mindre tydligt är om de tre jordbävningarna i storleksordningen 7 under de senaste 80 dagarna är en del av en kedjereaktion. Sekvensen har ändå lämnat vissa fel närmare misslyckande, så fler chocker är möjliga.
av Shinji Toda, Ph. D., IRIDeS, Tohoku University, Sendai, Japan och Ross S. Stein, Ph. D., Temblor, Inc.
Citat: Toda, S., Stein, R., 2021, de senaste stora jordbävningarna i Japan är efterskalv av 2011 Tohoku jordbävning, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.175
tre stora jordbävningar har drabbat offshore Sendai och Fukushima, Japan, under de senaste tre månaderna. De två första, båda magnituderna-7,1, inträffade den 13 februari och 20 mars. Den senaste, En magnitud-6,9, inträffade den 1 maj. De tre jordbävningarna slog inom 60 miles (100 kilometer) från varandra och var tillräckligt starka för att skramla stora befolkningscentra i norra Honshu, Japans huvudö. Dessa var bara några av de tusentals jordbävningar som har drabbat regionen under det senaste decenniet — sedan den stora Tohoku jordbävningen.
den massiva och långlivade effekten av Tohoku jordbävningen
i vilken utsträckning 2011 Magnitud-9.0 Tohoku jordbävning förändrade det seismiska landskapet i hela norra Honshu och Japan Trench är verkligen förvånande. Både kust-och offshore-områden visar en mycket högre jordbävningshastighet under 10 år efter Tohoku-händelsen än 10 år tidigare. Detta kan ses genom att jämföra området runt varje epicentrum i den högra panelen med samma områden i den vänstra panelen nedan. Även idag ligger jordbävningsgraden långt över nivån före 2011.
när man plottar det kumulativa antalet jordbävningar med tiden (nedan) ses ett omedelbart hopp och ’Omori’ förfall som är typiskt för efterskalv. Omori decay är uppkallad efter sin upptäckare 1894, Fusakichi Omori. Omedelbart efter Tohoku-jordbävningen, som slog 62 miles (100 kilometer) öster om den senaste magnituden-7-chocken, hoppade seismicitetshastigheten-3.0 och större jordbävningar med mer än en faktor 100. I februari 2021, när den första i den senaste serien inträffade, var den fortfarande fem gånger högre än före Tohoku-jordbävningen. Under 90-åren före Tohoku-jordbävningen var storleken-6.8 och större chocker i rutan ovan 0.58 Per år; under decenniet sedan Tohoku-chocken har det varit 2.04 per år (3, 5 gånger högre), och under den korta spänningen sedan 13 februari har den varit 13, 5 per år (ytterligare 6, 5 gånger högre).
enligt vår bedömning orsakas dessa jordbävningshastighetsökningar av ’Coulomb’ – stressöverföring från magnitude-9.0-händelsen, vilket förde Omgivande fel närmare misslyckande (Toda et al., 2011). Coulomb-stressförändringsteorin antar att lossa ett fel eller öka dess skjuvspänning — eller båda — främjar felfel; klämma fast det eller minska skjuvspänningen hämmar misslyckande. Studier har funnit att detta kan förklara många funktioner i efterskalv och progressiva huvudskalv (t.ex. Harris, 1998; Stein, 1999).
var de tre senaste jordbävningarna fallande dominoer?
så, om magnituden-9 främjade de senaste magnituden-7-jordbävningarna, främjade de varandra i en kedjereaktion? Här blir observationerna mer gåtfulla. När vi tittar på hur seismicitet i närheten av framtiden 20 mars och 1 maj jordbävningar svarade på 13 februari-händelsen ser vi ingenting, som visas nedan (de blå och röda kurvorna visar inga förändringar vid tidpunkten för 13 februari-händelsen). Men efter händelsen den 20 mars inträffade en tre dagars utbrott av seismicitet på platsen för den framtida händelsen den 1 maj, även om den snabbt återvände till normal (svart kurva vid tidpunkten för händelsen den 20 mars).
svaret på seismicitet vid den framtida maj 1-platsen till mars 20-händelsen överensstämmer med en beräknad spänningsökning (med cirka 0, 25 bar). Som referens lägger vi cirka 7 bars tryck i våra cykeldäck, så medan 0,25 Bar är liten visar studier att jordbävningar svarar på spänningar på cirka 0,10 bar eller mer. Frånvaron av en förändring i seismicitet efter jordbävningen den 13 februari förvånar oss ändå eftersom vi beräknar att jordbävningen ökade Coulomb-stressen på fel nära händelsen den 1 maj (med cirka 0.30 bar) och ökade belastningen på felen Nära 20 mars-händelsen (med cirka 0,05 Bar). Så vi skulle ha förväntat oss en seismicitetsökning på maj 1-platsen, och eventuellt på båda platserna.
vi kan visualisera de beräknade stressförändringarna med beachballs, som visas nedan (Toda och Stein, 2020). ”Beachballs” — Tekniskt kallade” fokalmekanismer ” – är en visuell representation av orienteringen och känslan av glidning på aktiva fel. I figuren nedan betyder en röd beachball att ett visst fel fördes närmare misslyckande i vår beräkning till följd av en jordbävning; en blå beachball betyder att misslyckande hämmades. Varje panel i figuren visar denna överföring av stress från en given händelse.
element av en kedjereaktion
vi kan med säkerhet hävda att alla tre magnitude-7-händelserna är efterskalv av 2011 magnitide-9.0 Tohoku jordbävning. Dess aftershock-sekvens är långt ifrån över, och fler stora händelser kan inträffa, men förmodligen inte i den takt vi har sett under de senaste 80 dagarna, vilket är oöverträffat.
13 februari-chocken främjade något platsen för 20 mars-chocken, men det fanns ingen detekterbar seismicitetsökning. Så, den andra chockens närhet i rymden och tiden till den första kunde ha varit en slump, eller vi kan ha missat sitt svar eftersom detekterbarheten av små jordbävningar offshore är begränsad. Men det finns ett tydligt seismicitetsrespons från den andra händelsen till den tredje, i överensstämmelse med dess stora beräknade stressökning. Så utlösningen av den tredje jordbävningen av den andra ser tydlig ut.
bottenpanelen i den sista figuren visar att många Röda strandbollar kvarstår, särskilt nordost om Maj 1-händelsen. Så även om den tredje händelsen var mindre än sina föregångare, och även om jordbävningshastigheten i denna sekvens är extremt hög, kanske vi inte har sett slutet på denna extraordinära sekvens.
bekräftelser. Vi är tacksamma för JMA (Japan Meteorological Agency) och NIED (National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience) för de data som används i denna studie.
Hardebeck, Jeanne L., Julie J. Nazareth och Egill Hauksson (1998), den statiska spänningsförändringsutlösningsmodellen: begränsningar från två Aftershock-sekvenser i södra Kalifornien, J. Geophys. Res. 103, doi: 10.1029 / 98JB00573.
Harris, Ruth A. (1998), introduktion till specialavsnitt: stressutlösare, stressskuggor och konsekvenser för seismisk fara, J. Geophys. Res., 103, 24347-24358, doi: 10.1029 / 98JB01576.
Stein, Ross S. (1999), stressöverföringens roll vid jordbävningshändelse, Natur, 402, 605-609, doi.org/10.1038/45144
Toda, Shinji, Ross S. Stein och Jian Lin (2011), utbredd seismicitet excitation i hela centrala Japan efter 2011 m=9.0 Tohoku jordbävning och dess tolkning av Coulomb stressöverföring, Geophys. Res Lett. 38, doi: 10.1029/2011gl047834.
Toda, Shinji och Ross S. Stein (2020), Långvarig och kortvarig stressinteraktion av 2019 Ridgecrest – sekvensen och Coulomb-baserade jordbävningsprognoser, Bull. Seismol. Soc. Det har jag., 110, 1765-1780, två: 10.1785/0120200169