断层的热条纹和塌陷可能会改变地震危险性评估

以色列古城苏西塔于公元749年被摧毁。所有指向同一方向的下降列表示损坏是由于死海转换断层上的地震引起的。这个断层的地震历史是世界上最长的之一。

一个多世纪以来,地震学的指导原则一直是,地震按照“地震周期”以半规则间隔重复发生。在该模型中,沿锁定断层逐渐积累的应变在大地震中被完全释放。但是,最近,地震学家意识到地震通常发生在被间隙隔开的星团中,一个研究小组现在认为,震颤复发的可能性取决于星团是否正在进行或结束。

在2019年9月23日,星期一,在凤凰城举行的GSA年会上,西北大学地质科学指导教授塞斯·斯坦(Seth Stein)将提出一种新模型,他和他的合著者相信,该模型可以更好地解释“超级循环”的复杂性在长期地震记录中已经观察到。斯坦因说:“考虑到这一点的一种方法是,断层具有热条纹-地震群-以及坍塌-地震间隙-就像运动队一样。”

斯坦因解释说,在传统的地震周期概念中,大地震的可能性仅取决于自最近一次大地震使系统复位以来所经过的时间。他说,在这种简单情况下,故障只有“短期记忆”。

斯坦说:“唯一重要的是上一次大地震发生的时间。每次发生大事件时,时钟都会重置。”

但他认为,这种模式是不现实的。斯坦说:“我们永远不会根据运动队在上一场比赛中的表现来预测他们的表现。”“本赛季剩下的时间可能会有用得多。”

新的研究表明,某些断层上的地震可能会发生在群中,而相关的危险在很大程度上取决于早期地震中释放出多少应变。

地质学家有时会在古地震记录中看到地震周期模型无法解释的长期模式。斯坦因说,在这些情况下,“在一次大地震之后,并不是所有累积的应变都被释放了,因此这些系统具有我们所谓的“长期记忆”。

为了了解具有长期故障记忆的系统的运行方式,研究人员从50,000年的古地震记录中采样了1300年的窗口(一段时间内,地质学家可能会有记录)。结果表明,地震复发间隔看起来非常不同,这取决于科学家检查了1300年的窗口。

斯坦因说,由于涉及到随机元素,因此当递归间隔看起来是周期性的时,有时会出现窗口,而当它们看起来成簇时,则存在窗口。他说:“但断层并没有改变其性质。”最终,该模型预测地震将释放出大量累积的应变,这时系统将重置并且断层的“条纹”将结束。

根据此长期故障记忆模型,地震发生的可能性由存储在断层上的应变控制。这取决于两个参数:沿着断层的应变累积速率,以及每次大地震后释放出多少应变。斯坦因说:“通常的地震周期模型假设只有最后一次地震才重要,而在新模型中,较早的地震会产生影响,而这段历史会影响未来发生地震的可能性。”他说,大地震发生后,仍然还有很多应变,因此断层将处于高温状态。但是,最终,大部分应变被释放,断层陷落。

斯坦因说,最终,地震危险取决于断层是坍塌还是条痕。他说:“根据您做出的那些假设,您可以使地震发生的概率更高或更低。”

地震学家还没有提出一种令人信服的方法来确定故障是否存在或不存在。结果,斯坦因说:“对地震可能性的估计中存在的不确定性比人们一直想承认的要大得多。”

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