В сейсмологии афтершок — это меньшее землетрясение , которое следует за более сильным землетрясением в той же области главного толчка, вызванное тем, что смещенная кора приспосабливается к последствиям главного толчка. Сильные землетрясения могут иметь от сотен до тысяч афтершоков, обнаруживаемых инструментально, магнитуда и частота которых постепенно уменьшаются в соответствии с закономерностью. При некоторых землетрясениях основной разрыв происходит в два или более этапов, что приводит к множественным основным толчкам. Они известны как дублетные землетрясения , и в целом их можно отличить от афтершоков по схожим магнитудам и почти идентичным формам сейсмических волн .
Большинство афтершоков расположены по всей площади разлома и происходят либо вдоль самой плоскости разлома, либо вдоль других разломов в объеме, на который воздействует деформация, связанная с главным толчком. Обычно афтершоки обнаруживаются на расстоянии, равном длине разрыва, от плоскости разлома.
Характер афтершоков помогает подтвердить размер территории, которая сдвинулась во время основного толчка. Как при землетрясении в Индийском океане в 2004 году, так и при землетрясении в Сычуани в 2008 году распределение афтершоков в каждом случае показало, что эпицентр (где начался разрыв) находился на одном конце последней области скольжения, что подразумевает сильно асимметричное распространение разрыва.
Скорость и сила афтершоков подчиняются нескольким хорошо установленным эмпирическим законам.
Частота афтершоков уменьшается примерно пропорционально времени, обратному времени после основного толчка. Это эмпирическое соотношение было впервые описано Фусакити Омори в 1894 году и известно как закон Омори. [1] Это выражается как
где k и c — константы, которые изменяются в зависимости от последовательности землетрясений. Модифицированная версия закона Омори, широко используемая сейчас, была предложена Уцу в 1961 году. [2] [3]
где p — третья константа, которая изменяет скорость затухания и обычно находится в диапазоне 0,7–1,5.
Согласно этим уравнениям, скорость афтершоков быстро уменьшается со временем. Скорость афтершоков пропорциональна обратному времени, прошедшему с момента главного толчка, и это соотношение можно использовать для оценки вероятности возникновения афтершоков в будущем. [4] Таким образом, какова бы ни была вероятность афтершока в первый день, второй день будет иметь 1/2 вероятности первого дня, а десятый день будет иметь примерно 1/10 вероятности первого дня (когда p равно равен 1). Эти закономерности описывают только статистическое поведение афтершоков; фактическое время, количество и расположение афтершоков являются стохастическими , но имеют тенденцию следовать этим закономерностям. Поскольку это эмпирический закон, значения параметров получаются путем подбора данных после того, как произошел главный толчок, и они не предполагают какого-либо конкретного физического механизма в каждом конкретном случае.
Закон Уцу-Омори был получен и теоретически, как решение дифференциального уравнения, описывающего эволюцию афтершоковой активности, [5] , где интерпретация эволюционного уравнения основана на идее дезактивации разломов в окрестностях главный толчок землетрясения. Кроме того, ранее закон Уцу-Омори был получен в результате процесса нуклеации. [6] Результаты показывают, что пространственное и временное распределение афтершоков можно разделить на зависимость от пространства и зависимость от времени. А совсем недавно, благодаря применению дробного решения реактивного дифференциального уравнения, [7] модель с двойным степенным законом показывает уменьшение числовой плотности несколькими возможными способами, среди которых частный случай - закон Уцу-Омори.
Другой основной закон, описывающий афтершоки, известен как закон Бота [8] [9] и гласит, что разница в магнитудах между главным толчком и его крупнейшим афтершоком примерно постоянна, не зависит от магнитуды главного толчка, обычно составляет 1,1–1,2 на Масштаб моментной величины .
Последовательности афтершоков также обычно следуют закону масштабирования размеров Гутенберга-Рихтера, который относится к взаимосвязи между магнитудой и общим количеством землетрясений в регионе за определенный период времени.
Где:
Таким образом, мелких афтершоков становится больше, а крупных — меньше.
Афтершоки опасны, потому что они обычно непредсказуемы, могут иметь большую силу и могут разрушить здания, поврежденные в результате основного толчка. Более сильные землетрясения вызывают все больше и больше афтершоков, и их последовательность может длиться годами или даже дольше, особенно когда крупное событие происходит в сейсмически спокойном районе; см., например, сейсмическую зону Нового Мадрида , где события до сих пор подчиняются закону Омори от главных толчков 1811–1812 годов. Последовательность афтершоков считается завершившейся, когда уровень сейсмичности падает до фонового уровня; т.е. дальнейшее уменьшение количества событий со временем не может быть обнаружено.
Сообщается, что перемещение суши вокруг Нового Мадрида составляет не более 0,2 мм (0,0079 дюйма) в год, [10] в отличие от разлома Сан-Андреас , который в среднем составляет до 37 мм (1,5 дюйма) в год по всей Калифорнии. [11] Сейчас считается, что афтершоки на Сан-Андреасе достигают максимума через 10 лет, тогда как землетрясения в Новом Мадриде считались афтершоками почти через 200 лет после землетрясения в Новом Мадриде 1812 года . [12]
Некоторые ученые пытались использовать форшоки для прогнозирования предстоящих землетрясений , и одним из немногих успехов стало землетрясение в Хайчэне в Китае в 1975 году. Однако на Восточно-Тихоокеанском поднятии трансформные разломы демонстрируют вполне предсказуемое поведение форшоков перед главным сейсмическим событием. Анализ данных прошлых событий и их форшоков показал, что они имеют небольшое количество афтершоков и высокую частоту форшоков по сравнению с континентальными сдвигами . [13]
Сейсмологи используют такие инструменты, как модель последовательности афтершоков эпидемического типа (ETAS), для изучения каскадных афтершоков и форшоков. [14] [15]
После сильного землетрясения и афтершоков многие люди сообщали о ощущении «фантомных землетрясений», хотя на самом деле землетрясения не было. Считается, что это состояние, известное как «землетрясительная болезнь», связано с морской болезнью и обычно проходит по мере снижения сейсмической активности. [16] [17]
В рамках усилий по разработке систематической методологии прогнозирования землетрясений мы используем простую модель сейсмичности, основанную на взаимодействующих событиях, которые могут вызвать каскад землетрясений, известную как модель последовательности афтершоков эпидемического типа (ETAS).