Эпизодический тремор и скольжение - Episodic tremor and slip

Эпизодический тремор и скольжение (ETS) это сейсмологический явление наблюдается в некоторых зоны субдукции который характеризуется не-землетрясение сейсмический грохот или сотрясение, и медленное скольжение вдоль поверхности раздела пластин. События медленного скольжения отличаются от землетрясений скоростью их распространения и фокус. В событиях медленного скольжения наблюдается очевидное изменение движения земной коры, хотя движение разлома остается согласованным с направлением субдукции. Сами события ETS незаметны для человека и не причиняют ущерба.[1]

Открытие

Структура Зона субдукции Каскадия. В Тарелка Хуана де Фука погружается на северо-восток под Североамериканская плита.

Невулканический эпизодический тремор был впервые обнаружен на юго-западе Японии в 2002 году.[2] Вскоре после этого Геологическая служба Канады ввел термин «эпизодический тремор и скольжение», чтобы охарактеризовать наблюдения GPS измерения в Остров Ванкувер площадь.[3] Остров Ванкувер находится в восточном, североамериканском регионе Зона субдукции Каскадия. События ETS в Каскадии циклически повторялись с периодом примерно 14 месяцев.[4] Анализ измерений привел к успешному предсказанию событий ETS в последующие годы (например, 2003, 2004, 2005 и 2007). В Каскадии эти события отмечены примерно двухнедельными сейсмическими колебаниями от 1 до 10 Гц и неземлетрясениями («асейсмическими») скольжением на границе плиты, эквивалентными землетрясениям. величина 7 землетрясение. (Тремор - это слабый сейсмологический сигнал, который можно обнаружить только очень чувствительными сейсмометрами.) Недавние эпизоды тремора и скольжения в районе Каскадии произошли. падение области, разорванной в 1700 г., землетрясение в Каскадии.

С момента первого открытия этого сейсмического режима в регионе Каскадия медленное скольжение и сотрясение были обнаружены в других зонах субдукции по всему миру, включая Японию и Мексику.[5]Медленное скольжение не сопровождается тремором в Зона субдукции Хикуранги.[6]

Каждые пять лет годичное землетрясение этого типа происходит под Новая Зеландия капитал, Веллингтон. Впервые он был измерен в 2003 году и вновь появился в 2008 и 2013 годах.[7]

Характеристики

Скользящее поведение

GPS измерения от Виктория, Британская Колумбия показывают периодические изменения в деформации земной коры в североамериканском регионе зоны субдукции Каскадия.

В зоне субдукции Каскадия Тарелка Хуана де Фука, реликвия древнего Фараллонская пластина, активно погружается на восток под Североамериканская плита. Граница между плитами Хуана де Фука и Северной Америки обычно «заблокирована» из-за трения между плитами. Маркер GPS на поверхности Североамериканской плиты над заблокированной областью будет иметь тенденцию к востоку, поскольку он перемещается в процессе субдукции. Геодезический измерения показывают периодические повороты в движении (то есть движение на запад) надвигающейся Североамериканской плиты.[4] Во время этих разворотов GPS-маркер будет смещен на запад на период от нескольких дней до недель. Поскольку эти события происходят в течение гораздо большей продолжительности, чем землетрясения, их называют «событиями медленного скольжения».

События медленного скольжения наблюдались в зонах субдукции Каскадии, Японии и Мексики.[5] Уникальные характеристики явлений медленного скольжения включают периодичность от месяцев до лет, фокус рядом или падение закрытой зоны, и забастовка распространение от 5 до 15 км / сут.[5] Напротив, типичная скорость разрыва землетрясения составляет от 70 до 90% от S-волна скорость, или примерно 3,5 км / с.

Поскольку события медленного скольжения происходят в зонах субдукции, их связь с мегатраст землетрясения имеют экономическое, гуманитарное и научное значение. Сейсмическая опасность, создаваемая событиями ETS, зависит от их направленности. Если событие медленного скольжения распространяется на сейсмогенная зона, накопившееся напряжение будет снято, что снизит риск катастрофического землетрясения.[8][9] Однако, если событие медленного скольжения происходит при спуске сейсмогенной зоны, оно может «нагружать» регион напряжением.[8][10] Вероятность сильного землетрясения (шкала моментной магнитуды ) было предложено в 30 раз больше во время события ETS, чем в противном случае,[11] но более поздние наблюдения показали, что эта теория упрощена.[12] Одним из факторов является то, что тремор возникает во многих сегментах в разное время вдоль границы пластины; Другой фактор - то, что подземные толчки и сильные землетрясения редко совпадают по времени.[13]

Тремор

События медленного скольжения часто связаны с невулканическим сейсмологическим «грохотом» или сотрясением. Тремор отличается от землетрясений по нескольким ключевым параметрам: частоте, продолжительности и происхождению. Сейсмические волны вызванные землетрясениями, высокочастотны и кратковременны. Эти характеристики позволяют сейсмологам определять гипоцентр землетрясения с использованием методы первого прибытия. Напротив, сигналы тремора слабые и продолжительные.[14] Более того, хотя землетрясения вызваны разрывом недостатки, тремор обычно связывают с подземным движением флюидов (магматических или гидротермальных).[15] Как и в зонах субдукции, тремор был обнаружен в трансформных разломах, таких как Сан-Андреас.[16]

И в Каскадии, и в Нанкай зоны субдукции, события медленного скольжения напрямую связаны с тремором.[4][17] В зоне субдукции Каскадия события скольжения и сигналы сейсмологических толчков совпадают во времени и пространстве.[18] но эта связь не распространяется на зону субдукции Мексики.[19] Более того, эта ассоциация не является внутренней характеристикой событий медленного скольжения. в Зона субдукции Хикуранги, Новая Зеландия, эпизодические события скольжения связаны с различными, взломанный микроземлетрясения.[6]

Были идентифицированы два типа тремора: один, связанный с геодезической деформацией (как описано выше), и второй, связанный со вспышками длительностью 5–10 секунд, вызванными удаленными землетрясениями. Второй тип тремора обнаружен во всем мире; например, он был вызван разломом Сан-Андреас Землетрясение в Денали 2002 г. и на Тайване Куньлуньское землетрясение 2001 г..[20][21]

Геологическая интерпретация

Тремор обычно связан с подземным движением магматических или гидротермальных флюидов.[15] Когда плита погружается в мантию, она теряет воду из своего поровое пространство и из-за фазовых превращений водных минералов (таких как амфибол ). Было высказано предположение, что это высвобождение воды вызывает сверхкритическая жидкость на границе раздела пластин, смазывающее движение пластины.[22] Этот сверхкритический флюид может открывать трещины в окружающей породе, и этот тремор является сейсмологическим сигналом этого процесса.[22] Математическое моделирование успешно воспроизвело периодичность эпизодического тремора и скольжения в регионе Каскадия за счет включения этого эффекта дегидратации.[23] В этой интерпретации тремор может усиливаться там, где субдуцирующая океаническая кора молодая, горячая и влажная, в отличие от более старой и холодной.

Однако были предложены и альтернативные модели. Было продемонстрировано, что на тремор влияют приливы или переменный поток жидкости через фиксированный объем.[8][24] Тремор также приписывают сдвиговому скольжению на границе раздела пластин.[4] Недавние исследования в математическом моделировании воспроизводят последовательности Cascadia и Hikurangi (Новая Зеландия) и предполагают, что обезвоживание на месте является причиной эпизодического тремора и соскальзывания.[25][26][27]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Эпизодический тремор и скольжение под островом Ванкувер». Природные ресурсы Канады. Архивировано из оригинал 26 марта 2010 г.. Получено 17 июн 2011.
  2. ^ Обара, Казушиге (2002). «Невулканический глубокий тремор, связанный с субдукцией на юго-западе Японии». Наука. 296 (5573): 1679–1681. Bibcode:2002Научный ... 296.1679O. Дои:10.1126 / science.1070378. PMID  12040191. S2CID  32354691.
  3. ^ «Геодинамика - Эпизодические толчки и скольжения (ETS)». Природные ресурсы Канады – Геологическая служба Канады. Архивировано из оригинал 4 июня 2011 г.. Получено 17 июн 2011.
  4. ^ а б c d Rogers, G .; Драгерт, Х. (2003). «Эпизодический тремор и скольжение в зоне субдукции Каскадии: болтовня тихого скольжения». Наука. 300 (5627): 1942–1943. Bibcode:2003Наука ... 300.1942R. Дои:10.1126 / science.1084783. PMID  12738870. S2CID  2672381.
  5. ^ а б c Лю, Яцзин; Райс, Джеймс Р. (2009). «Прогнозы медленного скольжения на основе данных о трении гранита и габбро по сравнению с измерениями GPS в северной части Каскадии». Журнал геофизических исследований. 114 (B9): B09407. Bibcode:2009JGRB..114.9407L. Дои:10.1029 / 2008JB006142.
  6. ^ а б Delahaye, E.J .; Тауненд, Дж .; Reyners, M.E .; Роджерс, Г. (2009). «Микросейсмичность, но отсутствие толчков, сопровождающих медленное скольжение в зоне субдукции Хикуранги, Новая Зеландия». Письма по науке о Земле и планетах. 277 (1–2): 21–28. Bibcode:2009E и PSL.277 ... 21D. Дои:10.1016 / j.epsl.2008.09.038.
  7. ^ "'Бесшумное землетрясение мягко сотрясает Веллингтон ". 3 Новости NZ. 28 мая 2013 г. Архивировано с оригинал 23 августа 2014 г.. Получено 28 мая, 2013.
  8. ^ а б c Рубинштейн, Дж., Шелли, Д., Эллсуорт, В. (2010), «Невулканический тремор: окно в корни зон разломов», в Новые рубежи в интегрированных науках о твердой Земле, отредактированный С. Клотингом и Дж. Негенданком, стр. 287–314, Springer Science + Business Media B.V., Дои:10.1007/978-90-481-2737-5_8
  9. ^ Костоглодов, В .; Singh, S .; Сантьяго, Дж .; Franco, S .; Larson, K .; Lowry, A .; Билхэм, Р. (2003). «Большое безмолвное землетрясение в сейсмической бреши Герреро, Мексика». Письма о геофизических исследованиях. 30 (15): 1807. Bibcode:2003GeoRL..30,1807K. Дои:10.1029 / 2003GL017219.
  10. ^ Брудзинский, М .; Cabral-Cano, E .; Корреа-Мора, Ф .; Демец, Ц .; Маркес-Азуа, Б. (2007). «Медленные переходные процессы сдвига вдоль сегмента субдукции Оахаки с 1993 по 2007 годы». Международный геофизический журнал. 171 (2): 523–538. Bibcode:2007GeoJI.171..523B. Дои:10.1111 / j.1365-246X.2007.03542.x.
  11. ^ Маццотти, С. (2004). «Изменчивость ближайшей вероятности следующего сильного землетрясения в зоне субдукции Каскадия». Бюллетень сейсмологического общества Америки. 94 (5): 1954–1959. Bibcode:2004Бусса..94.1954M. Дои:10.1785/012004032.
  12. ^ Beroza, G.C .; Иде, С. (2011). «Невулканические толчки и медленные землетрясения». Анну. Преподобный "Планета Земля". Наука. 39: 271–296. Bibcode:2011AREPS..39..271B. Дои:10.1146 / аннурьев-земля-040809-152531.
  13. ^ Брудзинский, М .; Аллен, Р. (2007). «Сегментация по эпизодическому тремору и скольжению по всей Каскадии». Геология. 35 (10): 905–910. Bibcode:2007Гео .... 35..907Б. Дои:10.1130 / G23740A.1. S2CID  6682060.
  14. ^ Шелли, Дэвид Р .; Бероза, Грегори Ч .; Иде, Сатоши (2007). «Невулканические толчки и рои низкочастотных землетрясений». Природа. 446 (7133): 305–307. Bibcode:2007Натура.446..305S. Дои:10.1038 / природа05666. PMID  17361180. S2CID  4404016.
  15. ^ а б Schwartz, Susan Y .; Рокоски, Юлиана М. (2007). «Медленные подвижки и сейсмические толчки в околотихоокеанских зонах субдукции». Обзоры геофизики. 45 (3): н / д. Bibcode:2007RvGeo..45.3004S. Дои:10.1029 / 2006RG000208. S2CID  128205122.
  16. ^ Nadeau, R.M .; Доленц Д. (2005). «Невулканические толчки глубоко под разломом Сан-Андреас». Наука. 307 (5708): 389. Дои:10.1126 / science.1107142. PMID  15591163. S2CID  32405993.
  17. ^ Обара, Казушиге; Хиросе, Хитоши; Ямамизу, Фумио; Касахара, Кейджи (2004). «Эпизодические события медленного скольжения, сопровождаемые невулканическими толчками в зоне субдукции юго-запада Японии». Письма о геофизических исследованиях. 31 (23): L23602. Bibcode:2004GeoRL..3123602O. Дои:10.1029 / 2004GL020848.
  18. ^ Бартлоу, Ноэль М .; Миядзаки, Син'Ичи; Брэдли, Эндрю М .; Сегалл, Пол (2011). «Пространственно-временная корреляция скольжения и тремора во время события медленного скольжения Cascadia 2009 года». Письма о геофизических исследованиях. 38 (18): н / д. Bibcode:2011GeoRL..3818309B. Дои:10.1029 / 2011GL048714.
  19. ^ Payero, Juan S .; Костоглодов Владимир; Шапиро, Николай; Микумо, Такеши; Иглесиас, Артуро; Перес-Кампос, Ксиоли; Клейтон, Роберт В. (2008). «Невулканический тремор наблюдается в зоне субдукции Мексики». Письма о геофизических исследованиях. 35 (7): н / д. Bibcode:2008GeoRL..35.7305P. Дои:10.1029 / 2007GL032877. HDL:2433/193421.
  20. ^ Пэн, Чжиган; Vidale, John E .; Creager, Kenneth C .; Рубинштейн, Джастин Л .; Гомберг, Джоан; Боден, Пол (2008). «Сильный подземный толчок около Паркфилда, Калифорния, вызванный землетрясением в разломе Денали в 2002 году». Письма о геофизических исследованиях. 35 (23): L23305. Bibcode:2008GeoRL..3523305P. Дои:10.1029 / 2008GL036080.
  21. ^ Пэн, Чжиган; Чао, Кевин (2008). "Невулканические подземные толчки под Центральным хребтом на Тайване, вызванные 2001 г. Куньлуньское землетрясение ». Международный геофизический журнал. 175 (2): 825–829. Дои:10.1111 / j.1365-246X.2008.03886.x.
  22. ^ а б Обара, К. (2002). «Невулканический глубокий тремор, связанный с субдукцией на юго-западе Японии». Наука. 296 (5573): 1679–1681. Bibcode:2002Научный ... 296.1679O. Дои:10.1126 / science.1070378. PMID  12040191. S2CID  32354691.
  23. ^ Лю, Яцзин; Райс, Джеймс Р. (2007). «Спонтанные и вызванные переходные процессы асейсмической деформации в модели субдукционного разлома». Журнал геофизических исследований. 112 (B9): B09404. Bibcode:2007JGRB..112.9404L. Дои:10.1029 / 2007JB004930.
  24. ^ Ватанабэ, Томоко; Хирамацу, Йошихиро; Обара, Казушиге (2007). «Масштабируемая зависимость между длительностью и амплитудой невулканических глубоких низкочастотных толчков». Письма о геофизических исследованиях. 34 (7): L07305. Bibcode:2007GeoRL..34.7305W. Дои:10.1029 / 2007GL029391. HDL:2297/6771.
  25. ^ Alevizos, S .; Poulet, T .; Вевеакис, Э. (2014). «Термопоромеханика химически активных ползущих разломов. 1: Теория и соображения установившегося состояния». Журнал геофизических исследований: твердая Земля. 119 (6): 4558–4582. Bibcode:2014JGRB..119.4558A. Дои:10.1002 / 2013JB010070.
  26. ^ Veveakis, E .; Poulet, T .; Алевизос, С. (2014). «Термопоромеханика химически активных ползущих разломов: 2. Переходные соображения». Журнал геофизических исследований: твердая Земля. 119 (6): 4583–4605. Bibcode:2014JGRB..119.4583V. Дои:10.1002 / 2013JB010071.
  27. ^ Poulet, T .; Veveakis, E .; Regenauer-Lieb, K .; Юэн, Д. А. (2014). «Термопоромеханика химически активных ползущих разломов: 3. Роль серпентинита в эпизодических последовательностях тремора и скольжения и переходе к хаосу». Журнал геофизических исследований: твердая Земля. 119 (6): 4606–4625. Bibcode:2014JGRB..119.4606P. Дои:10.1002 / 2014JB011004.

внешняя ссылка