизических исследованиях . 42 (19): 7941–7948. Бибкод : 2015GeoRL..42.7941Z . дои : 10.1002/2015GL065446 . S2CID 26550100 .
- ^ «М 7,2 – 16 км к юго-западу от Углегорска, Россия» . землетрясение.usgs.gov . Проверено 20 августа 2021 г.
- ^ «Исследователи обнаружили свидетельства сверхбыстрого глубокого землетрясения» . Физика.орг. 10 июля 2014 г. Проверено 10 июля 2014 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Ван, Дун, Джим Мори и Кадзуки Кокецу. «Быстрое распространение разрывов при сильных сдвиговых землетрясениях». Письма о Земле и планетарной науке 440 (2016): 115–126. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2016.02.022
- Бао, Хан; Сюй, Лювэй; Мэн, Линсен; Ампуэро, Жан-Поль; Гао, Лей; Чжан, Хайцзян (2022 г.). «Глобальная частота океанических и континентальных сверхсдвиговых землетрясений». Природа Геонауки . 15 (11): 942–949. Бибкод : 2022NatGe..15..942B . дои : 10.1038/s41561-022-01055-5 . ISSN 1752-0894 . S2CID 253312187 .
- Сюй, Шицин, Эйичи Фукуяма, Футоши Ямасита, Хиронори Каваката, Кадзуо Мизогути и Сигэру Такидзава. «Прочность разлома и процесс разрушения контролируются топографией поверхности разлома». Природные геонауки (2023): 1-7. https://doi.org/10.1038/s41561-022-01093-z
- Ричард Фишер (29 июля 2009 г.), «Сейсмический бум: преодолевая барьер землетрясения» , New Scientist