Nachbeben - Aftershock

In der Seismologie ist ein Nachbeben ein kleineres Erdbeben , das auf ein größeres Erdbeben im selben Bereich des Hauptschocks folgt und verursacht wird, wenn sich die verschobene Kruste an die Auswirkungen des Hauptschocks anpasst. Große Erdbeben können Hunderte bis Tausende von instrumentell nachweisbaren Nachbeben haben, deren Stärke und Häufigkeit nach bekannten Gesetzen stetig abnehmen . Bei einigen Erdbeben erfolgt der Hauptbruch in zwei oder mehr Schritten, was zu mehreren Hauptschocks führt. Diese sind als Dublett-Erdbeben bekannt und können im Allgemeinen von Nachbeben durch ähnliche Magnituden und nahezu identische seismische Wellenformen unterschieden werden .

Verteilung von Nachbeben

Die meisten Nachbeben sind über den gesamten Bereich des Bruchs lokalisiert und treten entweder entlang der Bruchebene selbst oder entlang anderer Brüche innerhalb des Volumens auf, das von der mit dem Hauptschock verbundenen Belastung beeinflusst wird. Typischerweise werden Nachbeben bis zu einer Entfernung gefunden, die der Bruchlänge von der Verwerfungsebene entspricht.

Das Muster der Nachbeben hilft, die Größe des Bereichs zu bestätigen, der während des Hauptschocks gerutscht ist. Im Fall des Erdbebens im Indischen Ozean 2004 und des Erdbebens in Sichuan 2008 zeigt die Nachbebenverteilung in beiden Fällen, dass das Epizentrum (wo der Bruch begann) an einem Ende des letzten Gleitbereichs liegt, was eine stark asymmetrische Bruchausbreitung impliziert.

Nachbebengröße und Häufigkeit mit der Zeit

Nachbebenraten und -größen folgen mehreren gut etablierten empirischen Gesetzen.

Omoris Gesetz

Die Häufigkeit von Nachbeben nimmt ungefähr mit dem Kehrwert der Zeit nach dem Hauptschock ab. Diese empirische Beziehung wurde erstmals 1894 von Fusakichi Omori beschrieben und ist als Omoris Gesetz bekannt. Es wird ausgedrückt als

${\displaystyle n(t)={\frac {k}{(c+t)}}}$

wobei k und c Konstanten sind, die zwischen Erdbebenfolgen variieren. Eine modifizierte Version von Omoris Gesetz, die heute allgemein verwendet wird, wurde 1961 von Utsu vorgeschlagen .

${\displaystyle n(t)={\frac {k}{(c+t)^{p}}}}$

wobei p eine dritte Konstante ist, die die Abklingrate modifiziert und typischerweise in den Bereich 0,7–1,5 fällt.

Nach diesen Gleichungen nimmt die Rate der Nachbeben mit der Zeit schnell ab. Die Rate der Nachbeben ist proportional zum Kehrwert der Zeit seit dem Hauptbeben und diese Beziehung kann verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit des zukünftigen Auftretens eines Nachbebens abzuschätzen. Unabhängig von der Wahrscheinlichkeit eines Nachbebens am ersten Tag hat also der zweite Tag die Hälfte der Wahrscheinlichkeit des ersten Tages und der zehnte Tag ungefähr 1/10 der Wahrscheinlichkeit des ersten Tages (wenn p gleich 1 . ist). ). Diese Muster beschreiben nur das statistische Verhalten von Nachbeben; die tatsächlichen Zeiten, Anzahlen und Orte der Nachbeben sind stochastisch , neigen aber dazu, diesen Mustern zu folgen. Da es sich um ein empirisches Gesetz handelt, werden die Werte der Parameter durch Anpassung an Daten nach Auftreten eines Hauptschocks erhalten und implizieren in keinem Fall einen spezifischen physikalischen Mechanismus.

Das Utsu-Omori-Gesetz wurde auch theoretisch als Lösung einer Differentialgleichung erhalten, die die Entwicklung der Nachbebenaktivität beschreibt, wobei die Interpretation der Evolutionsgleichung auf der Idee der Deaktivierung der Verwerfungen in der Nähe des Hauptschocks basiert des Erdbebens. Auch das frühere Utsu-Omori-Gesetz wurde aus einem Nukleationsprozess erhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die räumliche und zeitliche Verteilung von Nachbeben in eine räumliche und eine zeitliche Abhängigkeit unterteilen lässt. Und in jüngerer Zeit zeigt ein Modell des doppelten Potenzgesetzes durch die Anwendung einer gebrochenen Lösung der reaktiven Differentialgleichung den Abfall der Zahldichte auf mehrere mögliche Arten, von denen ein besonderer Fall das Utsu-Omori-Gesetz ist.

Båths Gesetz

Das andere Hauptgesetz, das Nachbeben beschreibt, ist als Båth-Gesetz bekannt und besagt, dass der Unterschied in der Stärke zwischen einem Hauptschock und seinem größten Nachbeben ungefähr konstant ist, unabhängig von der Stärke des Hauptschocks, typischerweise 1,1–1,2 auf der Moment-Magnitudenskala .

Gutenberg-Richter-Recht

Gutenberg-Richter-Gesetz für b  = 1

Stärke des Erdbebens in Mittelitalien vom August 2016 (roter Punkt) und Nachbeben (die nach dem hier gezeigten Zeitraum weiterhin auftraten)

Nachbebenfolgen folgen typischerweise auch dem Gutenberg-Richter-Gesetz der Größenskalierung, das sich auf die Beziehung zwischen der Stärke und der Gesamtzahl von Erdbeben in einer Region in einem bestimmten Zeitraum bezieht.

${\displaystyle \!\,N=10^{a-bM}}$

Woher:

• ${\displaystyle N}$ ist die Anzahl der Ereignisse größer oder gleich ${\displaystyle M}$
• ${\displaystyle M}$ ist Größe
• ${\displaystyle a}$und sind Konstanten${\displaystyle b}$

Zusammenfassend gibt es mehr kleine Nachbeben und weniger große Nachbeben.

Wirkung von Nachbeben

Nachbeben sind gefährlich, weil sie normalerweise unvorhersehbar sind, große Ausmaße annehmen und Gebäude, die durch den Hauptschock beschädigt wurden, zum Einsturz bringen können. Größere Erdbeben haben immer größere Nachbeben und die Folgen können Jahre oder sogar länger dauern, insbesondere wenn ein großes Ereignis in einem seismisch ruhigen Gebiet auftritt; siehe zum Beispiel die New Madrid Seismic Zone , wo die Ereignisse noch immer Omoris Gesetz von den Hauptschocks von 1811-1812 folgen. Eine Nachbebensequenz gilt als beendet, wenn die Seismizitätsrate auf ein Hintergrundniveau zurückfällt; dh es kann kein weiterer Abfall der Anzahl von Ereignissen mit der Zeit festgestellt werden.

Die Landbewegung um das New Madrid herum soll nicht mehr als 0,2 mm (0,0079 Zoll) pro Jahr betragen, im Gegensatz zur San-Andreas-Verwerfung, die durchschnittlich bis zu 37 mm (1,5 Zoll) pro Jahr in ganz Kalifornien beträgt. Nachbeben auf der San Andreas werden heute vermutlich nach 10 Jahren erreicht, während Erdbeben in New Madrid fast 200 Jahre nach dem Erdbeben in New Madrid von 1812 als Nachbeben gelten .

Räumlich-zeitliches Gedächtnis und Vorhersage von Erdbeben

Eine kürzlich durchgeführte Studie hat das langfristige zeitliche und räumliche Gedächtnis von Erdbeben zwischen den Ereignissen oberhalb einer bestimmten Stärke nachgewiesen. Die Studie definierte und analysierte langfristige verzögerte bedingte Wahrscheinlichkeiten. Die Studie ergab unter Verwendung von realen Daten rund um den Globus, dass die verzögerten bedingten Wahrscheinlichkeiten ein Langzeitgedächtnis sowohl für die Zeiten zwischen den Ereignissen als auch für die Entfernungen zwischen den Ereignissen zeigen. Es wurde auch festgestellt, dass die Gedächtnisfunktionen der Skalierung gehorchen und mit der Zeit langsam abklingen. Zu einem charakteristischen Zeitpunkt (in der Größenordnung von einem Jahr) geht der Zerfall jedoch in einen schnelleren Zerfall über. Diese Ergebnisse hängen wahrscheinlich mit Nachbeben zusammen, könnten aber dennoch nützlich sein, um Erdbebenvorhersagen zu verbessern. Ein verbessertes ETAS-Modell basierend auf Gedächtnisergebnissen wurde von Zhang et al.

Vorbeben

Einige Wissenschaftler haben versucht, Vorbeben zu verwenden, um bevorstehende Erdbeben vorherzusagen , und hatten mit dem Haicheng-Erdbeben 1975 in China einen ihrer wenigen Erfolge . Auf dem East Pacific Rise zeigen Transformationsstörungen jedoch ein ziemlich vorhersehbares Vorbebenverhalten vor dem wichtigsten seismischen Ereignis. Bewertungen von Daten vergangener Ereignisse und ihre Vorbeben zeigten , dass sie eine geringe Anzahl von Nachbeben und hohe foreshock Raten im Vergleich zu Kontinental haben strike-slip Fehler .

Modellieren

Seismologen verwenden Werkzeuge wie das Epidemic-Type Aftershock Sequence Model (ETAS), um kaskadierende Nachbeben zu untersuchen.

Psychologie

Nach einem großen Erdbeben und Nachbeben haben viele Menschen von "Phantomerdbeben" berichtet, obwohl tatsächlich kein Erdbeben stattfand. Es wird angenommen, dass dieser Zustand, der als "Erdbebenkrankheit" bekannt ist, mit der Reisekrankheit zusammenhängt und normalerweise verschwindet, wenn die seismische Aktivität nachlässt.

Verweise

Externe Links

• Erdbeben-Nachbeben sind nicht das, was sie bei Live Science aussahen