Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cơ chế động lực của biến dạng sau động đất theo các sự kiện lớn: Nghiên cứu trường hợp động đất Chi-Chi năm 1999 ở Đài Loan, Trung Quốc
Tóm tắt
Cơ chế của biến dạng sau động đất liên quan đến các trận động đất mạnh là rất quan trọng trong địa động lực học, và có lẽ sự trượt sau hoặc sự thoái mã viscoelastic là nguyên nhân chịu trách nhiệm cho biến dạng sau động đất. Trận động đất Chi-Chi năm 1999 ở Đài Loan, Trung Quốc xảy ra tại khu vực có mật độ trạm quan sát GPS dày đặc nhất thế giới. Dữ liệu GPS chưa từng có cung cấp một cơ hội đặc biệt để nghiên cứu các quá trình vật lý của biến dạng sau động đất. Ở đây, chúng tôi giả định rằng sự tương tác của sự thoái mã viscoelastic, trượt sau, sự sụp đổ của vùng đứt gãy, sự phục hồi poroelastic, dòng chảy của các chất lỏng ngầm, và tất cả những yếu tố này kết hợp lại góp phần vào sự dịch chuyển bề mặt theo sau chấn động chính. Để hiểu bản chất của biến dạng sau động đất sau sự kiện mạnh, sự sụp đổ vùng đứt gãy, sự phục hồi poroelastic, dòng chảy của các chất lỏng ngầm, và v.v. được thể hiện tương đương bằng các biến đổi của tính chất môi trường tiêu điểm. Do đó, sự thoái mã viscoelastic, trượt sau, và các biến đổi của các tính chất môi trường tiêu điểm tương đương được suy diễn thông qua việc áp dụng dữ liệu đo lường chuỗi tạm thời GPS với phương pháp phần tử hữu hạn viscoelastic. Phân bố tỷ lệ trượt sau dọc theo đứt gãy và sự phát triển trượt sau theo thời gian được thu được qua phương pháp suy diễn. Hơn nữa, kết quả sơ bộ cho thấy độ nhớt của lớp vỏ dưới và lớp manti trên trong khu vực Đài Loan lần lượt là 2.7×1018 và 4.2×1020 Pa·s. Hơn nữa, kết quả suy diễn cho thấy rằng trượt sau góp phần vào biến dạng sau động đất chiếm 44.6% trong 450 ngày sau trận động đất Chi-Chi, với 34.7% do sự thoái mã nhớt và 20.7% do các yếu tố khác như sự sụp đổ vùng đứt gãy, sự phục hồi poroelastic và dòng chảy của chất lỏng.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Brown L, Reilinger R, Holdahl S, et al. Postseismic crustal uplift near anchorage, Alaska. J Geophys Res, 1977, 82(23): 3369–3378
Wahr J, Wyss M. Interpretation of postseismic deformation with a viscoelastic relaxation model. J Geophys Res, 1980, 85(B11): 6471–6477
Reilinger R. Evidence for postseismic viscoelastic relaxation following the 1959 M=7.5 Hebgen Lake, Montana, earthquake. J Geophys Res, 1986, 91(B9): 9488–9494
Savage J C, Lisowski M, Svarc J L. Postseismic deformation following the 1989 (M=7.1) Loma Prieta, California, earthquake. J Geophys Res, 1994, 99(B7): 13757–13765
Bürgmann R, Segall P, Lisowski M, et al. Postseismic strain following the 1989 Loma Prieta earthquake from GPS and leveling measurements. J Geophys Res, 1997, 102(B3): 4933–4955
Kenner S J, Segall P. Postseismic deformation following the 1906 San Francisco earthquake. J Geophys Res, 2000, 105(B6): 13195–13209
Ueda H, Ohtake M, Sato H. Postseismic crustal deformation following the 1993 Hokkaido Nanseioki earthquake, northern Japan: Evidence for a low-viscosity zone in the uppermost mantle. J Geophys Res, 2003, 108(B3), doi: 10.1029/2002JB002067
Fialko Y. Evidence of fluid-filled upper crust from observations of postseismic deformation due to the 1992 M w7.3 Landers earthquake. J Geophys Res, 2004, 109: B08401, doi: 10.1029/2004JB002985
Zhu S B, Cai Y E. Inversion of viscous properties of crust and mantle from the GPS temporal series measurements. Chin J Geophys, 2006, 49(3): 771–777
Paul J, Lowry A R, Bilham R, et al. Postseismic deformation of the Andaman Islands following the 26 December, 2004 Great Sumatra-Andaman earthquake. Geophys Res Lett, 2007, 34: L19309, doi: 10.1029/2007GL031024
Miyazaki S, Larson K M. Coseismic and early postseismic slip for the 2003 Tokachi-oki earthquake sequence inferred from GPS data. Geophys Res Lett, 2008, 35: L04302, doi: 10.1029/2007GL032309
Deng J, Gurnis M, Kanamori H, et al. Viscoelastic flow in the lower crust after the 1992 Landers, California, earthquake. Science, 1998, 282: 1689–1692
Hu Y, Wang K, He J, et al. Three-dimensional viscoelastic finite element model for postseismic deformation of the great 1960 Chile earthquake. J Geophys Res, 2004, 109: B12403, doi: 10.1029/2004JB003163
Marone C J, Scholz C H, Bilham R. On the mechanics of earthquake afterslip. J Geophys Res, 1991, 96: 8441–8452
Shen Z, Jackson D D, Feng Y, et al. Postseismic deformation following the Landers earthquake, California, 28 June 1992. Bull Seism Soc Am, 1994, 84(3): 780–791
Savage J C, Svarc J L. Postseismic deformation associated with the 1992 M w=7.3 Landers earthquake, southern California. J Geophys Res, 1997, 102: 7565–7577
Ueda H, Ohtake M, Sato H. Afterslip on the plate interface following the 1978 Miyagi-Oki, Japan, earthquake, as revealed from geodetic measurement data. Tectonophysics, 2001, 338: 45–57
Hsu Y J, Bechor N, Segall P, et al. Rapid afterslip following the 1999 Chi-Chi, Taiwan Earthquake. Geophys Res Lett, 2002, 29(16), doi: 10.1029/2002GL014967
Yu S B, Hsu Y J, Kuo L C, et al. GPS measurement of postseismic deformation following the 1999 Chi-Chi, Taiwan, earthquake. J Geophys Res, 2003, 108, doi: 10.1029/2003JB002396
Peltzer G, Rosen P, Rogez F, et al. Postseismic rebound in fault step over caused by pore fluid flow. Science, 1996, 273: 1202–1204
Peltzer G, Rosen P, Rogez F. Poroelastic rebound along the Landers 1992 earthquake surface rupture. J Geophys Res, 1998, 103(B12): 30131–30145
Pollitz F F, Wicks C, Thatcher W. Mantle flow beneath a continental strike-slip fault: Postseismic deformation after the 1999 Hector Mine earthquake. Science, 2001, 293: 1814–1818
Jónsson S, Segall P, Pedersen R, et al. Post-earthquake ground movements correlated to pore-pressure transients. Nature, 2003, 424: 179–183
Perfettini H, Avouac J P. Postseismic relaxation driven by brittle creep: A possible mechanism to reconcile geodetic measurements and the decay rate of aftershocks, application to the Chi-Chi earthquake, Taiwan. J Geophys Res, 2004, 109: B02304, doi: 10.1029/2003JB002488
Savage J C. Postseismic relaxation associated with transient creep rheology. J Geophys Res, 2007, 112: B05412, doi: 10.1029/2006JB004688
Wang Y B, Wang Y, Li J C, et al. Characteristics of ground ruptures caused by the 1999 M7.3 earthquake of Jiji, Taiwan (in Chinese). Seism Geol, 2000, 22(2): 97–103
Shieh C F, Sheu S Y, Shih R C. Correlation between surface damage and the coseismic displacement and stress relaxation of the 1999 Chi-Chi earthquake. Geophys Res Lett, 2001, 28: 3381–3384
Chen K C, Huang B S, Wang J H, et al. Conjugate thrust faulting associated with the 1999 Chi-Chi, Taiwan, earthquake sequence. Geophys Res Lett, 2002, 29(8): 1277, doi: 10.1029/2001GL014250
Wang C Y, Douglas S D, Wang C H, et al. Field relations among coseismic ground motion, water level change and liquefaction for the 1999 Chi-Chi (M w = 7.5) earthquake, Taiwan. Geophys Res Lett, 2003, 30(17), doi: 10.1029/2003GL017601, 2003
Wang J H. Energy release and heat generation during the 1999 M s7.6 Chi-Chi, Taiwan, earthquake. J Geophys Res, 2006, 111: B11312, doi: 10.1029/2005JB004018, 2006
Chen C H, Wang W H, Teng T L. 3D velocity structure around the source area of the 1999 Chi-Chi, Taiwan, earthquake: Before and after the mainshock. Bull Seism Soc Am, 2001, 91(5): 1013–1027
Savage J C. Equivalent strike-slip earthquake cycles in half-space and lithosphere-asthenosphere Earth models. J Geophys Res, 1990, 95: 4873–4879
Hearn E H, Burgmann R, Reilinger R E. Dynamics of Izmit earthquake postseismic deformation and loading of the Duzce earthquake hypocenter. Bull Seism Soc Am, 2002, 92: 172–193
Yu S B, Kuo L C, Hsu Y J, et al. Preseismic deformation and coseismic displacements associated with the 1999 Chi-Chi, Taiwan, earthquake. Bull Seism Soc Am, 2001, 91(5): 995–1012
Johnson K M, Segall P. Imaging the ramp-decollement geometry of the Chelungpu fault using coseismic GPS displacements from the 1999 Chi-Chi, Taiwan earthquake. Tectonophysics, 2004, 378: 123–139
Yen H Y, Yeh Y H, Wu F T. Two-dimensional crustal structures of Taiwan from gravity data. Tectonics, 1998, 17(1): 104–111
Lin A T, Watts A B. Origin of the West Taiwan basin by orogenic loading and flexure of a rifted continental margin. J Geophys Res, 2002, 107(B9): 2185, doi: 10.1029/2001JB000669
Dziewonski A M, Anderson D L. Preliminary reference Earth model. Phys Earth Planet Inter, 1981, 25: 297–356
Lee J C, Chu T, Angelier J, et al. Geometry and structure of northern surface ruptures of the 1999 M w=7.6 Chi-Chi Taiwan earthquake: Influence from inherited fold belt from inherited fold belt structures. J Struct Geol, 2002, 24: 173–192
Guo Z F, Wu X S, Yu L, et al. Structural integrality analysis of rocket grain of base bleed-rocket compound extended range projectile (in Chinese). J Balisti, 2003, 15(2): 34–38
Zhou G Q, Liu X M. Theory of Viscoelasticity (in Chinese). Hefei: University of Science and Technology of China Press, 1996
Yu S B, Chen H Y, Kuo L C. Velocity field of GPS stations in the Taiwan area. Tectonophysics, 1997, 274: 41–59
Dondurur D, Sar C. A Fortran 77 computer code for damped least-squares inversion of Slingram electromagnetic anomalies over thin tabular conductors. Comput Geosci, 2004, 30: 591–599
Honn K, Chen W P. The Chi-Chi earthquake sequence: Active, out-of-sequence thrust faulting in Taiwan. Science, 2000, 288: 2346–2349
Lin C H. Thermal modeling of continental subduction and exhumation constrained by heat flow and seismicity in Taiwan. Tectonophysics, 2000, 324: 189–201