Афтершок

В сейсмологии афтершок — это меньшее землетрясение , которое следует за более сильным землетрясением в той же области главного толчка, вызванное тем, что смещенная кора приспосабливается к последствиям главного толчка. Сильные землетрясения могут иметь от сотен до тысяч афтершоков, обнаруживаемых инструментально, магнитуда и частота которых постепенно уменьшаются в соответствии с закономерностью . При некоторых землетрясениях основной разрыв происходит в два или более этапов, что приводит к множественным основным толчкам. Они известны как дублетные землетрясения , и в целом их можно отличить от афтершоков по схожим магнитудам и почти идентичным формам сейсмических волн .

Распространение афтершоков

Большинство афтершоков расположены по всей площади разлома и происходят либо вдоль самой плоскости разлома, либо вдоль других разломов в объеме, на который воздействует деформация, связанная с главным толчком. Обычно афтершоки обнаруживаются на расстоянии, равном длине разрыва, от плоскости разлома.

Характер афтершоков помогает подтвердить размер территории, которая сдвинулась во время основного толчка. Как при землетрясении в Индийском океане в 2004 году , так и при землетрясении в Сычуани в 2008 году распределение афтершоков в каждом случае показало, что эпицентр (где начался разрыв) находился на одном конце последней области скольжения, что подразумевает сильно асимметричное распространение разрыва.

Размер и частота афтершоков в зависимости от времени

Скорость и сила афтершоков подчиняются нескольким хорошо установленным эмпирическим законам.

Закон Омори

Частота афтершоков уменьшается примерно пропорционально времени, обратному времени после основного толчка. Это эмпирическое соотношение было впервые описано Фусакити Омори в 1894 году и известно как закон Омори. ^[1] Это выражается как

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

где k и c — константы, которые изменяются в зависимости от последовательности землетрясений. Модифицированная версия закона Омори, широко используемая сейчас, была предложена Уцу в 1961 году. ^[2]^[3]

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

где p — третья константа, которая изменяет скорость затухания и обычно находится в диапазоне 0,7–1,5.

Согласно этим уравнениям, скорость афтершоков быстро уменьшается со временем. Скорость афтершоков пропорциональна обратному времени, прошедшему с момента главного толчка, и это соотношение можно использовать для оценки вероятности возникновения афтершоков в будущем. ^[4] Таким образом, какова бы ни была вероятность афтершока в первый день, второй день будет иметь 1/2 вероятности первого дня, а десятый день будет иметь примерно 1/10 вероятности первого дня (когда p равно 1 ). Эти закономерности описывают только статистическое поведение афтершоков; фактическое время, количество и расположение афтершоков стохастические. ^{[ нужна ссылка ]}, хотя и склонны следовать этим закономерностям. Поскольку это эмпирический закон, значения параметров получаются путем подбора данных после того, как произошел главный толчок, и они не предполагают какого-либо конкретного физического механизма в каждом конкретном случае.

Закон Уцу-Омори также был получен теоретически, т.к.решение дифференциального уравнения, описывающего эволюцию афтершоковой активности, ^[5] где интерпретация уравнения эволюции основана на идее дезактивации разломов в районе главного толчка землетрясения. Кроме того, ранее закон Уцу-Омори был получен в результате процесса 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 реактивного дифференциального уравнения, ^[7] Модель с двойным степенным законом показывает убыль числовой плотности несколькими возможными способами, среди которых частный случай - закон Уцу-Омори.

Закон Бота

Другой основной закон, описывающий афтершоки, известен как закон Бота. ^[8]^[9] и это означает, что разница в магнитудах между главным толчком и его крупнейшим афтершоком примерно постоянна, не зависит от магнитуды главного толчка, обычно 1,1–1,2 по шкале моментной магнитуды .

Закон Гутенберга – Рихтера

Последовательности афтершоков также обычно следуют закону масштабирования размеров Гутенберга-Рихтера, который относится к взаимосвязи между магнитудой и общим количеством землетрясений в регионе за определенный период времени.

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

Где:

$N$ количество событий больше или равно $M$
$M$ это величина
$a$ и $b$ константы

Таким образом, мелких афтершоков становится больше, а крупных — меньше.

Эффект афтершоков

Афтершоки опасны, потому что они обычно непредсказуемы, могут иметь большую силу и могут разрушить здания, поврежденные в результате основного толчка. Более сильные землетрясения вызывают все больше и больше афтершоков, и их последовательность может длиться годами или даже дольше, особенно когда крупное событие происходит в сейсмически спокойном районе; см., например, сейсмическую зону Нового Мадрида , где события до сих пор подчиняются закону Омори от главных толчков 1811–1812 годов. Последовательность афтершоков считается завершившейся, когда уровень сейсмичности падает до фонового уровня; т.е. дальнейшее уменьшение количества событий со временем не может быть обнаружено.

Сообщается, что перемещение суши вокруг Нового Мадрида составляет не более 0,2 мм (0,0079 дюйма) в год. ^[10] в отличие от разлома Сан-Андреас , скорость которого в Калифорнии составляет в среднем до 37 мм (1,5 дюйма) в год. ^[11] Сейчас считается, что афтершоки на реке Сан-Андреас достигают максимума через 10 лет, тогда как землетрясения в Новом Мадриде считались афтершоками почти через 200 лет после землетрясения в Новом Мадриде 1812 года . ^[12]

Форшоки

Некоторые ученые пытались использовать форшоки для прогнозирования предстоящих землетрясений , и одним из немногих успехов стало землетрясение в Хайчэне в Китае в 1975 году. на Восточно-Тихоокеанском поднятии Однако трансформные разломы демонстрируют вполне предсказуемое поведение форшоков перед главным сейсмическим событием. Анализ данных прошлых событий и их форшоков показал, что они имеют небольшое количество афтершоков и высокую частоту форшоков по сравнению с континентальными сдвигами . ^[13]

Моделирование

Сейсмологи используют такие инструменты, как модель последовательности афтершоков эпидемического типа (ETAS), для изучения каскадных афтершоков и форшоков. ^[14]^[15]

Психология

После сильного землетрясения и афтершоков многие люди сообщали о ощущении «фантомных землетрясений», хотя на самом деле землетрясения не было. Считается, что это состояние, известное как «землетрясительная болезнь», связано с морской болезнью и обычно проходит по мере снижения сейсмической активности. ^[16]^[17]

Ссылки

^ Омори, Ф. (1894). «О последствиях землетрясений» (PDF) . Журнал Научного колледжа Императорского университета Токио . 7 : 111–200. Архивировано из оригинала (PDF) 16 июля 2015 г. Проверено 15 июля 2015 г.
^ Уцу, Т. (1961). «Статистическое исследование возникновения афтершоков». Геофизический журнал . 30 : 521–605.
^ Уцу, Т.; Огата, Ю.; Мацуура, Р.С. (1995). «Столетие формулы Омори для закона затухания афтершоковой активности» . Журнал физики Земли . 43 : 1–33. дои : 10.4294/jpe1952.43.1 .
^ Куигли, М. «Новая научная информация о землетрясении в Крайстчерче 2011 года для прессы и общественности: нагнетание сейсмического страха или время покидать корабль» . Журнал о землетрясениях в Крайстчерче . Архивировано из оригинала 29 января 2012 года . Проверено 25 января 2012 г.
^ Гульельми, А.В. (2016). «Толкование закона Омори». Известия, Физика твердого тела . 52 (5): 785–786. arXiv : 1604.07017 . Бибкод : 2016ИзПСЭ..52..785Г . дои : 10.1134/S1069351316050165 . S2CID 119256791 .
^ Шоу, Брюс (1993). «Обобщенный закон Омори для афтершоков и форшоков из простой динамики» (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 20 (10): 907–910. Бибкод : 1993GeoRL..20..907S . дои : 10.1029/93GL01058 .
^ Санчес, Юин; Вега, Педро (2018). «Моделирование временного затухания афтершоков решением дробного уравнения реактивности». Прикладная математика и вычислительная техника . 340 : 24–49. дои : 10.1016/j.amc.2018.08.022 . S2CID 52813333 .
^ Рихтер, Чарльз Ф., Элементарная сейсмология (Сан-Франциско, Калифорния, США: WH Freeman & Co., 1958), стр. 69.
^ Бот, Маркус (1965). «Боковые неоднородности в верхней мантии». Тектонофизика . 2 (6): 483–514. Бибкод : 1965Tectp...2..483B . дои : 10.1016/0040-1951(65)90003-X .
^ Элизабет К. Гарднер (13 марта 2009 г.). «Система разломов Нового Мадрида может выйти из строя» . physorg.com . Проверено 25 марта 2011 г.
^ Уоллес, Роберт Э. «Современные движения земной коры и механика циклической деформации» . Система разломов Сан-Андреас, Калифорния . Архивировано из оригинала 16 декабря 2006 г. Проверено 26 октября 2007 г.
^ «Землетрясения на самом деле являются афтершоками землетрясений XIX века; последствия землетрясений в Новом Мадриде 1811 и 1812 годов продолжают ощущаться» . Наука Дейли . Архивировано из оригинала 8 ноября 2009 года . Проверено 4 ноября 2009 г.
^ МакГуайр Дж.Дж., Бетчер М.С., Джордан Т.Х. (2005). «Последовательности форшоков и краткосрочная предсказуемость землетрясений на трансформирующих разломах Восточно-Тихоокеанского поднятия». Природа . 434 (7032): 445–7. Бибкод : 2005Natur.434..457M . дои : 10.1038/nature03377 . ПМИД 15791246 . S2CID 4337369 .
^ Например: Хельмстеттер, Аньес; Сорнетт, Дидье (октябрь 2003 г.). «Предсказуемость в модели последовательности афтершоков эпидемического типа взаимодействующей сейсмичности». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 108 (В10): 2482 и далее. arXiv : cond-mat/0208597 . Бибкод : 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).
^ Например: Петрилло, Джузеппе; Липпиелло, Эудженио (декабрь 2020 г.). «Проверка гипотезы форшока в условиях эпидемии, подобной описанию сейсмичности» . Международный геофизический журнал . 225 (2): 1236–1257. дои : 10.1093/gji/ggaa611 . ISSN 0956-540X .
^ «Японские исследователи диагностируют сотни случаев «землетрясительной болезни» » . «Дейли телеграф» . 20 июня 2016 г.
^ «После землетрясения: почему мозг дает фантомные толчки» . Хранитель . 6 ноября 2016 г.

Внешние ссылки

Последствия землетрясения оказались не такими, какими они казались в журнале Live Science

[1] Омори, Ф. (1894). «О последствиях землетрясений» (PDF) . Журнал Научного колледжа Императорского университета Токио . 7 : 111–200. Архивировано из оригинала (PDF) 16 июля 2015 г. Проверено 15 июля 2015 г.

[2] Уцу, Т. (1961). «Статистическое исследование возникновения афтершоков». Геофизический журнал . 30 : 521–605.

[3] Уцу, Т.; Огата, Ю.; Мацуура, Р.С. (1995). «Столетие формулы Омори для закона затухания афтершоковой активности» . Журнал физики Земли . 43 : 1–33. дои : 10.4294/jpe1952.43.1 .

[Quigley-4] Куигли, М. «Новая научная информация о землетрясении в Крайстчерче 2011 года для прессы и общественности: нагнетание сейсмического страха или время покидать корабль» . Журнал о землетрясениях в Крайстчерче . Архивировано из оригинала 29 января 2012 года . Проверено 25 января 2012 г.

[5] Гульельми, А.В. (2016). «Толкование закона Омори». Известия, Физика твердого тела . 52 (5): 785–786. arXiv : 1604.07017 . Бибкод : 2016ИзПСЭ..52..785Г . дои : 10.1134/S1069351316050165 . S2CID 119256791 .

[6] Шоу, Брюс (1993). «Обобщенный закон Омори для афтершоков и форшоков из простой динамики» (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 20 (10): 907–910. Бибкод : 1993GeoRL..20..907S . дои : 10.1029/93GL01058 .

[7] Санчес, Юин; Вега, Педро (2018). «Моделирование временного затухания афтершоков решением дробного уравнения реактивности». Прикладная математика и вычислительная техника . 340 : 24–49. дои : 10.1016/j.amc.2018.08.022 . S2CID 52813333 .

[8] Рихтер, Чарльз Ф., Элементарная сейсмология (Сан-Франциско, Калифорния, США: WH Freeman & Co., 1958), стр. 69.

[9] Бот, Маркус (1965). «Боковые неоднородности в верхней мантии». Тектонофизика . 2 (6): 483–514. Бибкод : 1965Tectp...2..483B . дои : 10.1016/0040-1951(65)90003-X .

[10] Элизабет К. Гарднер (13 марта 2009 г.). «Система разломов Нового Мадрида может выйти из строя» . physorg.com . Проверено 25 марта 2011 г.

[11] Уоллес, Роберт Э. «Современные движения земной коры и механика циклической деформации» . Система разломов Сан-Андреас, Калифорния . Архивировано из оригинала 16 декабря 2006 г. Проверено 26 октября 2007 г.

[12] «Землетрясения на самом деле являются афтершоками землетрясений XIX века; последствия землетрясений в Новом Мадриде 1811 и 1812 годов продолжают ощущаться» . Наука Дейли . Архивировано из оригинала 8 ноября 2009 года . Проверено 4 ноября 2009 г.

[13] МакГуайр Дж.Дж., Бетчер М.С., Джордан Т.Х. (2005). «Последовательности форшоков и краткосрочная предсказуемость землетрясений на трансформирующих разломах Восточно-Тихоокеанского поднятия». Природа . 434 (7032): 445–7. Бибкод : 2005Natur.434..457M . дои : 10.1038/nature03377 . ПМИД 15791246 . S2CID 4337369 .

[14] Например: Хельмстеттер, Аньес; Сорнетт, Дидье (октябрь 2003 г.). «Предсказуемость в модели последовательности афтершоков эпидемического типа взаимодействующей сейсмичности». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 108 (В10): 2482 и далее. arXiv : cond-mat/0208597 . Бибкод : 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] Например: Петрилло, Джузеппе; Липпиелло, Эудженио (декабрь 2020 г.). «Проверка гипотезы форшока в условиях эпидемии, подобной описанию сейсмичности» . Международный геофизический журнал . 225 (2): 1236–1257. дои : 10.1093/gji/ggaa611 . ISSN 0956-540X .

[16] «Японские исследователи диагностируют сотни случаев «землетрясительной болезни» » . «Дейли телеграф» . 20 июня 2016 г.

[17] «После землетрясения: почему мозг дает фантомные толчки» . Хранитель . 6 ноября 2016 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]