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Terremoto de supercizallamiento

En sismología , un terremoto de supercizallamiento es un terremoto en el que la propagación de la ruptura a lo largo de la superficie de la falla se produce a velocidades superiores a la velocidad de la onda de corte sísmica (onda S). Esto provoca un efecto análogo a un estampido sónico . [1]

Velocidad de propagación de la ruptura

Durante los eventos sísmicos a lo largo de una superficie de falla, el desplazamiento se inicia en el foco y luego se propaga hacia afuera. Típicamente, para grandes terremotos, el foco se encuentra hacia un extremo de la superficie de deslizamiento y gran parte de la propagación es unidireccional (por ejemplo, los terremotos de Sichuan de 2008 y del Océano Índico de 2004 ). [2] Estudios teóricos en el pasado han sugerido que el límite superior para la velocidad de propagación es el de las ondas de Rayleigh , aproximadamente 0,92 de la velocidad de la onda de corte. [3] Sin embargo, se ha reportado evidencia de propagación a velocidades entre valores de ondas S y ondas compresivas (ondas P) para varios terremotos [4] [5] de acuerdo con estudios teóricos y de laboratorio que respaldan la posibilidad de propagación de ruptura en este rango de velocidad. [6] [7] Estudios sistemáticos indican que la ruptura supercortante es común en grandes terremotos de deslizamiento. [8]

Aparición

Grietas de modo I, modo II y modo III.

Se han observado evidencias de propagación de rupturas a velocidades mayores que las velocidades de onda S esperadas para la corteza circundante en varios terremotos grandes asociados con fallas de desgarre . Durante el desgarre, el componente principal de la propagación de la ruptura será horizontal, en la dirección del desplazamiento, como una grieta de corte de Modo II (en el plano). Esto contrasta con una ruptura de desgarre-desgarre donde la dirección principal de propagación de la ruptura será perpendicular al desplazamiento, como una grieta de corte de Modo III (antiplana). Los estudios teóricos han demostrado que las grietas de Modo III están limitadas a la velocidad de la onda de corte, pero que las grietas de Modo II pueden propagarse entre las velocidades de las ondas S y P [9] y esto puede explicar por qué no se han observado terremotos de supercizallamiento en fallas de desgarre-desgarre.

Inicio de la ruptura por supercizallamiento

El rango de velocidad de ruptura entre las ondas de Rayleigh y las ondas de corte sigue siendo prohibido para una grieta de Modo II (una buena aproximación a una ruptura por deslizamiento de rumbo). Esto significa que una ruptura no puede acelerarse desde la velocidad de Rayleigh hasta la velocidad de onda de corte. En el mecanismo de "Burridge-Andrews", la ruptura por supercorte se inicia en una ruptura "hija" en la zona de alto esfuerzo cortante desarrollado en la punta de propagación de la ruptura inicial. Debido a esta zona de alto esfuerzo, esta ruptura hija puede comenzar a propagarse a velocidad de supercorte antes de combinarse con la ruptura existente. [10] La ruptura experimental de grietas por corte, utilizando placas de un material fotoelástico , ha producido una transición de una ruptura sub-Rayleigh a una ruptura por supercorte mediante un mecanismo que "cualitativamente se ajusta al conocido mecanismo de Burridge-Andrews". [11]

Efectos geológicos

Se cree que las altas tasas de deformación esperadas cerca de las fallas que se ven afectadas por la propagación de supercizallamiento generan lo que se describe como rocas pulverizadas. La pulverización implica el desarrollo de muchas microfisuras pequeñas a una escala menor que el tamaño de grano de la roca , al tiempo que se preserva la estructura anterior , bastante distinta de la brechificación y cataclasis normales que se encuentran en la mayoría de las zonas de falla. Se han reportado rocas de este tipo hasta a 400 m de distancia de grandes fallas de desgarre, como la falla de San Andrés. El vínculo entre el supercizallamiento y la aparición de rocas pulverizadas está respaldado por experimentos de laboratorio que muestran que se necesitan tasas de deformación muy altas para causar una fracturación tan intensa. [12]

Ejemplos

Observado directamente

Inferido

Véase también

Referencias

  1. ^ Levy D. (2 de diciembre de 2005). «Un siglo después del terremoto de 1906, los geofísicos revisan el «Gran Terremoto» y presentan un nuevo modelo». Nota de prensa . Universidad de Stanford. Archivado desde el original el 29 de enero de 2008 . Consultado el 12 de junio de 2008 .
  2. ^ McGuire JJ, Zhao L. y Jordan TH (2002). "Predominio de la ruptura unilateral para un catálogo global de grandes terremotos" (PDF) . Boletín de la Sociedad Sismológica de América . 92 (8): 3309–3317. Bibcode :2002BuSSA..92.3309M. doi :10.1785/0120010293.
  3. ^ Broberg KB (1996). "¿Qué tan rápido puede desarrollarse una grieta?". Ciencia de los materiales . 32 : 80–86. doi :10.1007/BF02538928. S2CID  120086779.
  4. ^ ab Archuleta,RJ 1984. Un modelo de fallas para el terremoto del Valle Imperial de 1979, J. Geophys. Res., 89, 4559–4585.
  5. ^ Ellsworth, WL y Celebi, M. 1999. Historias temporales de desplazamiento de campo cercano del terremoto de magnitud 7,4 en Kocaeli (Izimit), Turquía, del 17 de agosto de 1999, Am. Geophys. Union, Reunión de otoño, Supl. 80, F648.
  6. ^ Okubo PG (1989). "Modelado dinámico de ruptura con relaciones constitutivas derivadas de laboratorio". Revista de investigación geofísica . 94 (B9): 12321–12335. Código Bibliográfico :1989JGR....9412321O. doi :10.1029/JB094iB09p12321.
  7. ^ Rosakis AJ; Samudrala O.; Coker D. (1999). "Las grietas se forman más rápido que la velocidad de la onda transversal". Science . 284 (5418): 1337–1340. Bibcode :1999Sci...284.1337R. doi :10.1126/science.284.5418.1337. PMID  10334984. S2CID  29883938.
  8. ^ Wang, Dun; Mori, Jim; Koketsu, Kazuki (15 de abril de 2016). "Propagación rápida de rupturas para grandes terremotos de deslizamiento". Earth and Planetary Science Letters . 440 : 115–126. Código Bibliográfico :2016E&PSL.440..115W. doi :10.1016/j.epsl.2016.02.022. ISSN  0012-821X.
  9. ^ Scholz, Christopher H. (2002). La mecánica de los terremotos y las fallas . Cambridge University Press. pp. 471. ISBN 978-0-521-65540-8.
  10. ^ Rosakis, AJ; Xia, K.; Lykotrafitis, G.; Kanamori, H. (2009). "Ruptura dinámica por corte en interfaces de fricción: velocidad, direccionalidad y modos". En Kanamori H. y Schubert G. (ed.). Sismología sísmica . Tratado de geofísica. Vol. 4. Elsevier . págs. 11–20. doi :10.1016/B978-0-444-53802-4.00072-5. ISBN . 9780444534637.
  11. ^ Xia, K.; Rosakis, AJ; Kanamori, H. (2005). "Transición de supercizallamiento y sub-Rayleigh a supercizallamiento observada en experimentos de terremotos de laboratorio" (PDF) . Técnicas experimentales . Consultado el 28 de abril de 2012 .
  12. ^ Doan M.-L.; Gary G. (2009). "Pulverización de rocas a alta tasa de deformación cerca de la falla de San Andrés" (PDF) . Nature Geoscience . 2 (10): 709–712. Bibcode :2009NatGe...2..709D. doi :10.1038/ngeo640.
  13. ^ ab [1] Archivado el 14 de febrero de 2006 en Wayback Machine Bouchon, M., M.-P. Bouin, H. Karabulut, MN Toksöz, M. Dietrich y AJ Rosakis (2001), ¿Qué tan rápida es la ruptura durante un terremoto? Nuevos conocimientos a partir de los terremotos de Turquía de 1999, Geophys. Res. Lett., 28(14), 2723–2726.]
  14. ^ Bouchon M.; Vallee M. (2003). "Observación de una ruptura supercortante prolongada durante el terremoto de Kunlunshan de magnitud 8,1". Science . 301 (5634): 824–826. Bibcode :2003Sci...301..824B. doi :10.1126/science.1086832. PMID  12907799. S2CID  26437293.
  15. ^ ab Walker, KT; Shearer PM (2009). "Iluminando las velocidades de ruptura casi sónicas de los terremotos de deslizamiento de rumbo intracontinentales de Kokoxili Mw 7.8 y falla Denali Mw 7.9 con imágenes de retroproyección de onda P global". Journal of Geophysical Research . 114 (B02304): B02304. Bibcode :2009JGRB..114.2304W. doi : 10.1029/2008JB005738 .
  16. ^ Dunham EM; Archuleta RJ (2004). "Evidencia de un transitorio de supercizallamiento durante el terremoto de la falla de Denali de 2002" (PDF) . Boletín de la Sociedad Sismológica de América . 92 (6B): S256–S268. Código Bibliográfico :2004BuSSA..94S.256D. doi :10.1785/0120040616.
  17. ^ Zhu, ShouBiao; YUAN, Jie (5 de mayo de 2018). "Mecanismo físico del daño sísmico extremadamente grave en el área de Beichuan causado por el gran terremoto de Wenchuan de 2008". Revista china de geofísica (en chino). 61 (5): 1863–1873. doi :10.6038/cjg2018M0111.
  18. ^ Wang, D.; Mori J. (2012). "El terremoto de 2010 en Qinghai, China: un terremoto moderado con ruptura por supercizallamiento". Boletín de la Sociedad Sismológica de América . 102 (1): 301–308. Código Bibliográfico :2012BuSSA.102..301W. doi :10.1785/0120110034 . Consultado el 24 de abril de 2012 .[ enlace muerto permanente ]
  19. ^ Wang D., Mori J. Uchide T. (2012). "Ruptura por supercizallamiento en fallas múltiples en el terremoto de magnitud 8,6 ocurrido en la costa norte de Sumatra, Indonesia, el 11 de abril de 2012". Geophysical Research Letters . 39 (21): L21307. Código Bibliográfico :2012GeoRL..3921307W. doi : 10.1029/2012GL053622 .
  20. ^ Yue H., Lay T. Freymuller J.; et al. (2013). "Supershear rupture of the 5 January 2013 Craig, Alaska (Mw 7.5) terremoto". Revista de investigación geofísica . 108 (11): 5903–5919. Código Bibliográfico :2013JGRB..118.5903Y. doi :10.1002/2013JB010594. S2CID  3754158.
  21. ^ Wang, Dun; Kawakatsu, Hitoshi; Mori, Jim; Ali, Babar; Ren, Zhikun; Shen, Xuelin (marzo de 2016). "Análisis de retroproyección de cuatro conjuntos regionales para la ruptura sobre una falla curvada: el terremoto de Pakistán de magnitud 7,7 del 24 de septiembre de 2013". Revista de investigación geofísica: Tierra sólida . 121 (3): 1948–1961. Código Bibliográfico :2016JGRB..121.1948W. doi : 10.1002/2015JB012168 . S2CID  130332801.
  22. ^ Evangelidis CP (2014). "Imágenes de ruptura por supercizallamiento para el terremoto de 2014 M w 6.9 en el norte del Egeo mediante retroproyección de formas de onda de movimiento intenso". Geophysical Research Letters . 42 (2): 307–315. Bibcode :2015GeoRL..42..307E. doi : 10.1002/2014GL062513 .
  23. ^ Sangha S.; Peltzer G.; Zhang A.; Meng L.; Liang C.; Lundgren P.; Fielding E. (2017). "La geometría de falla del terremoto de 2015, Mw7.2 en Murghab, Tayikistán, controla la propagación de la ruptura: perspectivas a partir de datos sismológicos e InSAR". Earth and Planetary Science Letters . 462 : 132–141. Código Bibliográfico :2017E&PSL.462..132S. doi : 10.1016/j.epsl.2017.01.018 .
  24. ^ Hicks, Stephen P.; Okuwaki, Ryo; Steinberg, Andreas; Rychert, Catherine A.; Harmon, Nicholas; Abercrombie, Rachel E.; Bogiatzis, Petros; Schlaphorst, David; Zahradnik, Jiri; Kendall, J-Michael; Yagi, Yuji (10 de agosto de 2020). "Ruptura supercortante retropropagada en el terremoto de falla transformante Romanche de 2016 Mw 7,1". Nature Geoscience . 13 (9): 647–653. Bibcode :2020NatGe..13..647H. doi :10.1038/s41561-020-0619-9. hdl : 10044/1/81170 . ISSN  1752-0894. Número de identificación del sujeto  221111789.
  25. ^ Kehoe, HL; Kiser, ED (9 de abril de 2020). "Evidencia de una transición de supercizallamiento a través de un paso de falla". Geophysical Research Letters . 47 (10). Código Bibliográfico :2020GeoRL..4787400K. doi : 10.1029/2020GL087400 .
  26. ^ Chuang Cheng; Dun Wang (2020). "Imágenes del proceso de ruptura del terremoto de magnitud 7,5 en la isla Swan, Honduras, del 10 de enero de 2018". Earthquake Science . 33 (4): 194–200. Código Bibliográfico :2020EaSci..33..194C. doi : 10.29382/eqs-2020-0194-03 . S2CID  241109747.[ enlace muerto permanente ]
  27. ^ Bao, Han; Ampuero, Jean-Paul; Meng, Lingsen; Fielding, Eric J.; Liang, Cunren; Milliner, Christopher WD; Feng, Tian; Huang, Hui (4 de febrero de 2019). "Ruptura de supercizallamiento temprana y persistente del terremoto de Palu de magnitud 7,5 de 2018" (PDF) . Nature Geoscience . 12 (3): 200–205. Código Bibliográfico :2019NatGe..12..200B. doi :10.1038/s41561-018-0297-z. S2CID  133771692.
  28. ^ Tadapansawut, Tira; Okuwaki, Ryo; Yagi, Yuji; Yamashita, Shinji (16 de enero de 2021). "Proceso de ruptura del terremoto del Caribe de 2020 a lo largo de la falla transformada de Oriente, que involucra ruptura por supercorte y complejidad geométrica de la falla" (PDF) . Cartas de investigación geofísica . 48 (1). Código Bib : 2021GeoRL..4890899T. doi : 10.1029/2020GL090899. S2CID  230613656.
  29. ^ Xu Zhang; Wanpeng Feng; Hailin Du; Sergey Samsonov; Lei Yi (2022). "Ruptura de supercizallamiento durante el terremoto de 2021 de magnitud 7,4 en Maduo, China". Geophysical Research Letters . 49 (6). Código Bibliográfico :2022GeoRL..4997984Z. doi : 10.1029/2022GL097984 . S2CID  247485288.
  30. ^ Rosakis, A.; Abdelmaguid, M.; Elbanna, A. (17 de febrero de 2023). "Evidencia de una transición temprana de supercortante en el terremoto de 7,8 Mw de Kahramanmaraş en Turquía del 6 de febrero de 2023 a partir de registros de campo cercano". Impresiones electrónicas de Eartharxiv . arXiv : 2302.07214 . Código Bib : 2023EaArX...X5W95GR. doi :10.31223/X5W95G.
  31. ^ Melgar, Diego; Taymaz, Tuncay; Ganas, Atanasio; Crowell, Brendan; Öcalan, Taylan; Kahraman, Metin; Tsironi, Varvara; Yolsal-Çevikbilen, Seda; Valkaniotis, Sotiris; Irmak, Tahir Serkan; Eken, atún; Erman, Ceyhún; Özkan, Berkán; Dogan, Ali Hasan; Altuntaş, Cemali (2023). "Roturas de sub y supercizallamiento durante el doblete del terremoto de 2023 Mw 7,8 y Mw 7,6 en el sureste de Türkiye". Sísmica . 2 (3). doi : 10.26443/seismica.v2i3.387 . S2CID  257520761.
  32. ^ Song, S. Beroza, GC y Segall, P. 2005. Evidencia de ruptura por supercizallamiento durante el terremoto de San Francisco de 1906. Eos.Trans.AGU, 86(52), Fall Meet.Suppl., Resumen S12A-05
  33. ^ Zhongwen Zhan; Peter M. Shearer; Hiroo Kanamori (2015). "Ruptura por supercorte en el terremoto profundo de Okhotsk de 6,7 Mw del 24 de mayo de 2013: evidencia adicional de estaciones sísmicas regionales". Cartas de investigación geofísica . 42 (19): 7941–7948. Código Bib : 2015GeoRL..42.7941Z. doi : 10.1002/2015GL065446 . S2CID  26550100.
  34. ^ "M 7.2 - 16 km OSO de Uglegorsk, Rusia". terremoto.usgs.gov . Consultado el 20 de agosto de 2021 .
  35. ^ "Investigadores encuentran evidencia de un terremoto profundo y ultrarrápido". Phys.org. 10 de julio de 2014. Consultado el 10 de julio de 2014 .

Lectura adicional

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