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
