Πώς μεγάλοι μακρινοί σεισμοί μπορούν να επηρεάσουν απομακρυσμένα ρήγματα;
Μεγάλοι, μακρινοί σεισμοί μπορούν να προκαλέσουν μικροσεισμικότητα στην Κόστα Ρίκα;
Για πρώτη φορά στην Κόστα Ρίκα, οι επιστήμονες τεκμηριώνουν ότι οι σεισμοί μπορούν να επικοινωνούν με ρήγματα, ακόμη και σε απόσταση μεγαλύτερη από 1000 χιλιόμετρα.
Όταν χτυπούν μεγάλοι σεισμοί, συμβαίνουν γεγονότα μικρότερου μεγέθους που ονομάζονται μετασεισμοί - αλλά γιατί; Οι μετασεισμοί είναι μια απόκριση σε μια αύξηση των στατικών τάσεων που προκαλούνται από ξαφνική ολίσθηση κατά τη διάρκεια ενός κύριου σεισμού. Αυτά τα μικρότερα συμβάντα γενικά φωτίζουν την περιοχή ρήξης του κύριου συμβάντος και έτσι τείνουν να συμβαίνουν εντός ενός εύρους περίπου ενός έως δύο μηκών ρήγματος.
Για παράδειγμα, εάν το μήκος της ρήξης είναι 100 χιλιόμετρα, τότε οι μετασεισμοί συμβαίνουν συχνότερα σε ακτίνα 100 έως 200 χιλιομέτρων. Τέτοιοι μετασεισμοί έχουν χαρακτηριστεί πολύ καλά από τους σεισμολόγους, με παραδείγματα από πρόσφατα γεγονότα στην Τουρκία και την Ιαπωνία.
Σε μεγαλύτερες αποστάσεις - εκατοντάδες έως χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά από το κύριο σοκ - η ενεργοποίηση μικρότερων κραδασμών είναι σπάνια (Gomberg και Johnson, 2005). Εντούτοις, για περιπτώσεις στις οποίες μπορεί να αποδειχθεί μια σχέση μεταξύ του κύριου σεισμού και των απομακρυσμένων σεισμών, οι σεισμολόγοι αναφέρονται σε αυτή τη διαδικασία ως «δυναμική ενεργοποίηση».
Σε αυτό το σενάριο, τα επιφανειακά κύματα που δημιουργούνται από ένα μακρινό γεγονός μπορεί να διαταράξουν την κατάσταση παραμόρφωσης κατά μήκος των ρηγμάτων, επιταχύνοντας τον κύκλο φόρτισής τους (ή το χρόνο κατά τον οποίο η ελαστική ενέργεια, που θα απελευθερωθεί ως μελλοντικός σεισμός, συσσωρεύεται στο ρήγμα) και φέρνοντας τα μακρινά ρήγματα στην αποτυχία (Brodsky και van der Elst, 2014). Το πρώτο - και αρκετά αξιοσημείωτο - τεκμηριωμένο παράδειγμα δυναμικής ενεργοποίησης δημιουργήθηκε από τον σεισμό 7,3 βαθμών το 1992 στο Landers της Καλιφόρνια. Αυτό το γεγονός πυροδότησε σεισμικότητα στις ανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες λίγα λεπτά μετά τη διέλευση των επιφανειακών κυμάτων (Hill et al., 1993). Αν και η υποκείμενη φυσική που διέπει τη δυναμική ενεργοποίηση της σεισμικότητας δεν είναι καλά κατανοητή, τα αποτελέσματα από αριθμητικές προσομοιώσεις και εργαστηριακά πειράματα έχουν επισημάνει διάφορες διαδικασίες (π. διαδικασία ενεργοποίησης. Σε έναν προτεινόμενο μηχανισμό, οι ετερογένειες ρηγμάτων (ονομάζονται επίσης ασπερότητες) μπορεί να εστιάζουν την παροδική ενέργεια από τα επιφανειακά κύματα, προκαλώντας έτσι τοπικές διαταραχές τάσεων (Langer et al., 2015).
Με άλλα λόγια, καθώς η ενέργεια από τα επιφανειακά κύματα διέρχεται από ένα χτύπημα σε ένα ρήγμα, η τοπική τάση μπορεί να αλλάξει. Οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει και τεκμηριώσει τη δυναμική ενεργοποίηση σε πολλές περιοχές σε όλο τον κόσμο, από τη Νότια Καλιφόρνια (π.χ. Aiken and Peng, 2014· Fan et al., 2020) έως τη Βόρεια Κίνα (Peng et al., 2010) και ακόμη και την Ανταρκτική ( Peng et al., 2014). Συνολικά, τα δεδομένα δείχνουν ότι τα επιφανειακά κύματα είναι υπεύθυνα για την ενεργοποίηση της σεισμικότητας σε μεγάλες αποστάσεις.
Μεταξύ των επιφανειακών κυμάτων, τα κύματα Rayleigh είναι πιο αποτελεσματικά στην ενεργοποίηση από τα κύματα Love. Οι περιοχές που παρουσιάζουν επέκταση, όπως τα γεωθερμικά πεδία, είναι πιο επιρρεπείς σε δυναμική ενεργοποίηση από τις περιοχές που παρουσιάζουν συμπίεση, όπως οι ζώνες καταβύθισης (Brodsky and van der Elst, 2014).
Κατά τη διάρκεια της διέλευσης των επιφανειακών κυμάτων, οι τοπικοί σεισμοί γενικά συμβαίνουν αμέσως ή μέσα σε λίγα λεπτά μετά την άφιξή τους. Ο επόμενος καταρράκτης μικροσεισμικότητας (σεισμικότητα μικρού μεγέθους) μπορεί να διαρκέσει για ώρες ή και μέρες.
Στην Κόστα Ρίκα, η δυναμική πυροδότηση σεισμών από μακρινά γεγονότα δεν έχει τεκμηριωθεί - μέχρι τώρα. Στοιχεία δυναμικής ενεργοποίησης στην Κόστα Ρίκα Για 25 σεισμούς, καθένα από τα οποία συνέβη εκατοντάδες έως χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά από την Κόστα Ρίκα, ερευνήθηκε εάν η διέλευση επιφανειακών κυμάτων προκάλεσε στη συνέχεια τοπική μικροσεισμικότητα. Εστίασαν την προσοχή σε γεγονότα βασικού σοκ με μεγέθη μεγαλύτερα ή ίσα με 7,5. Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν σε μελέτη στην ετήσια συνάντηση της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης του 2023 στο Σαν Φρανσίσκο της Καλιφόρνια. Στην έρευνά αξιολογήθηκαν τα σεισμικά αρχεία όλων των σταθμών που λειτουργούσαν από το Ηφαιστειογενές και Σεισμολογικό Παρατηρητήριο της Κόστα Ρίκα στο Universidad Nacional (OVSICORI-UNA) μεταξύ 2010 (όταν ξεκίνησε η ψηφιακή εποχή του αστεροσκοπείου) και 2023.
Μεταξύ των 25 γεγονότων που αναλύθηκαν, παρατηρήθηκε αύξηση της τοπικής μικροσεισμικότητας μετά τα γεγονότα 14 και 24. Το συμβάν 14 αντιστοιχεί σε σεισμό μεγέθους 7,5 βαθμών που έπληξε τα νησιά των Κύκνων της Ονδούρας στις 10 Ιανουαρίου 2018 . Το συμβάν 24 αντιστοιχεί σε σεισμό μεγέθους 7,8 βαθμών που σημειώθηκε κατά μήκος των συνόρων Τουρκίας και Συρίας στις 6 Φεβρουαρίου 2023.
Αν και ορισμένα γεγονότα ήταν μεγαλύτερα ή πιο κοντά στην Κόστα Ρίκα, τα σεισμικά δεδομένα (τόσο κυματομορφές όσο και κατάλογοι σεισμών) από σταθμούς που ήταν διαθέσιμοι κατά τη διάρκεια αυτών των γεγονότων δεν έδειξαν στοιχεία στιγμιαίας ή καθυστερημένης πυροδότησης μικροσεισμικότητας. Επομένως, το ερώτημα γιατί τα μεγαλύτερα και πιο κοντινά τηλεσεισμικά γεγονότα δεν προκάλεσαν τη σεισμικότητα στην Κόστα Ρίκα είναι κάτι για μελλοντική έρευνα.
Το γεγονός της Ονδούρας προκάλεσε μικροσεισμικότητα που επικεντρώθηκε κατά μήκος του ηφαιστείου Tenorio της βόρειας Κόστα Ρίκα, δημιουργώντας γεγονότα με μεγέθη μεταξύ 0 και 3,0.
Η χωρική κατανομή βασικών σεισμών με μέγεθος μεγαλύτερο ή ίσο με 7,5 που εξετάστηκε για δυναμική ενεργοποίηση στην Κόστα Ρίκα. Κάθε γεγονός αντιπροσωπεύεται από τον εστιακό του μηχανισμό (ονομάζεται επίσης διάγραμμα beachball σε σχέση με τη μέση αναπαράσταση της γεωμετρίας του ρήγματος). Τα συμβάντα έχουν επίσης χρωματική κωδικοποίηση ανά έτος εμφάνισης. Πηγή: Hajaji and Chaves, 2024.
Ο σεισμός Τουρκίας-Συρίας πέρυσι οδήγησε σε μικροσεισμικότητα με μεγέθη μεταξύ 0 και 4,4 κατά μήκος της ζώνης καταβύθισης στη νότια Κόστα Ρίκα αμέσως μετά το συμβάν (Εικόνα 2). Ποσοτικοποιήθηκε η ξαφνική αύξηση των τοπικών σεισμών ακολουθώντας τρεις προσεγγίσεις: 1) οπτική επιθεώρηση στον τομέα του χρόνου και της συχνότητας, 2) τον υπολογισμό της στατιστικής, όπως έγινε σε προηγούμενες μελέτες (π.χ., Fan et al., 2020) και 3) αξιολόγηση στις πιθανοτικές φασματικές πυκνότητες ισχύος ή PPSD (MacNamara and Bulland, 2004) για όλους τους σταθμούς που είναι διαθέσιμοι στην Κόστα Ρίκα ώρες πριν και μετά τη διέλευση των περιφερειακών και τηλεσεισμικών κυμάτων επιφάνειας.
Τι μπορούμε να μάθουμε; Και για τα δύο γεγονότα που αναλύονται εδώ, οι επιπτώσεις είναι διαφορετικές.
Στην περίπτωση του σεισμού της Ονδούρας του 2018, σημειώθηκε δυναμική σεισμικότητα στο ηφαίστειο Tenorio και στο ηφαιστειακό πεδίο που το περιβάλλει. Η αλληλουχία των γεγονότων διήρκεσε αρκετές μέρες πριν εξαφανιστεί. Ωστόσο, θα μπορούσε να έχει συμβεί ένα εναλλακτικό σενάριο: ο καταρράκτης των γεγονότων θα μπορούσε να είχε οδηγήσει σε αλλαγή της εσωτερικής δυναμικής του ηφαιστείου, εκτονώνοντας την πίεση και καταλήγοντας σε μια έκρηξη που θα μπορούσε να επηρεάσει ζωές και δημόσιες υποδομές. Για παράδειγμα, το γεωθερμικό πεδίο δίπλα στο ηφαίστειο παράγει ενέργεια για τη χώρα. Στην Κόστα Ρίκα, όπου το 99% της παραγόμενης ενέργειας είναι πράσινη, αυτό το σενάριο θα άλλαζε το παιχνίδι εάν μειωνόταν η παραγωγή ενέργειας για τη χώρα. Αυτό θα επηρεάσει τις δημόσιες και ιδιωτικές υποδομές, και κατά συνέπεια, την αναπτυσσόμενη οικονομία.
Για το δεύτερο παράδειγμα, ο σεισμός Τουρκίας-Συρίας του 2023 προκάλεσε σεισμικότητα κατά μήκος της ζώνης καταβύθισης στη νότια Κόστα Ρίκα. Ομοίως, η ακολουθία διήρκεσε αρκετές ημέρες και το μεγαλύτερο συμβάν που προκλήθηκε ήταν ένας σεισμός μεγέθους 4,4 Ρίχτερ που εντοπίστηκε στη διεπαφή καταβύθισης. Αυτή η σεισμικότητα πυροδοτήθηκε σε μια ζώνη βύθισης - ένα συμπιεστικό σύστημα - μπορεί να είναι αντιφατικό (π.χ. Brodsky and van der Elst, 2014). Ωστόσο, σε αυτή την περιοχή, τα ιζήματα που κατεβαίνουν θα μπορούσαν να λιπάνουν το ρήγμα, εισάγοντας διαφορετικές ιδιότητες και ρεολογίες υλικού που μπορεί να είναι ευαίσθητες σε μικρές αλλαγές παραμόρφωσης σε σύγκριση με τις κεντρικές και βόρειες ζώνες βύθισης (DeShon et al., 2006; Bangs et al., 2016 Edwards et al., 2018). Ανησυχητικό είναι ότι σε αυτή την περιοχή, η χερσόνησος Osa γνώρισε για τελευταία φορά έναν σεισμό μεγέθους 7,4 Ρίχτερ το 1983, ο οποίος προκάλεσε σημαντικές ζημιές (Tajima and Kikuchi, 1995). Με εκτιμώμενο χρόνο επανάληψης περίπου 40 ετών, ένα γεγονός παρόμοιου μεγέθους μπορεί να είναι επικείμενο. Πρόσφατες σεισμολογικές παρατηρήσεις έδειξαν πόσο μεγάλες ρήξεις όπως ο σεισμός μεγέθους 9,1 βαθμών του 2011, ο σεισμός Tōhoku της Ιαπωνίας ή ο σεισμός μεγέθους 8,2 του 2014 Iqueque στη Χιλή είχαν προηγηθεί από διακριτά χωρικά και χρονικά μοτίβα μικροσεισμικότητας (Lay al4). Ωστόσο, δεν καταλαβαίνουμε ακόμη εάν ένας καταρράκτης δυναμικά πυροδοτούμενης μικροσεισμικότητας μπορεί επίσης να οδηγήσει σε μεγαλύτερη ρήξη σεισμού σε μια κρίσιμη περιοχή. Αλλά είναι μια έννοια που θα πρέπει να ληφθεί υπόψη, τόσο στην αξιολόγηση κινδύνου όσο και σε μελλοντική έρευνα.
Γεωδίφης με πληροφορίες
https://temblor.net/temblor/large-distant-earthquakes-trigger-costa-rica-microseismicity-16207/
Hajaji, S., and Chaves, Esteban J., 2024, Large, distant earthquakes can trigger microseismicity in Costa Rica, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.343
https://eos.org/articles/costa-rican-faults-quiver-in-response-to-distant-earthquakes
.jpg)
