Афтершок

Меньшее землетрясение, которое следует за более сильным в том же районе.

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 .

Распространение афтершоков

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.

Размер и частота афтершоков в зависимости от времени

Скорость и сила афтершоков подчиняются нескольким хорошо установленным эмпирическим законам.

Закон Омори

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

${\displaystyle n(t)={\frac {k}{c+t}}}$

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]}

${\displaystyle n(t)={\frac {k}{(c+t)^{p}}}}$

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.

Закон Бота

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 .

Закон Гутенберга – Рихтера

Закон Гутенберга – Рихтера для b  = 1

Магнитуда землетрясения в Центральной Италии в августе 2016 г. (красная точка) и афтершоков (которые продолжали возникать после указанного здесь периода)

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.

${\displaystyle \!\,N=10^{a-bM}}$

Где:

• ${\displaystyle N}$количество событий больше или равно ${\displaystyle M}$
• ${\displaystyle M}$это величина
• ${\displaystyle a}$и являются константами ${\displaystyle b}$

Таким образом, мелких афтершоков становится больше, а крупных — меньше.

Эффект афтершоков

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]

Форшоки

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]

Моделирование

Сейсмологи используют такие инструменты, как модель последовательности афтершоков эпидемического типа (ETAS), для изучения каскадных афтершоков и форшоков. ^{[14] [15]}

Психология

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]}

Рекомендации

1. Омори, Ф. (1894). «О последствиях землетрясений» (PDF) . Журнал Научного колледжа Императорского университета Токио . 7 : 111–200. Архивировано из оригинала (PDF) 16 июля 2015 г. Проверено 15 июля 2015 г.
2. Уцу, Т. (1961). «Статистическое исследование возникновения афтершоков». Геофизический журнал . 30 : 521–605.
3. Уцу, Т.; Огата, Ю.; Мацуура, Р.С. (1995). «Столетие формулы Омори для закона затухания афтершоковой активности». Журнал физики Земли . 43 : 1–33. дои : 10.4294/jpe1952.43.1 .
4. Куигли, М. «Новая научная информация о землетрясении в Крайстчерче 2011 года для прессы и общественности: сейсмическое нагнетание страха или время покинуть корабль». Журнал о землетрясениях в Крайстчерче . Архивировано из оригинала 29 января 2012 года . Проверено 25 января 2012 г.
5. Гульельми, А.В. (2016). «Толкование закона Омори». Известия, Физика твердого тела . 52 (5): 785–786. arXiv : 1604.07017 . Бибкод :2016ИзПСЭ..52..785Г. дои : 10.1134/S1069351316050165. S2CID  119256791.
6. Шоу, Брюс (1993). «Обобщенный закон Омори для афтершоков и форшоков из простой динамики» (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 20 (10): 907–910. Бибкод : 1993GeoRL..20..907S. дои : 10.1029/93GL01058 .
7. Санчес, Юин; Вега, Педро (2018). «Моделирование временного затухания афтершоков решением дробного уравнения реактивности». Прикладная математика и вычислительная техника . 340 : 24–49. дои : 10.1016/j.amc.2018.08.022. S2CID  52813333.
8. Рихтер, Чарльз Ф., Элементарная сейсмология (Сан-Франциско, Калифорния, США: WH Freeman & Co., 1958), стр. 69.
9. Бот, Маркус (1965). «Боковые неоднородности в верхней мантии». Тектонофизика . 2 (6): 483–514. Бибкод : 1965Tectp...2..483B. дои : 10.1016/0040-1951(65)90003-X.
10. Элизабет К. Гарднер (13 марта 2009 г.). «Система разломов Нового Мадрида может отключиться». physorg.com . Проверено 25 марта 2011 г.
11. Уоллес, Роберт Э. «Современные движения земной коры и механика циклической деформации». Система разломов Сан-Андреас, Калифорния . Архивировано из оригинала 16 декабря 2006 г. Проверено 26 октября 2007 г.
12. «Землетрясения на самом деле являются афтершоками землетрясений 19-го века; последствия землетрясений в Новом Мадриде 1811 и 1812 годов продолжают ощущаться» . Наука Дейли . Архивировано из оригинала 8 ноября 2009 года . Проверено 4 ноября 2009 г.
13. Макгуайр Дж.Дж., Бетчер М.С., Джордан Т.Х. (2005). «Последовательности форшоков и краткосрочная предсказуемость землетрясений на трансформирующих разломах Восточно-Тихоокеанского поднятия». Природа . 434 (7032): 445–7. Бибкод : 2005Natur.434..457M. дои : 10.1038/nature03377. PMID  15791246. S2CID  4337369.
14. Например: Хельмстеттер, Аньес; Сорнетт, Дидье (октябрь 2003 г.). «Прогнозируемость в модели последовательности афтершоков эпидемического типа взаимодействующей сейсмичности». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 108 (В10): 2482 и далее. arXiv : cond-mat/0208597 . Бибкод : 2003JGRB..108.2482H. дои : 10.1029/2003JB002485. S2CID  14327777. 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).
15. Например: Петрилло, Джузеппе; Липпиелло, Эудженио (декабрь 2020 г.). «Проверка гипотезы форшока в условиях эпидемии, подобной описанию сейсмичности». Международный геофизический журнал . 225 (2): 1236–1257. дои : 10.1093/gji/ggaa611. ISSN  0956-540X.
16. «Японские исследователи диагностируют сотни случаев« сейсмической болезни »» . «Дейли телеграф» . 20 июня 2016 г.
17. «После землетрясения: почему мозг дает фантомные толчки». Хранитель . 6 ноября 2016 г.

Внешние ссылки

• Последствия землетрясения оказались не такими, какими они казались в журнале Live Science