В сейсмологии афтершок — это меньшее землетрясение , которое следует за большим землетрясением в той же области , где произошел главный толчок , вызванное тем, что смещенная кора приспосабливается к воздействию главного толчка. Крупные землетрясения могут иметь сотни или тысячи инструментально обнаруживаемых афтершоков, которые неуклонно уменьшаются по магнитуде и частоте в соответствии с последовательной моделью. В некоторых землетрясениях главный разрыв происходит в два или более этапов, что приводит к нескольким 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 локализуются по всей площади разрыва разлома и происходят либо вдоль самой плоскости разлома, либо вдоль других разломов в пределах объема, затронутого деформацией, связанной с основным толчком. Обычно афтершоки обнаруживаются на расстоянии, равном длине разрыва, от плоскости разлома.
Модель афтершоков помогает подтвердить размер области, которая сдвинулась во время главного толчка. Как при землетрясении в Индийском океане 2004 года , так и при землетрясении в Сычуани 2008 года распределение афтершоков в каждом случае показало, что эпицентр (где начался разрыв) лежал на одном конце конечной области сдвига, что подразумевает сильно асимметричное распространение разрыва.
Частота и магнитуда афтершоков подчиняются нескольким устоявшимся эмпирическим законам.
Частота афтершоков уменьшается примерно пропорционально времени, прошедшему после главного толчка. Это эмпирическое соотношение было впервые описано Фусакичи Омори в 1894 году и известно как закон Омори. [1] Он выражается как
где k и c — константы, которые изменяются в зависимости от последовательности землетрясений. Модифицированная версия закона Омори, которая сейчас широко используется, была предложена Утсу в 1961 году. [2] [3]
где p — третья константа, которая изменяет скорость распада и обычно находится в диапазоне 0,7–1,5.
Согласно этим уравнениям, частота афтершоков быстро уменьшается со временем. Частота афтершоков пропорциональна обратной величине времени с момента главного толчка, и это соотношение можно использовать для оценки вероятности возникновения будущих афтершоков. [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 приблизительно 1/10 вероятности первого дня (когда p равно 1). Эти закономерности описывают только статистическое поведение афтершоков; фактическое время, количество и местоположение афтершоков являются стохастическими [ необходима цитата ] , хотя и имеют тенденцию следовать этим закономерностям. Поскольку это эмпирический закон, значения параметров получаются путем подгонки к данным после того, как произошел главный толчок, и они не подразумевают никакого конкретного физического механизма в любом данном случае.
Закон Утсу-Омори также был получен теоретически, как решение дифференциального уравнения, описывающего эволюцию афтершоковой активности, [5] , где интерпретация эволюционного уравнения основана на идее дезактивации разломов в непосредственной близости от главного толчка землетрясения. Кроме того, ранее закон Утсу-Омори был получен из процесса зарождения. [6] Результаты показывают, что пространственное и временное распределение афтершоков разделяется на зависимость от пространства и зависимость от времени. А совсем недавно, посредством применения дробного решения реактивного дифференциального уравнения, [7] модель двойного степенного закона показывает спад плотности чисел несколькими возможными способами, среди которых есть частный случай закона Утсу-Омори.
Другой основной закон, описывающий афтершоки, известен как закон Бота [8] [9] , который гласит, что разница в магнитуде между основным толчком и его самым большим афтершоком приблизительно постоянна, независимо от магнитуды основного толчка, обычно 1,1–1,2 по шкале моментной магнитуды .
Последовательности афтершоков обычно подчиняются закону масштабирования Гутенберга-Рихтера, который описывает соотношение между магнитудой и общим числом землетрясений в регионе за определенный период времени.
Где:
Подводя итог, можно сказать, что наблюдается больше мелких афтершоков и меньше крупных афтершоков.
Афтершоки опасны, потому что они обычно непредсказуемы, могут быть большой магнитуды и могут обрушить здания, поврежденные основным толчком. Более сильные землетрясения имеют больше и более сильные афтершоки, и последовательности могут длиться годами или даже дольше, особенно когда крупное событие происходит в сейсмически спокойной области; см., например, сейсмическую зону Нью-Мадрид , где события все еще следуют закону Омори от основных толчков 1811–1812 годов. Последовательность афтершоков считается завершенной, когда скорость сейсмичности падает до фонового уровня; т. е. дальнейшее снижение числа событий со временем невозможно обнаружить.
Сообщается, что движение земли вокруг разлома Нью-Мадрид составляет не более 0,2 мм (0,0079 дюйма) в год [10] в отличие от разлома Сан-Андреас , где в среднем происходит до 37 мм (1,5 дюйма) в год по всей Калифорнии. [11] Сейчас считается, что афтершоки на Сан-Андреас происходят максимум через 10 лет, в то время как землетрясения в Нью-Мадрид считались афтершоками почти через 200 лет после землетрясения в Нью-Мадрид 1812 года . [12]
Некоторые ученые пытались использовать форшоки для прогнозирования предстоящих землетрясений , и один из немногих успехов был достигнут в ходе землетрясения в Хайчэне в Китае в 1975 году. Однако на Восточно-Тихоокеанском поднятии трансформные разломы демонстрируют вполне предсказуемое поведение форшоков перед основным сейсмическим событием. Обзоры данных прошлых событий и их форшоков показали, что они имеют низкое количество афтершоков и высокие показатели форшоков по сравнению с континентальными сдвиговыми разломами . [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 том, что чувствовали «фантомные землетрясения», хотя на самом деле никакого землетрясения не было. Это состояние, известное как «болезнь землетрясения», считается связанным с укачиванием и обычно проходит, когда сейсмическая активность спадает. [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 Epidemic-Type Aftershock Sequence (ETAS).