Eduscience

Eduscience

Czym jest sekwencja sejsmiczna?


U podnóża Himalajów trwa obecnie sekwencja wstrząsów następczych po tragicznym trzęsieniu ziemi o magnitudzie 7.8, które wystąpiło w Nepalu w dniu 25 kwietnia 2015 roku.

Jak dotąd najsilniejszy z wstrząsów miał magnitudę 7.3 (Rys. 1), a w sumie od wstrząsu głównego zanotowano ponad 100 wstrząsów następczych o magnitudzie większej od 2.5 (Rys. 2).

Rys. 1. Lokalizacja wstrząsu głównego i najsilniejszego wstrząsu następczego w Nepalu (12 maja 2015 roku). Źródło: Wikipedia, autor oryginału: Uwe Dedering, Modyfikacje Grzegorz Lizurek.


Rys. 2. Lokalizacja trzęsień ziemi o m>2,5 w Nepalu, które nastąpiły po zjawisku z 25 kwietnia do 12 maja 2015. Źródło USGS.


Jak długo mogą trwać wstrząsy następcze po dużym trzęsieniu ziemi?

W lutym 2015 roku w okolicy Japonii zanotowano trzęsienie ziemi o magnitudzie 6.8, które było wstrząsem następczym trzęsienia ziemi z 11 marca 2011 roku o magnitudzie 9. To wielkie trzęsienie ziemi spowodowało powstanie tragicznego w skutkach tsunami (Fot. 1, Rys. 4), ale jego wpływ na procesy w skorupie ziemskiej się nie zakończył, ponieważ sekwencja wstrząsów następczych po prawie 4 latach ciągle trwa. W celu lepszego zrozumienia, dlaczego tak się dzieje trzeba najpierw poznać, czym jest sekwencja sejsmiczna. Na sekwencję składają się wstrząsy poprzedzające (foreshocks), wstrząs główny (mainshock) i wstrząsy następcze (aftershocks). Wstrząsy poprzedzające wstrząs główny to słabsze trzęsienia ziemi, które zlokalizowane są blisko epicentrum wstrząsu głównego i występują w dosyć krótkim czasie przed jego wystąpieniem. Nie każdy wstrząs główny ma wstrząsy poprzedzające. Wstrząs główny to najsilniejsze zjawisko w sekwencji, po którym prawie zawsze następuje seria wstrząsów następczych. Te z kolei są słabsze od wstrząsu głównego i występują w odległości od 1 do 2 długości rozrywu, który spowodował wstrząs główny. Generalna zależność jest taka, że im większy wstrząs główny tym występuje więcej wstrząsów następczych i o większej magnitudzie oraz dłużej ta seria trwa. W bardziej naukowy sposób wstrząsy następcze i zależność ich liczby w czasie po wstrząsie głównym opisuje tzw. prawo Omori, które obecnie funkcjonuje w postaci zmodyfikowanej przez Tokuji Utsu w 1961 roku:gdzie K, c oraz p to stałe, t to czas jaki upłynął od wstrząsu głównego a N to liczba wstrząsów następczych. Stałe K i c zależą od charakterystyki danego regionu i sekwencji, a stała p zazwyczaj zawiera się pomiędzy 0,7 a 1,5. Graficzna ilustracja tej zależności jest pokazana poniżej (Rys. 3).

Ryc. 3. Zależność liczby wstrząsów następczych od czasu, który upłynął od wstrząsu głównego.

Oryginalnie Fusakichi Omori stworzył tą zależność w 1894 roku na podstawie obserwacji liczby wstrząsów następczych w Japonii i wykładnik p miał wartość 1.

Ważne jest, że zmniejszanie się liczby wstrząsów nie oznacza zmniejszania się ich magnitudy. Według prawa Båth'a różnica w magnitudzie pomiędzy najsilniejszym wstrząsem następczym a wstrząsem głównym nie może być mniejsza od 1.1. Z tego powodu jeśli sekwencja trwa długo, to możliwe jest wystąpienie silnego trzęsienia ziemi będącego wstrząsem następczym w tym samym rejonie nawet po kilku latach od wstrząsu głównego. Właśnie z takimi przypadkami mamy do czynienia u wybrzeży Japonii 16 lutego 2015. Natomiast, co ciekawe wstrząs z Nepalu stanowi odstępstwo od reguły Båth'a, co zapewne nie umknie uwadze naukowców i być może przyczyni się do lepszego poznania fizyki trzęsień ziemi.


Tekst: dr Grzegorz Lizurek


Źródła:

http://www.theatlantic.com/technology/archive/2015/02/the-ghost-of-earthquakes-past/385607/

http://earthquake.usgs.gov/learn/glossary/

http://en.wikipedia.org/wiki/Aftershock

Galeria zdjęć

Wakacyjna lektura dla nauczycieli

Zachęcamy do wpisania na swoją wakacyjną listę lektur dwóch nowych raportów dotyczących edukacji przyrodniczej. To idealne lektury letnie dla tych wszystkich, którzy zainteresowani są nauczaniem STEM oraz wykorzystaniem gier w nauczaniu!

Czytaj więcej