Abstract

Our study aimed to find a mechanism that controls preparation and subsequent full seismic activation of large faults that may act as sources of strong earthquakes. A large fault was physically modeled to investigate the dynamics of its deformation. The experiments were conducted on elastoviscoplastic and elastic models of the lithosphere. A digital camera was used to capture images in the course of the modeling experiments. The digital image correlation method (DIC) detected the moments of impulse activation and displacements along the entire fault or its major segment. Between the activation moments, the fault structure consists of segments, including active ones. Activation is directional and involves a few large segments of the fault, then numerous small ruptures, and the latter are gradually degenerating. The long-term deformation dynamics of the fault is represented by a regular sequence of its full activations. In most cases, each moment of activation correlates with a minimum dip angle of the repeatability curve (β) and a maximum value of information entropy (Si). We analysed in detail the deformation dynamics of the fault and in its wings between two full activation that occurred in a regular pattern, including the phases of regression and progression of the deformation process. The analysis revealed two similar scenarios in the evolution of the active segments and plastic micro slip faults within the active segments. In some intervals of time, deformation takes place considerably differently on the segments and the plastic micro slip faults. Such differences suggest that in the studies attempting to statistically predict and assess a large and potentially seismically hazardous fault zone, this zone should be considered spatially subdivided into a central narrow subzone (including the main fault plane) and two wide subzones framing the fault wings. According to our physical modeling results, the central subzone can be up to10 km wide, and the total width of all the subzones can amount to100 km or more. This study contributes to the development of the concepts of geodynamics of large faults in the seismic zones of the lithosphere and investigates one of the possible mechanisms preparing strong earthquakes in the seismic zones.

Highlights

  • Аннотация: С целью поиска механизма, управляющего подготовкой и последующей полной сейсмической ак‐ тивизацией крупных разломов как источников сильных землетрясений, выполнено физическое моделирование деформационной динамики крупного разлома в упруговязкопластичной и упругой моделях литосферы

  • Our study aimed to find a mechanism that controls preparation and subsequent full seismic activation of large faults that may act as sources of strong earthquakes

  • The analysis revealed two similar scenarios in the evolution of the active segments and plastic micro slip faults within the active segments

Read more

Summary

ВВЕДЕНИЕ

Настоящая статья посвящена памяти профессо‐ ра С.И. Шермана, основателя и многолетнего лиде‐ ра сибирской тектонофизической научной школы. Логическим венцом его многолетних исследований стали тектонофизиче‐ ская концепция и модель сейсмической зоны [Sherman, 2014]. При этом от‐ мечено, что триггерному воздействию преимуще‐ ственно поддаются небольшие разломы или от‐ дельные участки крупных разломов, находящиеся в критическом метастабильном состоянии и гене‐ рирующие землетрясения малых и средних клас‐ сов. По устоявшемуся представлению периодическая активизация уже существующих в сейсмической зоне разломов преимущественно реализуется в со‐ ответствии с моделью прерывистого скольжения “stick‐slip” [Brace, Byerlee, 1966]. С точки зрения теории подобия [Gzovsky, 1975; Sherman, 1984], обсуждае‐ мые эксперименты при использованных гранич‐ ных условиях воспроизводили процессы подготов‐ ки и реализации слабых сейсмических событий, обусловленных сейсмогенной активизацией не‐ больших разломов в верхней, упругой, части лито‐ сферы. С целью дальнейшего развития предложенной в работе [Sherman, 2014] тектонофизической модели сейсмической зоны авторами выполнено физиче‐ ское моделирование процесса периодической ак‐ тивизации крупного разлома в упруговязкопла‐ стичной и упругой моделях литосферы

МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИОННОЙ
МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЙ
МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ
РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИОННОЙ
КРАТКОВРЕМЕННАЯ ДЕФОРМАЦИОННАЯ ДИНАМИКА
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ДОЛГОВРЕМЕННАЯ ДЕФОРМАЦИОННАЯ ДИНАМИКА
ВАРИАЦИИ ШИРИНЫ ОБЛАСТИ ДИНАМИЧЕСКОГО
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call