minder duidelijk is of de drie aardbevingen met magnitude-7 in de afgelopen 80 dagen deel uitmaken van een kettingreactie. De volgorde heeft echter enkele fouten dichter bij mislukking achtergelaten, zodat meer schokken mogelijk zijn.
door Shinji Toda, Ph.D., IRIDeS, Tohoku University, Sendai, Japan en Ross S. Stein, Ph. D., Temblor, Inc.
Citation: Toda, S., Stein, R., 2021, recente grote Japanse bevingen zijn naschokken van de 2011 Tohoku aardbeving, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.175
drie grote aardbevingen hebben Sendai en Fukushima, Japan, getroffen in de afgelopen drie maanden. De eerste twee, beide magnitude-7.1, vonden plaats op 13 februari en 20 maart. De laatste, een magnitude-6,9, vond plaats op 1 mei. De drie bevingen vielen binnen 100 kilometer van elkaar en waren sterk genoeg om grote bevolkingscentra van Noord Honshu, het belangrijkste eiland van Japan, te rammelen. Dit waren slechts een paar van de duizenden aardbevingen die de regio hebben getroffen in de afgelopen tien jaar — sinds de grote Tohoku aardbeving.
de zware en langdurige impact van de Tohoku aardbeving
de mate waarin de 2011 magnitude-9.Tohoku aardbeving veranderde het seismische landschap in het noorden van Honshu en de Japanse trog is echt verbazingwekkend. Zowel kust-als offshore-gebieden vertonen een veel hoger aardbevingscijfer gedurende de 10 jaar na de Tohoku-gebeurtenis dan de 10 jaar daarvoor. Dit kan worden gezien door het gebied rond elk epicentrum in het rechterpaneel te vergelijken met dezelfde gebieden in het linkerpaneel hieronder. Zelfs vandaag de dag ligt het aantal aardbevingen ver boven het niveau van voor 2011.
wanneer men het cumulatieve aantal aardbevingen met de tijd (hieronder) in kaart brengt, ziet men een directe sprong en ‘Omori’ verval dat typerend is voor naschokken. Omori verval is vernoemd naar de ontdekker in 1894, Fusakichi Omori. Onmiddellijk na de aardbeving in Tohoku, die 100 kilometer ten oosten van de recente magnitude-7 schokken trof, sprongen de seismiciteitsgraad van magnitude-3.0 en grotere aardbevingen met meer dan een factor 100. In februari 2021, toen de eerste in deze laatste serie plaatsvond, was deze nog steeds vijf keer hoger dan voor de aardbeving in Tohoku. Tijdens de 90 jaar voor de Tohoku aardbeving, de snelheid van magnitude-6.8 en grotere schokken binnen de doos hierboven was 0,58 per jaar; in het decennium sinds de Tohoku schok, het is geweest 2.04 per jaar (3,5 keer hoger), en tijdens de korte periode sinds 13 februari, is het 13,5 per jaar (nog eens 6,5 keer hoger).
in ons oordeel, worden deze aardbevingssnelheden veroorzaakt door ‘Coulomb’ stressoverdracht van de magnitude-9.0 gebeurtenis, die omringende fouten dichter bij mislukking bracht (Toda et al., 2011). De Coulomb-spanningsveranderingstheorie gaat ervan uit dat het losmaken van een fout of het verhogen van de afschuifspanning — of beide — foutfalen bevordert; het vastklemmen of het verminderen van de afschuifspanning remt falen. Studies hebben aangetoond dat dit vele kenmerken van naschokken en progressieve hoofdschokken kan verklaren (bijvoorbeeld Harris, 1998; Stein, 1999).
waren de drie recente aardbevingen vallende Domino ‘ s?
dus, als magnitude-9 de recente magnitude-7 bevingen bevorderde, bevorderden ze elkaar dan in een kettingreactie? Hier worden de waarnemingen raadselachtiger. Als we kijken naar hoe seismiciteit in de buurt van de toekomstige 20 maart en 1 mei aardbevingen reageerden op de 13 Februari Gebeurtenis, zien we niets, zoals hieronder getoond (de blauwe en rode curven tonen geen veranderingen op het moment van de 13 Februari Gebeurtenis). Maar na de 20 Maart gebeurtenis, was er een drie-daagse uitbarsting van seismiciteit op de plaats van de toekomstige 1 mei Gebeurtenis, hoewel het snel weer normaal (zwarte curve op het moment van de 20 Maart Gebeurtenis).
de reactie van seismiciteit op de toekomstige locatie op 1 mei op het evenement van 20 Maart is consistent met een berekende stressverhoging (met ongeveer 0,25 bar). Ter referentie, we zetten ongeveer 7 bar druk in onze fietsbanden, dus terwijl 0,25 bar is klein, studies tonen aan dat aardbevingen reageren op spanningen van ongeveer 0,10 bar of meer. De afwezigheid van een verandering in seismiciteit na de aardbeving van 13 februari verbaast ons echter omdat we berekenen dat de aardbeving de Coulomb-spanning op fouten bij de gebeurtenis van 1 Mei (met ongeveer 0) heeft verhoogd.30 bars) en licht verhoogde de spanning op de fouten in de buurt van de 20 Maart gebeurtenis (met ongeveer 0,05 bars). We hadden dus een toename van de seismiciteit verwacht op de 1 mei locatie, en mogelijk op beide locaties.
we kunnen de berekende stressveranderingen visualiseren met beachballs, zoals hieronder getoond (Toda and Stein, 2020). “Beachballs” — technisch” focale mechanismen ” genoemd-zijn een visuele weergave van de oriëntatie en het gevoel van slip op actieve fouten. In de onderstaande figuur betekent een rode beachball dat een bepaalde fout dichter bij mislukking werd gebracht in onze berekening als gevolg van een aardbeving; een blauwe beachball betekent dat falen werd geremd. Elk paneel in de figuur toont deze overdracht van stress van een bepaalde gebeurtenis.
elementen van een kettingreactie
we kunnen gerust stellen dat alle drie magnitude-7 gebeurtenissen naschokken zijn van de magnitide-9 van 2011.0 Tohoku aardbeving. De naschok is nog lang niet voorbij, en er kunnen nog meer grote gebeurtenissen plaatsvinden, hoewel waarschijnlijk niet in het tempo dat we de afgelopen 80 dagen hebben gezien, wat ongekend is.
De Schok van 13 februari bevorderde de plaats van de schok van 20 maart, maar er was geen waarneembare toename van de seismiciteit. Dus, de nabijheid van de tweede schok in ruimte en tijd tot de eerste kan toeval zijn geweest, of we hebben zijn reactie gemist omdat de detecteerbaarheid van kleine aardbevingen offshore beperkt is. Maar er is een duidelijke seismische respons van de tweede gebeurtenis op de derde, in overeenstemming met de grote berekende stress toename. De trigger van de derde beving door de tweede lijkt duidelijk.
het onderste paneel van de laatste figuur laat zien dat er nog veel rode strandballen over zijn, vooral ten noordoosten van het evenement op 1 mei. Dus, ook al was de derde gebeurtenis kleiner dan zijn voorgangers, en ook al is de beving in deze sequentie extreem hoog, we hebben misschien niet het einde van deze buitengewone sequentie gezien.
Dankbetuigingen. We zijn JMA (Japan Meteorological Agency) en NIED (National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience) dankbaar voor de gegevens die in deze studie zijn gebruikt.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. Res. 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: 10.1029/98 JB01576.
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, and Jian Lin (2011), wijdverspreide seismicity excitation throughout central Japan following the 2011 m=9.0 Tohoku earthquake and its interpretation by Coulomb stress transfer, Geophys. Res.Lett. 38, doi: 10.1029 / 2011GL047834.
Toda, Shinji, and Ross S. Stein (2020), long-and short-term stress interaction of the 2019 Ridgecrest sequence and Coulomb-based earthquake forecasts, Bull. Seismol. Soc. Dat heb ik gedaan. 110, 1765-1780, 2: 10.1785/0120200169