Menos claro es si los terremotos de tres magnitudes de 7 en los últimos 80 días son parte de una reacción en cadena. Sin embargo, la secuencia ha dejado algunas fallas más cerca de la falla, por lo que es posible que haya más choques.
Por Shinji Toda, Ph. D., IRIDeS, Universidad de Tohoku, Sendai, Japón y Ross S. Stein, Ph. D., Temblor, Inc.
Citación: Toda, S., Stein, R., 2021, Los grandes terremotos recientes de Japón son réplicas del terremoto de Tohoku de 2011, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.175
En los últimos tres meses, tres grandes terremotos han golpeado las costas de Sendai y Fukushima, Japón. Los dos primeros, de magnitud 7,1, ocurrieron el 13 de febrero y el 20 de marzo. El último, de magnitud 6,9, ocurrió el 1 de mayo. Los tres terremotos se produjeron a una distancia de 60 millas (100 kilómetros) el uno del otro y fueron lo suficientemente fuertes como para sacudir los principales centros de población del norte de Honshu, la isla principal de Japón. Estos fueron solo algunos de los miles de terremotos que han azotado la región en la última década, desde el Gran Terremoto de Tohoku.
El impacto masivo y de larga duración del terremoto de Tohoku
La medida en que la magnitud de 2011-9.0 El terremoto de Tohoku cambió el paisaje sísmico en todo el norte de Honshu y la Trinchera de Japón es verdaderamente asombrosa. Las áreas costeras y costeras muestran una tasa de terremotos mucho más alta durante los 10 años posteriores al evento de Tohoku que los 10 años anteriores. Esto se puede ver comparando el área alrededor de cada epicentro en el panel derecho con las mismas áreas en el panel izquierdo a continuación. Incluso hoy en día, la tasa de terremotos está muy por encima del nivel anterior a 2011.
Cuando se traza el número acumulado de terremotos con el tiempo (abajo), se observa un salto inmediato y un decaimiento ‘Omori’ que es típico de las réplicas. Omori decay lleva el nombre de su descubridor en 1894, Fusakichi Omori. Inmediatamente después del terremoto de Tohoku, que golpeó 62 millas (100 kilómetros) al este de los recientes choques de magnitud 7, la tasa de sismicidad de magnitud 3.0 y terremotos más grandes aumentaron en más de un factor de 100. En febrero de 2021, cuando ocurrió el primero de esta última serie, todavía era cinco veces más alto que antes del terremoto de Tohoku. Durante los 90 años anteriores al terremoto de Tohoku, la tasa de magnitud-6,8 y choques más grandes dentro de la caja de arriba fue de 0,58 por año; en la década desde el choque de Tohoku, ha sido de 2.04 por año (3,5 veces más alto), y durante el corto período desde el 13 de febrero, ha sido de 13,5 por año (otras 6,5 veces más alto).
A nuestro juicio, estos aumentos de la tasa de terremotos son causados por la transferencia de estrés de’ Coulomb ‘ desde el evento de magnitud 9.0, que acercó las fallas circundantes a la falla (Toda et al., 2011). La teoría del cambio de tensión de Coulomb asume que el desbloqueo de una falla o el aumento de su tensión de cizallamiento, o ambos, promueve la falla de la falla; sujetarla o disminuir la tensión de cizallamiento inhibe la falla. Los estudios han encontrado que esto puede explicar muchas características de las réplicas y las réplicas principales progresivas (por ejemplo, Harris, 1998; Stein, 1999).
¿Los tres temblores recientes cayeron dominó?
Entonces, si la magnitud-9 promovió los recientes terremotos de magnitud-7, ¿se promovieron entre sí en una reacción en cadena? Aquí, las observaciones se vuelven más enigmáticas. Cuando observamos cómo la sismicidad en las proximidades de los futuros terremotos del 20 de marzo y el 1 de mayo respondió al evento del 13 de febrero, no vemos nada, como se muestra a continuación (las curvas azules y rojas no muestran cambios en el momento del evento del 13 de febrero). Pero después del evento del 20 de marzo, hubo una explosión de sismicidad de tres días en el sitio del futuro evento del 1 de mayo, aunque rápidamente volvió a la normalidad (curva negra en el momento del evento del 20 de marzo).
La respuesta de la sismicidad en el futuro sitio del 1 de mayo al evento del 20 de marzo es consistente con un aumento de estrés calculado (en aproximadamente 0,25 bares). Como referencia, colocamos aproximadamente 7 barras de presión en los neumáticos de nuestras bicicletas, por lo que, si bien 0,25 barras es pequeño, los estudios muestran que los terremotos responden a tensiones de aproximadamente 0,10 barras o más. La ausencia de un cambio en la sismicidad después del terremoto del 13 de febrero, sin embargo, nos sorprende porque calculamos que el terremoto aumentó el estrés de Coulomb en las fallas cerca del evento del 1 de mayo (en aproximadamente 0.30 bares) y aumentó ligeramente el estrés en las fallas cerca del evento del 20 de marzo (en aproximadamente 0,05 bares). Por lo tanto, habríamos esperado un aumento de la sismicidad en el sitio del 1 de mayo, y posiblemente en ambos sitios.
Podemos visualizar los cambios de estrés calculados con pelotas de playa, como se muestra a continuación (Toda y Stein, 2020). Las «bolas de playa», técnicamente llamadas» mecanismos focales», son una representación visual de la orientación y la sensación de deslizamiento en fallas activas. En la siguiente figura, una bola de playa roja significa que una falla en particular se acercó a la falla en nuestro cálculo como resultado de un terremoto; una bola de playa azul significa que la falla se inhibió. Cada panel de la figura muestra esta transferencia de estrés de un evento dado.
Elementos de una reacción en cadena
Podemos afirmar con confianza que los tres eventos de magnitud 7 son réplicas de la magnitida-9 de 2011.0 Terremoto de Tohoku. Su secuencia de réplicas está lejos de haber terminado, y podrían ocurrir más eventos grandes, aunque probablemente no al ritmo que hemos visto en los últimos 80 días, lo cual no tiene precedentes.
El choque del 13 de febrero promovió ligeramente el sitio del choque del 20 de marzo, pero no hubo un aumento detectable de la sismicidad. Por lo tanto, la proximidad del segundo choque en el espacio y el tiempo al primero podría haber sido coincidencia, o podríamos haber perdido su respuesta porque la detectabilidad de pequeños terremotos en alta mar es limitada. Pero hay una respuesta de sismicidad clara del segundo evento al tercero, consistente con su gran aumento de estrés calculado. Por lo tanto, la activación del tercer terremoto por el segundo parece clara.
El panel inferior de la última figura muestra que quedan muchas bolas de playa rojas, particularmente al noreste del evento del 1 de mayo. Por lo tanto, a pesar de que el tercer evento fue más pequeño que sus predecesores, y a pesar de que la tasa de terremotos en esta secuencia es extremadamente alta, es posible que no hayamos visto el final de esta extraordinaria secuencia.
Agradecimientos. Agradecemos a la JMA (Agencia Meteorológica de Japón) y al NIED (Instituto Nacional de Investigación de Ciencias de la Tierra y Resiliencia ante Desastres) los datos utilizados en este estudio.
Hardebeck, Jeanne L., Julie J. Nazareth, y Egill Hauksson (1998), The static stress change triggering model: Constraints from two southern California aftershock sequences, J. Geophys. Resolución 103, doi: 10.1029 / 98JB00573.
Harris, Ruth A. (1998), Introduction to special section: Stress triggers, stress shadows, and implications for seismic hazard, J. Geophys. Res., 103, 24347-24358, doi:10.1029 / 98JB01576.
Stein, Ross S. (1999), The role of stress transfer in earthquake occurrence, Nature, 402, 605-609, doi.org/10.1038/45144
Toda, Shinji, Ross S. Stein y Jian Lin (2011), Excitación sísmica generalizada en todo el centro de Japón tras el terremoto de Tohoku M=9.0 de 2011 y su interpretación por transferencia de estrés de Coulomb, Geophys. Res. Lett. 38, doi: 10.1029 / 2011GL047834.
Toda, Shinji y Ross S. Stein (2020), Interacción de estrés a largo y corto plazo de la secuencia Ridgecrest de 2019 y pronósticos de terremotos basados en Coulomb, Bull. Seismol. Soc. Lo he hecho., 110, 1765-1780, dos: 10.1785/0120200169