mindre klart er, om de tre størrelsesorden-7 jordskælv i de sidste 80 dage er en del af en kædereaktion. Sekvensen har ikke desto mindre efterladt nogle fejl tættere på fiasko, så flere stød er mulige.
af Shinji Toda, Ph. D., IRIDeS, Tohoku Universitet, Sendai, Japan og Ross S. Stein, Ph. D., Temblor, Inc.
Citat: Toda, S., Stein, R., 2021, de seneste store Japan jordskælv er efterskælv af 2011 Tohoku jordskælv, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.175
tre store jordskælv har ramt offshore Sendai og Fukushima, Japan, i de sidste tre måneder. De to første, begge størrelser-7,1, fandt sted den 13.februar og 20. marts. Den seneste, En størrelse-6,9, fandt sted den 1. maj. De tre jordskælv ramte inden for 60 miles (100 kilometer) af hinanden og var stærke nok til at rasle store befolkningscentre i det nordlige Honshu, Japans hovedø. Dette var blot nogle få af de tusinder af jordskælv, der har ramt regionen i det sidste årti — siden det store jordskælv i Tohoku.
den massive og langvarige virkning af Tohoku jordskælvet
i hvilket omfang 2011-størrelsen-9.0 Tohoku jordskælv ændrede det seismiske landskab i hele det nordlige Honshu, og Japan Trench er virkelig forbløffende. Både kyst-og offshore-områder viser en meget højere jordskælvsrate i løbet af 10 år efter Tohoku-begivenheden end 10 år før. Dette kan ses ved at sammenligne området omkring hvert epicenter i højre panel med de samme områder i venstre panel nedenfor. Selv i dag er jordskælvshastigheden langt over niveauet før 2011.
når man planlægger det kumulative antal jordskælv med tiden (nedenfor), ses et øjeblikkeligt spring og ‘Omori’ forfald, der er typisk for efterskælv. Omori decay er opkaldt efter sin opdager i 1894, Fusakichi Omori. Umiddelbart efter jordskælvet i Tohoku, der ramte 62 miles (100 kilometer) øst for den nylige størrelsesorden-7 chok, sprang seismicitetshastigheden af størrelsesorden-3,0 og større jordskælv med mere end en faktor på 100. I Februar 2021, da den første i denne seneste serie fandt sted, var den stadig fem gange højere end før Tohoku-jordskælvet. I løbet af de 90 år før Tohoku-jordskælvet var størrelseshastigheden-6,8 og større chok inden for boksen ovenfor 0,58 om året; i årtiet siden Tohoku-chokket har det været 2.04 om året (3,5 gange højere), og i løbet af det korte tidsrum siden 13.Februar har det været 13,5 om året (yderligere 6,5 gange højere).
efter vores vurdering er disse jordskælvsstigninger forårsaget af’ Coulomb ‘ stressoverførsel fra magnitude-9.0-begivenheden, som bragte omgivende fejl tættere på fiasko (Toda et al., 2011). Coulomb-stressændringsteorien antager, at frakobling af en fejl eller forøgelse af dens forskydningsspænding — eller begge dele — fremmer fejlfejl; fastspænding eller nedsættelse af forskydningsspændingen hæmmer fiasko. Undersøgelser har fundet, at dette kan forklare mange træk ved efterskælv og progressive hovedskælv (f.eks. Harris, 1998; Stein, 1999).
var de tre nylige jordskælv faldende dominoer?
så hvis størrelsesorden-9 Fremmede de nylige størrelsesorden-7 jordskælv, promoverede de hinanden i en kædereaktion? Her bliver observationerne mere gådefulde. Når vi ser på, hvordan seismicitet i nærheden af den fremtidige 20.marts og 1. maj jordskælv reagerede på begivenheden den 13. februar, ser vi intet, som vist nedenfor (de blå og røde kurver viser ingen ændringer på tidspunktet for begivenheden den 13. februar). Men efter begivenheden den 20. marts var der en tre-dages udbrud af seismicitet på stedet for den fremtidige 1.maj-begivenhed, skønt den hurtigt vendte tilbage til normal (sort kurve på tidspunktet for begivenheden den 20. marts).
seismicitetens reaktion på det fremtidige 1. maj-sted til 20. Marts er i overensstemmelse med en beregnet stressforøgelse (med ca.0,25 bar). 7 bar Tryk i vores cykeldæk, så mens 0,25 bar er lille, viser undersøgelser, at jordskælv reagerer på belastninger på omkring 0,10 bar eller mere. Fraværet af en ændring i seismiciteten efter jordskælvet den 13.februar forbløffer os ikke desto mindre, fordi vi beregner, at jordskælvet øgede Coulomb-stresset på fejl nær 1. maj-begivenheden (med ca. 0.30 barer) og lidt øget stress på fejlene i nærheden af marts 20 begivenhed (med omkring 0,05 barer). Så vi ville have forventet en seismicitetsforøgelse den 1. maj og muligvis på begge steder.
vi kan visualisere de beregnede stressændringer med beachballs, som vist nedenfor (Toda og Stein, 2020). “Beachballs” — teknisk kaldet” fokale mekanismer ” – er en visuel repræsentation af orienteringen og følelsen af slip på aktive fejl. I nedenstående figur betyder en rød beachball, at en bestemt fejl blev bragt tættere på fiasko i vores beregning som et resultat af et jordskælv; en blå beachball betyder, at fiasko blev hæmmet. Hvert panel i figuren viser denne overførsel af stress fra en given begivenhed.
elementer af en kædereaktion
vi kan med sikkerhed hævde, at alle tre størrelsesorden-7 begivenheder er efterskælv af 2011 magnitid-9.0 Tohoku jordskælv. Dens Aftershock-sekvens er langt fra forbi, og flere store begivenheder kan forekomme, skønt sandsynligvis ikke med den hastighed, vi har set i løbet af de sidste 80 dage, hvilket er hidtil uset.
choket den 13.februar fremmede lidt stedet for choket den 20. marts, men der var ingen påviselig seismicitetsforøgelse. Så det andet choks nærhed i rum og tid til det første kunne have været tilfældighed, eller vi har måske savnet dets svar, fordi detekterbarheden af små jordskælv offshore er begrænset. Men der er et klart seismicitetsrespons fra den anden begivenhed til den tredje, i overensstemmelse med dens store beregnede stressforøgelse. Så udløsningen af det tredje jordskælv ved det andet ser klart ud.
bundpanelet i den sidste figur viser, at der er mange røde strandbolde tilbage, især nordøst for 1.maj-begivenheden. Så selvom den tredje begivenhed var mindre end dens forgængere, og selvom jordskælvshastigheden i denne rækkefølge er ekstremt høj, har vi måske ikke set slutningen på denne ekstraordinære sekvens.
anerkendelser. Vi er taknemmelige for JMA (Japan Meteorological Agency) og NIED (National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience) for de data, der blev brugt i denne undersøgelse.
Hardebeck, Jeanne L., Julie J. Nasareth og Egill Hauksson (1998), den udløsende model for statisk stressændring: begrænsninger fra to sydlige Californiens aftershock-sekvenser, J. Geophys. Res. 103, doi: 10.1029 / 98JB00573.
Harris, Ruth A. (1998), Introduktion til specielt afsnit: stressudløsere, stressskygger og implikationer for seismisk fare, J. Geophys. Res., 103, 24347-24358, doi:10.1029 / 98JB01576.
Stein, Ross S. (1999), rollen som stressoverførsel i jordskælvsforekomst, Natur, 402, 605-609, doi.org/10.1038/45144
Toda, Shinji, Ross S. Stein og Jian Lin (2011), udbredt seismicitetsekspression i hele det centrale Japan efter jordskælvet i 2011 m=9.0 Tohoku og dets fortolkning af Coulomb stress transfer, Geophys. Res. Lett. 38, doi: 10.1029 / 2011gl047834.
Toda, Shinji og Ross S. Stein (2020), langvarig og kortvarig stressinteraktion mellem Ridgecrest – sekvensen i 2019 og Coulomb-baserede jordskælvsprognoser, Bull. Seismol. Soc. Det har jeg., 110, 1765-1780, to: 10.1785/0120200169