Перенос кулоновского напряжения - Coulomb stress transfer

Перенос кулоновского напряжения это сейсмический -связанные с геологический процесс стресс изменения окружающего материала, вызванные локальными дискретными деформациями.[1] Использование картированных перемещений земной поверхности во время землетрясения, вычисленные изменения кулоновского напряжения показали, что напряжение, снятое во время землетрясения, не только рассеивается, но также может перемещаться вверх и вниз вина сегменты, концентрирующие и способствующие последующему тремору.[2] Важно отметить, что изменения кулоновского напряжения применялись к моделям прогнозирования землетрясений, которые использовались для оценки потенциальных опасности связанные с сейсмической активностью.[1][2][3][4][5]

Кулоновское изменение напряжения

В Критерий кулоновского разрушения требует, чтобы кулоновское напряжение превышало значение σж определяется напряжение сдвига τB, нормальный стресс σB, поровое давление p, и коэффициент трения μ плоскости отказа, такая что

σж = τB - μ (σB - п) [1]

Также часто предполагается, что изменения давления порового флюида, вызванные изменениями напряжения, пропорциональны нормальному изменению напряжения через вина самолет.[6] Эти эффекты включены в эффективный коэффициент трения μ ’, так что

Δσж = ΔτB - μ ’(ΔσB) [6]

Это упрощение позволяет рассчитывать изменения кулоновского напряжения на плоскости разлома независимо от регионального поля напряжений, а вместо этого зависит от геометрии разлома, степени скольжения и коэффициента трения.

Значимость изменений кулоновского напряжения была обнаружена при картировании перемещений соседних вина движения использовались для расчета изменений кулоновского напряжения вдоль разломов. Результаты показали, что напряжение, снятое с неисправностей во время землетрясения не просто рассеивались, но также перемещались вверх и вниз по разломам. Более того, нанесенные на карту лепестки повышенного и пониженного кулоновского напряжения вокруг местных разломов показали повышенную и пониженную сейсмичность, соответственно, вскоре после соседних землетрясений, но со временем вернулись к своему фоновому уровню.[7][8]

Запуск стрессового землетрясения

Смотрите также: Дистанционно вызванные землетрясения

Стресс-триггер описывает ответное разрушение недостатки от увеличения кулоновского напряжения, вызванного событиями экзогенной деформации.[1] Хотя соседние смещения часто приводят к небольшим изменениям напряжений, области нарушенных кулоновских напряженных состояний успешно используются для объяснения пространственного распределения афтершока, вызванного напряжением. сейсмичность.

28 июня 1992 г. Землетрясение M7.3 что ударило рядом Ландерс, Калифорния последовал (примерно три часа спустя) M6.5 Форшок Big Bear землетрясение в 40 км. Расчетные изменения кулоновского напряжения от обоих этих землетрясений показали, что западная доля повышенного кулоновского напряжения на 2,1–2,9 бар возникла в результате смещения, связанного с обоими землетрясениями. Из примерно 20 000 толчки которые произошли через 25 дней после 28 июня в радиусе 5 км, более 75% произошло в областях, где кулоновское напряжение увеличилось, и менее 25% произошло в областях, где кулоновское напряжение упало.[1]

Еще один успешный пример предсказания землетрясений произошел в Турции. Северо-Анатолийский разлом система. С 1939 по 1999 год в системе разломов Анатолии произошло десять землетрясений магнитудой 6,6 или более. Эволюция изменений кулоновского напряжения вдоль Северо-Анатолийского разлома в результате этих землетрясений показала, что 11 из 13 разрывов произошли в областях повышенного кулоновского напряжения, вызванного предыдущим разрывом.[3][4] Этот метод также использовался для прогнозирования сейсмичности вокруг действующих вулканов, подверженных значительным колебаниям напряжения в магматическом очаге.[9]

Прогноз землетрясения

Основная статья: Прогноз землетрясения

Хотя официальная модель прогнозирования передачи кулоновского напряжения не используется государственными учреждениями, геологические исследования часто анализируют землетрясение угрозы с использованием теории кулоновского напряжения. Например, последнее из тринадцати предыдущих землетрясений в Турции. Северо-Анатолийский разлом, недалеко от города Дюздже, был успешно предсказан местными геологами еще до того, как произошел разрыв. Это позволило инженерам эвакуировать нестабильные конструкции и ограничить значительный ущерб.[2] По оценкам ученых, вероятность еще одного землетрясения вдоль системы разломов Анатолии составляет 62% в течение следующих 30 лет, и оно будет расположено в угрожающей близости от Стамбула.[3]

Примеры последовательностей землетрясений

Рекомендации

  1. ^ а б c d е King, G.C.P .; Stein, R.S .; Лин, Дж. (1994). «Изменения статического напряжения и возникновение землетрясений». Бюллетень сейсмологического общества Америки. 84 (3): 935–953.
  2. ^ а б c Штейн, Р. (2003). «Разговоры о землетрясении». Scientific American. 288 (1): 72–79. Bibcode:2003SciAm.288a..72S. Дои:10.1038 / scientificamerican0103-72.
  3. ^ а б c Stein, R.S .; Барка, А.А .; Дитрих, Дж. (1997). «Прогрессирующее разрушение на Северо-Анатолийском разломе с 1939 г., вызванное землетрясением». Международный геофизический журнал. 128 (3): 594–604. Bibcode:1997GeoJI.128..594S. Дои:10.1111 / j.1365-246x.1997.tb05321.x.
  4. ^ а б Барка, А.А .; Rockwell, T. K .; Reilinger, R .; Имрен, К. (1999). «Кинематика центральных хребтов Мраморного моря». Eos, Transactions, Американский геофизический союз. 80 (46): 664.
  5. ^ Parsons, T.E .; Дрегер, Д.С. (2000). «Воздействие статического напряжения землетрясения, произошедшего на посадочном аппарате 1992 года, на зарождение и проскальзывание на месте землетрясения на шахте 1999 года с магнитудой 7,1 гектар, южная Калифорния». Письма о геофизических исследованиях. 27 (13): 1949–1952. Bibcode:2000GeoRL..27.1949P. Дои:10.1029 / 1999gl011272.
  6. ^ а б Beeler, N.M .; Simpson, R. W., J .; Hickman, S.H .; Локнер, Д. А. (2000). «Давление поровой жидкости, кажущееся трение и кулоновское разрушение». Журнал геофизических исследований. 105 (25): 542. Bibcode:2000JGR ... 10525533B. Дои:10.1029 / 2000JB900119.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  7. ^ Dieterick, J.H .; Килгор, Б. (1994). «Прямое наблюдение фрикционных контактов; новое понимание состояния, зависящего от свойств». Чистая и прикладная геофизика. 143 (1–3): 283–302. Bibcode:1994PApGe.143..283D. CiteSeerX  10.1.1.494.3198. Дои:10.1007 / bf00874332.
  8. ^ Toda, S .; Штейн, Р. (2003). «Переключение сейсмичности из-за землетрясения в Кагосиме 1997 года; демонстрация передачи напряжения в зависимости от времени». Журнал геофизических исследований. 108 (B12): 12. Bibcode:2003JGRB..108.2567T. CiteSeerX  10.1.1.459.2321. Дои:10.1029 / 2003jb002527.
  9. ^ Дж. Гаргани; L.Geoffroy .; С.Гак, С.Кравуазье (2006). «Разломное скольжение и вариации кулоновского напряжения вокруг резервуара магмы под давлением: последствия для сейсмичности и проникновения магмы». Терра Нова. 18 (6): 403–411. Bibcode:2006ТеНов..18..403Г. Дои:10.1111 / j.1365-3121.2006.00705.x.
  10. ^ Zhang, Q .; Zhang P .; Ван С .; Ван Ю .; Эллис М.А. (2003). «Запуск и задержка землетрясений, вызванные взаимодействием разломов в поясе разломов Сяньшуйхэ, юго-запад Китая». Acta Seismologica Sinica. 16 (2): 156–165. Bibcode:2003AcSSn..16..156Z. Дои:10.1007 / s11589-003-0018-5.

внешняя ссылка