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