Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Передача кулоновских напряжений является сейсмическим о связанном геологическом процессе стрессовых изменений окружающих материалов , вызванных местными дискретных деформационных событиями. [1] Используя нанесенные на карту смещения поверхности Земли во время землетрясений , вычисленные изменения кулоновского напряжения показали, что напряжение, снимаемое во время землетрясения, не только рассеивается, но также может перемещаться вверх и вниз по сегментам разлома , концентрируясь и способствуя последующим сотрясениям. [2] Важно отметить, что изменения кулоновского напряжения применялись к моделям прогнозирования землетрясений, которые использовались для оценки потенциальных опасностей, связанных с землетрясениями. [1][2] [3] [4] [5]

Изменение кулоновского напряжения [ править ]

Критерий разрушения Кулона требует, чтобы кулоновское напряжение превышает значение σ F определяется напряжение сдвига т B , нормального напряжения сг B , порового давления р и коэффициента трения ц плоскости отказа, таким образом, что

σ f = τ B - μ (σ B - p) [1]

Также часто предполагается, что изменения давления порового флюида, вызванные изменениями напряжения, пропорциональны изменению нормального напряжения в плоскости разлома . [6] Эти эффекты включены в эффективный коэффициент трения μ ', так что

Δσ е = Δτ B - μ '(Δσ Б ) [6]

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

Значимость изменений кулоновского напряжения была обнаружена, когда нанесенные на карту смещения соседних движений разломов использовались для расчета изменений кулоновского напряжения вдоль разломов. Результаты показали, что напряжение, снимаемое с разломов во время землетрясений , не просто рассеивалось, но также перемещалось вверх и вниз по сегментам разломов. 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]

Срабатывание стрессового землетрясения [ править ]

См. Также: Дистанционно вызванные землетрясения.

Запуск напряжения описывает ответное разрушение разломов из-за 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 сейсмичности афтершоков, вызванных стрессом .

28 июня 1992 года за землетрясением M7.3 , произошедшим недалеко от Ландерса, Калифорния, последовало (примерно три часа спустя) землетрясение M6.5 Big Bear 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 афтершоков, которые произошли через 25 дней после 28 июня в радиусе 5 км, более 75% произошли в областях, где кулоновское напряжение увеличилось, и менее 25% произошло в областях, где кулоновское напряжение снизилось. [1]

Другой успешный пример прогнозирования землетрясений произошел вдоль системы разломов Северной Анатолии в Турции . С 1939 по 1999 год в системе разломов Анатолии произошло десять землетрясений магнитудой 6,6 и 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 [ править ]

Основная статья: Прогноз землетрясений

Хотя официальная модель прогнозирования передачи кулоновского напряжения не используется государственными учреждениями, геологические исследования часто анализируют угрозы землетрясений с использованием теории кулоновских напряжений. Например, последнее из предыдущих тринадцати землетрясений вдоль Северо-Анатолийского разлома в Турции , недалеко от города Дюздже, было успешно предсказано местными геологами до того, как произошел разрыв. Это позволило инженерам эвакуировать неустойчивые 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 [ править ]

  • 1703 Апеннинские землетрясения
  • Калабрийские землетрясения 1783 г.
  • Землетрясение 1981 г. в Дау - часть серии из четырех разломов, расположенных вдоль системы разломов Сяньшуйхэ [10]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Кинг, GCP; Stein, RS; Лин, Дж. (1994). «Изменения статического напряжения и возникновение землетрясений». Бюллетень сейсмологического общества Америки . 84 (3): 935–953.
  2. ^ а б в Стейн, RS (2003). «Разговоры о землетрясении». Scientific American . 288 (1): 72–79. Bibcode : 2003SciAm.288a..72S . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0103-72 .
  3. ^ а б в Штейн, RS; Барка А.А.; Дитрих, JH (1997). «Прогрессирующее разрушение на Северо-Анатолийском разломе с 1939 г., вызванное напряжением землетрясения» . Международный геофизический журнал . 128 (3): 594–604. Bibcode : 1997GeoJI.128..594S . DOI : 10.1111 / j.1365-246x.1997.tb05321.x .
  4. ^ а б Барка, АА; Роквелл, ТК; Reilinger, R .; Имрен, К. (1999). «Кинематика центральных хребтов Мраморного моря». Eos, Transactions, Американский геофизический союз . 80 (46): 664.
  5. ^ Парсонс, TE; 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 . DOI : 10.1029 / 1999gl011272 .
  6. ^ a b Билер, Нью-Мексико; Simpson, RW, J .; Hickman, SH; Локнер, Д.А. (2000). «Давление поровой жидкости, кажущееся трение и кулоновское разрушение» . Журнал геофизических исследований . 105 (25): 542. Bibcode : 2000JGR ... 10525533B . DOI : 10.1029 / 2000JB900119 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Дитерик, JH; Килгор, Б.Д. (1994). «Прямое наблюдение фрикционных контактов; новые идеи для свойств, зависящих от состояния». Чистая и прикладная геофизика . 143 (1–3): 283–302. Bibcode : 1994PApGe.143..283D . CiteSeerX 10.1.1.494.3198 . DOI : 10.1007 / bf00874332 . 
  8. ^ Тода, S .; Штейн, RS (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 . DOI : 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». Terra Nova . 18 (6): 403–411. Bibcode : 2006TeNov..18..403G . DOI : 10.1111 / j.1365-3121.2006.00705.x .
  10. ^ Чжан, Q .; Zhang P .; Ван С .; Ван Ю .; Эллис MA (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 . DOI : 10.1007 / s11589-003-0018-5 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Программа по предотвращению землетрясений - программное обеспечение Coulomb 3 - Геологическая служба США