mai puțin clar este dacă cele trei cutremure cu magnitudinea 7 din ultimele 80 de zile fac parte dintr-o reacție în lanț. Secvența a lăsat totuși unele defecțiuni mai aproape de eșec, astfel încât sunt posibile mai multe șocuri.
de Shinji Toda, Ph.D., IRIDeS, Universitatea Tohoku, Sendai, Japonia și Ross S. Stein, Ph. D., Temblor, Inc.
Citare: Toda, S., Stein, R., 2021, recentele cutremure mari din Japonia sunt replici ale cutremurului Tohoku din 2011, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.175
trei cutremure majore au lovit offshore Sendai și Fukushima, Japonia, în ultimele trei luni. Primele două, ambele magnitudine-7,1, au avut loc pe 13 februarie și 20 martie. Cea mai recentă, o magnitudine-6,9, a avut loc pe 1 mai. Cele trei cutremure au lovit la 60 de mile (100 de kilometri) unul de celălalt și au fost suficient de puternice pentru a zgudui marile centre de populație din nordul Honshu, insula principală a Japoniei. Acestea au fost doar câteva dintre miile de cutremure care au lovit regiunea în ultimul deceniu — de la Marele Cutremur Tohoku.
impactul masiv și de lungă durată al cutremurului Tohoku
măsura în care magnitudinea 2011-9.0 cutremur Tohoku a schimbat peisajul seismic de-a lungul Honshu de Nord și șanț Japonia este cu adevărat uimitor. Atât zonele de coastă, cât și cele offshore arată o rată de cutremur mult mai mare în cei 10 ani care au urmat evenimentului Tohoku decât în cei 10 ani anteriori. Acest lucru poate fi văzut comparând zona din jurul fiecărui epicentru din panoul din dreapta cu aceleași zone din panoul din stânga de mai jos. Chiar și astăzi, rata cutremurelor este cu mult peste nivelul anterior anului 2011.
când se trasează numărul cumulat de cutremure cu timpul (mai jos), se observă o săritură imediată și o descompunere ‘Omori’ care este tipică pentru replici. Omori decay este numit după descoperitorul său în 1894, Fusakichi Omori. Imediat după cutremurul Tohoku, care a lovit 62 de mile (100 de kilometri) la est de șocurile recente de magnitudine-7, rata seismicității de magnitudine-3,0 și cutremurele mai mari au sărit cu mai mult de un factor de 100. În februarie 2021, când a avut loc prima din această ultimă serie, era încă de cinci ori mai mare decât înainte de cutremurul Tohoku. În cei 90 de ani dinaintea cutremurului Tohoku, rata de magnitudine-6,8 și șocuri mai mari în caseta de mai sus a fost de 0,58 pe an; în deceniul de la șocul Tohoku, a fost de 2.04 pe an (de 3,5 ori mai mare), iar în intervalul scurt din 13 februarie, a fost de 13,5 pe an (alte 6,5 ori mai mare).
în opinia noastră, aceste creșteri ale ratei cutremurului sunt cauzate de transferul de stres ‘Coulomb’ de la evenimentul de magnitudine-9.0, care a adus defectele din jur mai aproape de eșec (Toda și colab., 2011). Teoria schimbării stresului Coulomb presupune că deblocarea unei defecțiuni sau creșterea tensiunii sale de forfecare — sau ambele — promovează defectarea; prinderea acesteia sau scăderea stresului de forfecare inhibă eșecul. Studiile au descoperit că acest lucru poate explica multe caracteristici ale replicilor și ale șocurilor principale progresive (de exemplu, Harris, 1998; Stein, 1999).
au căzut cele trei cutremure recente Domino?
deci, dacă magnitudinea-9 a promovat cutremurele recente de magnitudine-7, s-au promovat reciproc într-o reacție în lanț? Aici, observațiile devin mai enigmatice. Când ne uităm la modul în care seismicitatea din vecinătatea viitoarelor cutremure din 20 martie și 1 Mai a răspuns la evenimentul din 13 februarie, nu vedem nimic, așa cum se arată mai jos (curbele albastre și roșii nu arată nicio modificare în momentul evenimentului din 13 februarie). Dar, după evenimentul din 20 martie, a existat o explozie de seismicitate de trei zile la locul viitorului eveniment din 1 mai, deși a revenit rapid la normal (curba neagră la momentul evenimentului din 20 martie).
răspunsul seismicității la viitorul sit Din 1 Mai la evenimentul din 20 martie este în concordanță cu o creștere calculată a stresului (cu aproximativ 0,25 Bari). Pentru referință, punem aproximativ 7 bari de presiune în anvelopele noastre pentru biciclete, astfel încât, deși 0,25 Bari sunt mici, studiile arată că cutremurele răspund la solicitări de aproximativ 0,10 bari sau mai mult. Absența unei modificări a seismicității în urma cutremurului din 13 februarie ne uimește totuși, deoarece calculăm că cutremurul a crescut stresul Coulomb asupra defecțiunilor din apropierea evenimentului din 1 mai (cu aproximativ 0.30 bari) și a crescut ușor stresul asupra defecțiunilor din apropierea evenimentului din 20 martie (cu aproximativ 0,05 Bari). Deci, ne-am fi așteptat la o creștere a seismicității la site-ul 1 Mai și, eventual, la ambele site-uri.
putem vizualiza modificările de stres calculate cu mingi de plajă, așa cum se arată mai jos (Toda și Stein, 2020). „Beachballs” — numite tehnic” mecanisme focale ” – sunt o reprezentare vizuală a orientării și a sentimentului de alunecare pe defectele active. În figura de mai jos, o minge de plajă roșie înseamnă că o anumită eroare a fost adusă mai aproape de eșec în calculul nostru ca urmare a unui cutremur; o minge de plajă albastră înseamnă că eșecul a fost inhibat. Fiecare panou din figură arată acest transfer de stres de la un eveniment dat.
elemente ale unei reacții în lanț
putem afirma cu încredere că toate cele trei evenimente de magnitudine-7 sunt replici ale magnitidei-9 din 2011.0 cutremur Tohoku. Secvența sa de replică este departe de a se termina și ar putea apărea evenimente mai mari, deși probabil nu la ritmul pe care l-am văzut în ultimele 80 de zile, ceea ce este fără precedent.
șocul din 13 februarie a promovat ușor locul șocului din 20 martie, dar nu a existat o creștere seismică detectabilă. Deci, apropierea celui de-al doilea șoc în spațiu și timp de primul ar fi putut fi o coincidență, sau poate că am ratat răspunsul său, deoarece detectabilitatea cutremurelor mici în larg este limitată. Dar există un răspuns seismic clar al celui de-al doilea eveniment la al treilea, în concordanță cu creșterea mare a stresului calculat. Deci, declanșarea celui de-al treilea cutremur de către al doilea pare clară.
panoul de jos al ultimei figuri arată că o mulțime de beachballs roșii rămân, în special la nord-est de evenimentul din 1 mai. Deci, chiar dacă al treilea eveniment a fost mai mic decât predecesorii săi și chiar dacă rata cutremurului din această secvență este extrem de mare, este posibil să nu fi văzut sfârșitul acestei secvențe extraordinare.
mulțumiri. Suntem recunoscători JMA (Agenția Meteorologică din Japonia) și NIED (Institutul Național de cercetare pentru știința Pământului și rezistența la dezastre) pentru datele utilizate în acest studiu.
Hardebeck, Jeanne L., Julie J. Nazareth și Egill Hauksson (1998), modelul declanșator al schimbării stresului static: constrângeri din două secvențe de șoc din sudul Californiei, J. Geophys. Res. 103, doi: 10.1029/98JB00573.
Harris, Ruth A. (1998), Introducere în secțiunea specială: declanșatoare de stres, umbre de stres și implicații pentru pericolul seismic, J. Geophys. Res., 103, 24347-24358, doi:10.1029 / 98JB01576.
Stein, Ross S. (1999), rolul transferului de stres în apariția cutremurului, natură, 402, 605-609, doi.org/10.1038/45144
Toda, Shinji, Ross S. Stein și Jian Lin (2011), excitație seismică răspândită în toată Japonia centrală în urma cutremurului din 2011 m=9,0 Tohoku și interpretarea sa prin transferul de stres Coulomb, Geophys. Res. Lett. 38, doi: 10.1029/2011gl047834.
Toda, Shinji și Ross S. Stein (2020), interacțiunea de stres pe termen lung și scurt a secvenței Ridgecrest din 2019 și prognozele cutremurului bazate pe Coulomb, Taur. Seismol. Soc. Am., 110, 1765-1780, doi: 10.1785/0120200169