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地震学では、超せん断地震とは、断層面に沿った破壊の伝播が地震せん断波（S波）速度を超える速度で起こる地震のことである。これにより、ソニックブームに類似した効果が生じる。[1]
破壊伝播速度
断層面に沿った地震が発生すると、震源で変位が始まり、その後外側に伝播します。通常、大地震の場合、震源はすべり面の一端にあり、伝播の多くは一方向です（例：2008年四川地震、2004年インド洋地震）。[2]過去の理論的研究では、伝播速度の上限はレイリー波の速度、つまり剪断波速度の約0.92であると示唆されています。[3]しかし、いくつかの地震ではS波と圧縮波（P波）の間の速度で伝播したという証拠が報告されており[4] [5]、この速度範囲で破壊が伝播する可能性を支持する理論的研究と実験室研究と一致しています。[6] [7]体系的な研究は、超剪断破壊が大規模な横ずれ地震で一般的であることを示しています。[8]
発生
横ずれ断層に関連するいくつかの大地震では、周囲の地殻で予想されるS波速度よりも速い速度で破壊が伝播した証拠が観測されている。横ずれ断層では、破壊伝播の主な要素は水平方向、つまり変位の方向であり、モードII（面内）せん断亀裂となる。これは、モードIII（面外）せん断亀裂のように、破壊伝播の主な方向が変位に対して垂直となる縦ずれ断層とは対照的である。理論的研究によると、モードIIIの亀裂はせん断波速度に制限されるが、モードIIの亀裂はS波速度とP波速度の間で伝播できることが示されており[9]、これが縦ずれ断層で超せん断地震が観測されていない理由を説明できるかもしれない。
超せん断破壊の開始
レイリー波とせん断波の間の破壊速度範囲は、モード II の亀裂 (横ずれ破壊によく近似) では依然として禁止されています。つまり、破壊はレイリー速度からせん断波速度まで加速できません。「バーリッジ-アンドリュース」メカニズムでは、超せん断破壊は、最初の破壊の伝播先端で発生した高せん断応力領域での「娘」破壊で開始されます。この高応力領域のため、この娘破壊は、既存の破壊と結合する前に超せん断速度で伝播を開始できます。[10]光弾性材料のプレートを使用した実験的なせん断亀裂破壊は、「定性的によく知られているバーリッジ-アンドリュース メカニズムに準拠する」メカニズムによって、サブレイリー破壊から超せん断破壊への移行を生み出しました。[11]
地質学的影響
超剪断伝播の影響を受ける断層付近で予想される高いひずみ率は、いわゆる粉砕岩を生成すると考えられています。粉砕は、初期の組織を保存しながら、岩石の粒径よりも小さいスケールで多数の小さなマイクロクラックを発達させることを伴い、ほとんどの断層帯で見られる通常の破砕やカタクラシスとはまったく異なります。このような岩石は、サンアンドレアス断層などの大きな横ずれ断層から最大 400 m 離れた場所でも報告されています。超剪断と粉砕岩の発生との関連は、このような激しい破砕を引き起こすには非常に高いひずみ率が必要であることを示す実験室実験によって裏付けられています。[12]
例
直接観察
- 1999年イズミット地震、マグニチュードMw7.6 、北アナトリア断層帯の横ずれ運動と関連[13]
- 1999年デュズツェ地震、マグニチュードMw7.2 、北アナトリア断層帯の横ずれ運動と関連[13]
- 2001年崑崙地震、マグニチュードMw7.8 、崑崙断層の横ずれ運動と関連[14] [15]
- 2002年デナリ地震、マグニチュードMw7.9 、デナリ断層の横ずれ運動と関連[15] [16]
- 2008年四川地震、マグニチュードMw7.9 、龍門山断層の横ずれ運動と関連[17]
- 2010年玉樹地震、マグニチュードMw6.9 、玉樹断層の横ずれ運動と関連[18]
- 2012年インド洋地震、マグニチュードMw8.6 、複数の断層セグメントでの横ずれを伴う - 海洋リソスフェアで確認された最初の超剪断地震。[19]
- 2013年アラスカ州クレイグ地震、マグニチュードMw7.6 、クイーンシャーロット断層の横ずれと関連- 海洋プレート境界で確認された最初の超剪断現象。[20]
- 2013年バロチスタン地震 Mw7.7は、超剪断破壊速度を伴う湾曲断層の横ずれ運動に関連している。[21]
- 2014年エーゲ海地震、マグニチュードMw6.9、第2サブイベント中に超剪断現象が確認された。[ 22]
- 2015年タジキスタン地震、マグニチュードMw7.2、2つのセグメントで超剪断滑り、それらを結ぶ拘束屈曲部で通常の滑り。[23]
- 2016年ロマンシュ断層帯地震、マグニチュード7.1、赤道大西洋のロマンシュ海トランスフォーム断層における東向きの初期移動段階に続いて西向きの超剪断破壊[24]
- 2017年コマンドルスキー諸島地震、マグニチュードMw7.7、断層ステップオーバーを越えた破壊ジャンプに続いて超剪断遷移が発生した。[ 25]
- 2018年スワン諸島地震（Mw7.5 ）は、 コンパクトな破壊領域と大きな地震時滑りを伴う3つのサブイベントで構成されていました。[26]
- 2018年スラウェシ島地震、マグニチュードMw7.5 、パルコロ断層の横ずれ運動と関連[27]
- 2020年カリブ海地震、マグニチュードMw7.7 、オリエンテ断層の300km区間に沿って震源から西方向に一方的な破壊が伝播し、2回の超剪断破壊が発生した[ 28]
- 2021年マドゥオ地震、チベット高原で発生したマグニチュード7.4の地震。この地震はバヤンハルブロック 内で170kmにわたって両側から破壊された。[29]
- 2023年トルコ・シリア地震、トルコでMw7.8と 7.6の地震。両震源で超剪断破壊が始まり[30] 、後者は最大速度が毎秒4.8km（3.0マイル）に達した[31] 。
推測
- 1906年サンフランシスコ地震、マグニチュードMw7.8 、サンアンドレアス断層 の横ずれ運動と関連[32]
- 1979年インペリアルバレー地震、マグニチュードM w 6.4、インペリアル断層 のずれと関連[4]
- 1990年サハリン地震、マグニチュード7.2 、深さ600km以上の地震で超剪断速度で破壊されたと推定される。[33] [34]
- 2013年オホーツク海地震のマグニチュードMw6.7の 余震は、非常に深い（640キロメートル（400マイル））超せん断波であり、異常に速く、「毎秒8キロメートル（毎秒5マイル）で、その深さでのせん断波速度のほぼ50パーセント速かった。」[35]
参照
参考文献
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さらに読む
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- リチャード・フィッシャー（2009年7月29日）、「地震ブーム：地震の壁を破る」、ニューサイエンティスト
外部リンク
- エリック・ダナムのスーパーシェアダイナミクスに関するウェブページ