méně jasné je, zda jsou tři otřesy magnitudy 7 za posledních 80 dní součástí řetězové reakce. Sekvence přesto zanechala některé chyby blíže k selhání, takže je možné více otřesů.
by Shinji Toda, Ph.D., IRIDeS, Tohoku University, Sendai, Japonsko a Ross S.Stein, Ph.D., Temblor, Inc.
Citace: Toda, S., Stein, R., 2021, nedávné velké japonské otřesy jsou otřesy zemětřesení Tohoku 2011, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.175
za poslední tři měsíce zasáhly pobřeží Sendai a japonskou Fukušimu tři velká zemětřesení. První dvě, obě magnitudy-7,1, nastaly 13. února a 20. března. Poslední, magnituda-6,9, nastala 1. května. Tři otřesy zasáhly do vzdálenosti 60 mil (100 kilometrů) od sebe a byly dostatečně silné, aby chrastily hlavní populační centra severního Honšú, hlavního japonského ostrova. To bylo jen několik z tisíců otřesů, které zasáhly region v posledním desetiletí-od velkého zemětřesení Tohoku.
masivní a dlouhotrvající dopad Tohoku zemětřesení
rozsah, v němž 2011 magnituda-9.0 zemětřesení Tohoku změnilo seismickou krajinu v celém severním Honšú a japonský příkop je opravdu úžasný. Pobřežní i pobřežní oblasti vykazují mnohem vyšší míru zemětřesení během 10 let po události Tohoku než 10 před lety. To lze vidět porovnáním oblasti kolem každého epicentra v pravém panelu se stejnými oblastmi v levém panelu níže. I dnes je míra zemětřesení výrazně nad úrovní před rokem 2011.
když člověk vykreslí kumulativní počet zemětřesení s časem (níže), je vidět okamžitý skok a „Omori“ rozpad, který je typický pro otřesy. Omori decay je pojmenován po svém objeviteli v roce 1894, Fusakichi Omori. Bezprostředně po zemětřesení Tohoku, které zasáhlo 62 mil (100 kilometrů) na východ od nedávných otřesů magnitudy-7, vyskočila rychlost seismicity magnitudy-3.0 a větší otřesy o více než faktor 100. V únoru 2021, kdy došlo k prvnímu v této poslední sérii, byl ještě pětkrát vyšší než před zemětřesením Tohoku. Během 90 let před zemětřesením Tohoku byla míra magnitudy-6.8 a větších otřesů ve výše uvedené krabici 0.58 za rok; v desetiletí od šoku Tohoku to bylo 2.04 za rok (3, 5krát vyšší) a během krátkého rozpětí od 13. února to bylo 13, 5 za rok(dalších 6, 5krát vyšší).
podle našeho úsudku je toto zvýšení rychlosti zemětřesení způsobeno přenosem stresu „Coulomb“ z události magnitudy-9.0, která přiblížila okolní poruchy k selhání (Toda et al., 2011). Coulombova teorie změny napětí předpokládá, že odpojení poruchy nebo zvýšení jejího smykového napětí — nebo obojí-podporuje selhání poruchy; upnutí nebo snížení smykového napětí brání selhání. Studie zjistily, že to může vysvětlit mnoho rysů následných otřesů a progresivních otřesů (např. Harris, 1998; Stein, 1999).
padaly tři nedávné otřesy Domino?
takže pokud magnituda-9 podporovala nedávné otřesy magnitudy-7, podporovaly se navzájem řetězovou reakcí? Zde se pozorování stávají záhadnějšími. Když se podíváme na to, jak seismicita v blízkosti budoucích otřesů 20. března a 1. května reagovala na událost 13. února, nevidíme nic, jak je uvedeno níže (modré a červené křivky nevykazují žádné změny v době události 13. února). Ale po události 20. března došlo k třídennímu výbuchu seismicity v místě budoucí události 1.května, i když se rychle vrátila k normálu (Černá křivka v době události 20. března).
reakce seismicity na budoucím místě 1. května na událost 20. března je v souladu s vypočteným zvýšením stresu (asi o 0, 25 barů). Pro informaci jsme do našich pneumatik pro jízdní kola vložili asi 7 barů tlaku, takže zatímco 0, 25 barů je malý, studie ukazují, že zemětřesení reagují na napětí asi 0, 10 barů nebo více. Absence změny seismicity po zemětřesení z 13. února nás však udivuje, protože počítáme, že zemětřesení zvýšilo Coulombův stres na poruchy poblíž události z 1. května (asi o 0.30 barů) a mírně zvýšilo napětí na poruchách poblíž události 20. března (asi o 0, 05 barů). Takže bychom očekávali zvýšení seismicity na místě 1. května a případně na obou místech.
vypočítané změny napětí můžeme vizualizovat pomocí beachballs, jak je uvedeno níže (Toda a Stein, 2020). „Beachballs“ – technicky nazývané „ohniskové mechanismy“ – jsou vizuální reprezentací orientace a pocitu skluzu na aktivních chybách. Na obrázku níže, červený beachball znamená, že určitá chyba byla přiblížena k selhání v našem výpočtu v důsledku zemětřesení; modrý beachball znamená, že selhání bylo potlačeno. Každý panel na obrázku ukazuje tento přenos stresu z dané události.
prvky řetězové reakce
můžeme s jistotou tvrdit,že všechny tři události magnitudy-7 jsou otřesy magnitidy-9 z roku 2011.0 Tohoku zemětřesení. Jeho posloupnost následných otřesů zdaleka není u konce a mohlo by dojít k větším událostem, i když pravděpodobně ne rychlostí, jakou jsme viděli za posledních 80 dní, což je bezprecedentní.
šok z 13. února mírně podporoval místo šoku z 20. března, ale nedošlo k žádnému detekovatelnému zvýšení seismicity. Takže blízkost druhého šoku v prostoru a čase k prvnímu mohla být náhoda, nebo jsme možná zmeškali jeho reakci, protože detekovatelnost malých zemětřesení na moři je omezená. Existuje však jasná seismická reakce druhé události na třetí, což odpovídá jejímu velkému vypočtenému nárůstu stresu. Takže spuštění třetího zemětřesení druhým vypadá jasně.
spodní panel posledního obrázku ukazuje, že mnoho červených plážových koulí zůstává, zejména na severovýchod od události 1. května. Takže i když byla třetí událost menší než její předchůdci, a i když je rychlost otřesů v této sekvenci extrémně vysoká, možná jsme neviděli konec této mimořádné sekvence.
poděkování. Jsme vděční JMA (Japonská meteorologická agentura) a NIED (Národní Výzkumný ústav pro vědu o Zemi a odolnost proti katastrofám) za data použitá v této studii.
Hardebeck, Jeanne L., Julie J. Nazareth, and Egill Hauksson (1998), the static stress change triggering model: Constraints from two southern California aftershock sequences, J.Geophys. Rez.103, doi: 10.1029/98JB00573.
Harris, Ruth a. (1998), Úvod do speciální sekce: spouštěče stresu, stíny stresu a důsledky pro seismické nebezpečí, J. Geophys. Rez., 103, 24347-24358, doi: 10.1029 / 98JB01576.
Stein, Ross S. (1999), role přenosu stresu při výskytu zemětřesení, Příroda, 402, 605-609, doi.org/10.1038/45144
Toda, Shinji, Ross S. Stein, and Jian Lin (2011), rozšířená excitace seismicity v celém Středním Japonsku po zemětřesení 2011 m=9.0 Tohoku a jeho interpretace Coulombovým přenosem stresu, Geophys. Res. Lette. 38, doi: 10.1029 / 2011GL047834.
Toda, Shinji, and Ross S. Stein (2020), dlouhodobá a krátkodobá stresová interakce sekvence Ridgecrest 2019 a předpovědi zemětřesení založené na Coulombovi, býk. Seismol. SOC. Mám., 110, 1765-1780, dva: 10.1785/0120200169