A 1976 Kína, Tangshan földrengés MW = 7.8 mechanizmus visszatekintve

bevezetés

a Tangshan földrengés történt Északkelet-Kínában július 28-án, 1976-on 3:42 am; hely 39, 6 db N, 118, 0 db E, Ms 7.8 (USGS) áll szempontjából az életvesztés, mint a legnagyobb földrengés katasztrófa a modern időkben, mielőtt a földrengés Tangshan volt a legnagyobb földrengés 1000.000 lakos és becslések szerint ez a negyed meghalt (George and Xie, 2002). A Tangshan földrengés számos geofizikai és geológiai tanulmány tárgyát képezte mind Kínai, mind külföldi tudósok (Liu et al., 2007; Li, 1986; Guo et al., 1977; Jiang, 2007A, b; Patricia et al., 2006; Jian et al., 1998; Rhett et al., 1979). Lehet, hogy ez az egyik a legtöbb tanulmány egyetlen szeizmikus eseményről eddig. 530 tanulmány készült 2006 – ig a Tangshan földrengés különböző jellemzőiről (Yao and Jiang, 2006). Az esemény után átfogó vizsgálatot végeztek a Tangshan földrengésről, beleértve a szeizmikus prekurzorokat, az intenzitáseloszlást, a forrásmechanizmust, az utórengéseket (ábra. 1a,b), valamint a mély és sekély struktúrák alatt Tangshan és a szomszédos régiók (ábra. 2a, b, 3a, b). Eddig azonban a kutatók mindent megtesznek annak érdekében, hogy tökéletesen azonosítsák a Tangshan földrengés szeizmikus keletkezését, több mint 30 év telt el, néhány kutatás még mindig az oka (Liu et al., 2007; Jiang, 2007a, b; Wang, 2001), messze van a végétől. Érdemes megfontolni, hogy egy ilyen eseményt egy intenzíven aktív tektonikus területen nem lehetett elnyomni, de miért ilyen nagy erejű földrengés az észak-kínai Paleo-Craton területén, a lemezhatártól távol, ez volt az egyik érthetetlen probléma. A korai tanulmányokban különféle elképzelések vannak a Tangshan földrengés keletkezéséről. Liu et al. (2007), alapvetően két különböző véleménynek tulajdoníthatók: az egyik a különböző kéregblokkok közötti horizontális kölcsönhatások hangsúlyozása (ábra. 4) a másik pedig a kéreg-köpeny anyagok cseréje által okozott függőleges kéreg deformáció hangsúlyozása. A földrengés geológiájáról szóló korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a Tangshan földrengés a Tangshan-hibából és egy másik rejtett hibából álló elzáródási területen helyezkedett el (Guo et al., 1977), tektonikus keletkezését pedig a különböző sztrájkokkal járó mély hibák aktivitásának tulajdonították (Li, 1986). Numerikus modellezési módszerekkel számos kutató vizsgálta a főzési folyamatot és a Tangshan földrengés keletkezését, például a 2-D végeselem módszer (FEM), Zheng et al. (1984) a Tangshan földrengés főzési folyamatát vizsgálta a különböző blokkok közötti vízszintes tömörítés alatt. Alapján a 2-D Maxwell viszkoelasztikus modell, Mei és Liang (1989) végzett numerikus szimulációk a főzési folyamat a Tangshan földrengés és javasolta az úgynevezett szeizmogén kemény test modell. A Tangshan térség mély szeizmikus hangzású vizsgálatából nyert adatok újraértelmezése alapján, Zeng et al. (1985) javasolta, hogy a Tangshan földrengés okozhatja a felső köpeny anyagainak az alsó kéregbe történő áthelyezését.

a FEM használatával, Song et al. (1982) vizsgálta a stressz területén a forrás hibája a Tangshan földrengés és azt javasolta, hogy a Tangshan földrengés okozta együttes hatása a függőleges és vízszintes erők. Itt három híres modellt mutatunk be a szeizmikus genezisről vagy a Tangshan földrengés okáról.

a tektonikus magma termo-szeizmikus modell Li (1986): Alapja a geológiai háttér szintetikus elemzése, egyes prekurzor anomáliák jellemzői, a szeizmikus repedések eloszlása és a fókuszmechanizmus. Li (1986) azt javasolta, hogy a Tangshan földrengés a csendes-óceáni lemez nyugati irányú szubdukciója miatti vízszintes nyomófeszültség és a köpeny felemelkedése és a magma-behatolás miatti felfelé nyomófeszültség együttes hatásának eredménye legyen. Ez vezetett a Tangshan-hegység óramutató járásával ellentétes irányú csavarásához ,amelyet több hiba korlátoz (ábra. 5).

van néhány gyanú a modellről: a modell hibatevékenységen alapul, és nem nyújt meggyőző bizonyítékot a Tangshan földrengés dinamikájáról (Liu et al., 2007). Mennyire különböző méretű, változatos mélységű hibák vágják le a régiót a blokk kialakításához? A másik az, hogy ha ilyen blokk létezik, akkor kisebbnek tűnik, mint nemcsak az Ml = 4 szeizmikus sűrűség területe, hanem kisebb is, mint az utórengések területe (Wang, 2001). Li (1986) a Tangshan földrengést kiváltó stresszt a köpeny felemelkedésének, a magma behatolásának és a csendes-óceáni lemez nyugati irányú szubdukciójának tulajdonította. Valójában a stressz mező előtt Tangshan földrengés jött egy másik jelenség, mint a szeizmikus csúszás a Jiyunhe hiba során 1972-1973 (Shao és Shuzo, 1999), árapály erők (Kai, 1988) és a kölcsönhatás a különböző blokkok Észak-Kínában (Zhang et al., 2003).

Multi-dynamical processes and local gyengülése a kéreg modell Wang (2001): a fő tartalma a multi-dynamical folyamatok és a helyi gyengülése a kéreg modell: közvetlenül az 1976-os Tangshan földrengés előtt a kínai szárazföld körüli lemezek szinte ugyanabban az időintervallumban erős mozgásokat tapasztaltak, ami több dinamikus folyamatot hozott, és nagyon összetett stresszmozgáson és stresszkoncentráción ment keresztül. A különböző irányú multi-dinamikus folyamatok hatására a Tangshan stressznövekedése kiegyensúlyozott volt; ilyen esetben a mikro-cranny minden irányban nem tudott könnyen fejlődni, így nem voltak kiemelkedő előretörések. A megnövekedett stressz alatt a Tangshan régióban rejlő kéregszerkezet fokozatosan gyengült, Ml = 4 szeizmikus sűrűséggel együtt. Mivel a kéreg viszonylag törékeny volt Tangshan régióban. Ahogy a stressz felhalmozódott, a helyi gyengülés mértéke fokozódott, ami súlyos szakítást eredményezett a fenti középső területen és a Tangshan földrengés előfordulását, végül a Tangshan földrengések két fő sokkjának epicentrumai éppen a középső területen helyezkedtek el. Mivel a törékeny réteg mélysége viszonylag sekély volt, a két fő sokk hipocentrumai is sekélyek voltak, a felbomlott központ megfelelt az utórengés területének. Wang (2001) úgy gondolta, hogy ezzel a modell a multi-dinamikai folyamatok és a helyi gyengülése a kéreg megmagyarázni az oka a Tangshan földrengés, tudjuk csatlakoztatni dinamikai forrása Tangshan földrengések dinamikai körülmények között a kínai szárazföldön. És elmagyarázta az előfordulás okát és az Ml = 4 szeizmikus sűrűség előfordulási régióit 1973-tól 1975-ig; megmagyarázhatjuk a Tangshan földrengés sorozatának összetettségét is, előre ütközések nélkül; meg tudjuk magyarázni azt is, hogy a két fő sokk miért történt viszonylag sekély mélységben. Van azonban néhány észrevétel erről a modellről, Wang (2001) nem vett figyelembe sok prekurzort, amelyek segíthetnek megbízható bizonyítékok megszerzésében a Tangshan földrengés szeizmotektonikus geneziséről, például a gravitációs anomália prekurzorairól (Rui et al., 1997; Wei et al., 1985), a Tangshan törészóna deformációja és az ezen a zónán kívüli növekvő törésaktivitás (Xie és Ren, 1987), a talajvíz szintje a Tangshan törésblokk régióban (Mei, 1985), a radon tendenciájának anomáliái a Tangshan földrengés előtt, a hidrokémia anomális változása a Tangshan földrengés epicentrális régiójában és a Földellenállás anomáliája (Qian et al., 1983). Wang (2001) bevezette a multi-dinamikus folyamatok fogalmát, és azt javasolta, hogy ezeket a folyamatokat a lemezek erős mozgása hozta létre a kínai szárazföldön, de véleményünk szerint. Wang (2001) nem tisztázta megfelelően ezeknek a többdinamikai folyamatoknak a természetét, a magyarázat nagyon általánosnak tűnt, és számos feltételezést tett lehetővé ezekről a többdinamikai folyamatokról. Amint azt az első modellben tárgyaltuk, Wang (2001) szintén figyelmen kívül hagyta a sok stresszmezős forrást, amelyek a földrengés előfordulása előtt ellátták a Tangshan földrengés régiót.

dilatációs kúszási modell Niu (1985): a földrengés forrásfejlesztésének tágulási kúszási modelljét általában rövidítik DC. A kőzettömegek rugalmatlan térfogati dilatációját és a töréskúszást két alapvető fizikai folyamatnak tekintik a DC modellben. Az Ml = 7,8 Tangshan földrengés prekurzorainak fizikai mechanizmusát szintén elemezték és megvitatták ebben a modellben. Az eredmények azt mutatták, hogy a Tangshan földrengés prekurzorait nem csak egy tényező okozta, és a földrengés előtt az epicentrális területen és környékén megfigyelt prekurzorok 3 típusba sorolhatók:

Niu (1985) azt javasolta, hogy az ismételt tágulás és folytonos kúszás a Tangshan földrengés forrásfejlesztésének folyamata során a következő 6 fázisra osztható:

Niu (1985) úgy gondolta, hogy az előkészítő folyamat a Tangshan földrengés, mint az egyik intraplate események, lehet ellenőrizni közösen felfelé irányuló vándorlása mély tömeg és nagy léptékű Intraplate stressz területén. Ez a jellemző valószínűleg eltér a lemezhatár mentén zajló földrengéstől. A DC modell kínai nyelven jelent meg (Niu and Gang, 1976; Niu, 1978), és Kínán kívül kevéssé ismert. Úgy gondoljuk, hogy a tágulási kúszási modell nagyon jó modell a Tangshan földrengés mechanizmusának magyarázatára, mert ötvözi a kinematikát a földrengés dinamikus jellemzőivel. Ebben a modellben számos prekurzort vettek figyelembe, azonban Niu (1985) megelégedett azzal, hogy modelljének elméleti koncepciói szerint elmagyarázza őket. A Tangshan földrengés nagy bonyolultságot mutat a mechanizmus szempontjából, ezért ez a legjobb példa azoknak a kutatóknak, akik hajlandóak kiterjeszteni tudásukat a földrengés mechanizmusában. Tangshan földrengés lett volna előre, ha a rövid és küszöbön álló előrejelzések nem hanyagolták el, így nagyon hasznos esettanulmány földrengés előrejelzési területen (Bouasla, 2009).

a különböző stresszforrások, a helyi sekély törékeny kéreg és az árapályerő kiváltó hatásának új modellje

az elmúlt évtizedben sokat tanultunk azokról a folyamatokról, amelyek a világ földrengéseinek 90% – át okozzák a lemeztektonika modelljével, a Föld fő kéreglemezeinek határain zajló geológiai tevékenységek megértése óriási mértékben megnőtt. Mégis keveset tudunk a lemezek belső terében zajló folyamatokról, különösen az országokon belül. A lemeztektonikáról szóló legegyszerűbb elméletek feltételezik, hogy a lemezeken belül nincs deformáció. Ez természetesen nem igaz, ha figyelembe vesszük a nagy és káros történelmi földrengések történtek területeken távol a tényleges lemez határait (Lynn, 1978), a legjobb példa erre a július 28, 1976 Tangshan földrengés.

a szerző a különböző stresszforrások, a helyi sekély törékeny kéreg és az árapályerő kiváltó hatásának modelljét javasolta a Tangshan földrengés okának magyarázatára; ezt a modellt számos tanulmány váltotta ki, és három részre osztható (Bouasla, 2009).

különböző stresszforrások: a Tangshan földrengés mechanizmusának problémáját kezelő összes modell megemlítette, hogy a földrengés előfordulása előtt a Tangshan földrengés régióját ellátó különböző stresszmezők voltak. Ezek a források elsősorban: a felső köpeny felemelkedése a Tangshan régió alatt (Liu et al., 2007; Li, 1986; Wang, 2001) (Ábra. 2, 3), termikus stressz (Zhang, 1987), a kínai tudós Zhang úgy gondolta, hogy létezik a magas tempreture zóna, eredő felső köpeny termikus tolla a Xialiaohe-Bohai-Huanghua terület, a központ közepén a Bohai-öböl és a vízszintes termikus gradiens közelében Cangdong hiba vezetett a koncentráció a geotermikus stressz a Tangshan területen, a behatolás a magma a kéreg alatt Tangshan régióban (Liu et al., 2007; Niu, 1985; Wang, 2001), a főleg a csendes-óceáni és az indiai lemezek közötti kölcsönhatás hatása az Eurázsiai lemezre, amely Kína északi részét hatalmas stressz által látja el (Mian et al., 2007; Peter and Tapponier, 1977; Clyde et al., 1995), az észak-kínai különböző blokkok közötti kölcsönhatás (Zhang et al., 2003; Shou, 1995) (Ábra. 4) és az aszeizmikus mozgalmak a Tangshan földrengés előfordulása előtt (Shao és Shuzo, 1999).

helyi sekély törékeny kéreg: ezt a részt Liu et al. (2007), Wang (2001), Li (1986) és Guo et al. (1977) és a Tangshan területen végzett terepmunka során végzett megfigyelések.

szerint Liu (2007), az események Tangshan területen elsősorban elosztott metsző részén nagy és alacsony sebességű közeg, a maximális fokális mélység elérte az alsó kéreg, ez azt jelentette, hogy a földrengések általában zajlanak a törékeny kemény test a kéreg, beleértve az alsó része (ábra. 2, 3).

a Wang (2001) modelljéből, a multi-dinamikus folyamatokból és a kéreg helyi gyengüléséből ez a tény is bizonyítható, mert Wang (2001) a kéreg helyi gyengülését javasolta a Tangshan területre, emellett Wang (2001) számos korábbi tanulmányra is támaszkodott, elsősorban a Leland and Zelt (1991) modellre.

Li (1986) és Guo et al. (1977) átfogó geostrukturális hátteret adtak a Tangshan területről, úgy gondolták, hogy a Tangshan földrengés regionális szerkezeti háttere kereszteződésnek tekinthető Tangshan kerület az EW irány Wuyuan-Changcjiakuo (Kalgan)-Tangshan tektonoseismic zóna a NE irány Hebei-Shandong hiba blokk depresszió szeizmikus zóna (különösen a Kelet-Cangzhou hibás szeizmikus zóna). Munkájuk következtetése azt az elképzelést adja, hogy a Tangshan földrengés zónája tektonikailag jelentős.

árapályerő kiváltó hatás: Ezt a részt Kai (1988), Sachiko et al. (2004) és Amy (1980) és a jelentés a University of California – Los Angeles (UCLA).

az UCLA által elért jelentés szerint a földrengéseket a Föld árapályai válthatják ki. A föld árapályát a hold és a nap gravitációs vonzása hozza létre a földön, ami az óceán vizeinek lazulását okozza, ami viszont naponta kétszer növeli és csökkenti a hibákat. A tudósok több mint 100 éve kíváncsiak a Föld árapályának hatásaira. A nagy árapályok jelentős hatással vannak a földrengések kiváltására; a földrengések egyébként is megtörténtek volna, előbb-utóbb az árapályok stresszingadozásával tolhatók el (Sir and Turcaud, 2004).

a jelen modellben nem azt értjük, hogy a nap és a Hold árapályerői játszották a fő szerepet a Tangshan földrengés előfordulásában, de úgy gondoljuk, hogy az árapályerők a Tangshan földrengés hibáját a hatalmas stressz ellenállásának küszöbértékéhez hozták. Más szavakkal, csak a Tangshan földrengés kiváltásában vettek részt.

Sachiko et al. (2004) megfigyelt összefüggést a föld dagály és földrengés előfordulása, amely szorosan kapcsolódik a regionális tektonikus stressz. Megvizsgálták az irányt a árapály kompressziós stressz segítségével sekély földrengések japán 100 kisrégiójában közel öt évig. A megfigyelt földrengési adatokhoz kapott kompressziós stressz azimutális eloszlását összehasonlítjuk a véletlenszerű földrengés előfordulásához szintetizált feszültséggel. A statisztikai elemzés megerősítette a 13 alrégió megfigyelt és véletlenszerű katalógusai közötti szignifikáns különbséget, amely magában foglalta azokat a területeket, ahol a közelmúltban szokatlan szeizmikus tevékenységek zajlottak, és ahol a jövőbeni nagy földrengés lehetőségét vitatták. Ezekre a kistérségekre, földrengések elsősorban akkor fordultak elő, amikor az árapály kompressziós feszültsége közel volt a megfelelő kistérségekben kapott fókuszmechanizmusok p-tengelyének domináns irányához. Ez arra utalt, hogy az árapály-stressz ösztönözheti a földrengés előfordulását, amikor a regionális tektonikus stressz növelésének irányába hat.

Amy (1980) összehasonlította a több mint 4700 utórengések a június-július 1976 Susanville (California) földrengés közötti időszakban június 20 és július 1 a fázis szilárd föld árapály komponensek megfelelő normál és nyírófeszültség északkeleti és északnyugati trend törésvonalak. Ezen összehasonlítás alapján körülbelül 20% – kal több földrengés történt azokban az időkben, amikor a töréssíkon a normál nyomófeszültség csökkent, a nyírófeszültség pedig a töréssík csúszásának értelmében nőtt. Ez két nagy utórengéssel magyarázható, amelyek akkor fordultak elő, amikor az árapály-feszültségek kedvezőek voltak a töréssíkon történő mozgáshoz, nem pedig a kis események folyamatos kiváltása a teljes sorozat során.

Kai (1988) azt javasolta, hogy az esemény a Tangshan földrengés volt köszönhető, hogy az árapály erő a nap és a Hold. Megerősítette, hogy Hebei (Észak-Kína) olyan terület, amely szoros összefüggést mutat az árapályerő és a nagyobb földrengések előfordulása között, az 1966-os Xingtai földrengés, az 1967-es Hejian földrengés és az 1976-os Tangshan-földrengés az árapályerő okozta, Kai (1988) azt javasolta, hogy előfordulásuk közös jellemzői megerősítsék ezeket a tényeket. A félig napi szilárd dagály maximális vízszintes árapályerejének kiszámított ideje azt mutatta, hogy a fent említett földrengések előfordulási ideje közel volt a félig napi szilárd dagály maximális vízszintes árapályerejének idejéhez újhold vagy teliholdkor (ábra. 6, 7).

a Longyao földrengés M = 6,8, Ningjin földrengés M = 7,2 és a Hejian földrengés M = 6,3 történt tíz perccel azután, hogy a maximális vízszintes árapály erő a félig napi szilárd árapály és a Tangshan földrengés M = 7,8 történt 16 perccel a maximális vízszintes árapály erő. Az árapályerőket nyugatra irányították. A földrengések időbeli jellemzői azt mutatták, hogy ezek az események nem véletlenszerűek voltak, hanem a nap és a Hold árapályereje irányította őket (ábra. 8).

itt néhány távoli országból származó földrengést vettek példaként, ez nem okoz problémát, mivel a földrengések tér-idő korrelációja már bizonyított (Patrizia et al., 2008).

a különböző stresszforrások, a helyi sekély törékeny kéreg és az árapályerő kiváltó hatásának fő tartalma az, hogy a Tangshan földrengés előfordulása előtt a Tangshan földrengés régiója geológiai és szeizmotektonikus háttérrel rendelkezik, amelyet sekély helyi törékeny kéreg jellemez, és amelyben a Tangshan földrengés hibája található (ábra. 9). A Tangshan-hiba különböző forrásokból kapott stresszmezőt, és a stressz felhalmozódása 1972 óta jelentősnek tűnt, a Jiyunhe-hiba aszeizmikus csúszásával együtt (ábra. 1), amely jelentős nyírófeszültség-koncentrációt váltott ki 20 km mélységben, közel a Tangshan és Jiyunhe hibák összekapcsolódásához, és hogy a Tangshan földrengés hypocenter körülbelül 4,5 bar Coulomb meghibásodási stresszt kapott. Az árapály-erők szerepet játszottak a földrengés kiváltásában azáltal, hogy a Tangshan-hibát a hatalmas stressz-felhalmozódásnak ellenálló küszöbértékéhez hozták, mivel Hebei (Északkelet-Kína) tartomány olyan terület, amely szoros összefüggést mutat az árapály-erő és a nagyobb földrengések előfordulása között, és a Tangshan-földrengés 16 perccel a maximális vízszintes árapályerő előtt történt (Bouasla, 2009).

a különböző stresszforrások, a helyi sekély törékeny kéreg és az árapályerő kiváltó hatásának modelljével válaszolhatunk arra, hogy a Tangshan földrengés miért volt hatalmas? Lehet, hogy azért, mert a Szeizmogén hiba Tangshan földrengés kapott hosszú ideig egy hatalmas stressz különböző forrásokból, és ez történt sekély mélységben lehet, mert a törékeny kéreg volt sekély mélységben (Bouasla, 2009).

vita

ebben a tanulmányban rámutattak a Tangshan földrengés okaira vonatkozó magyarázatok hiányára. Várható volt, hogy a különböző stresszforrások, a helyi sekély törékeny kéreg és az árapályerő kiváltó hatásának új levezetett modellje ésszerű válaszokat ad a Tangshan földrengés előfordulásával kapcsolatos érthetetlen kérdésekre, különös tekintettel a hatalmas nagyságrendre, a fókuszmélységre és az időbeli előfordulásra. Megállapítást nyert, hogy ez a modell a legérthetőbb modell a Tangshan földrengés okának magyarázatára. Vannak különböző hipocentrumok 1976 Tangshan földrengések (Department of földrengés Katasztrófavédelem, Kína Szeizmológiai Iroda, 1999). Tovább kell vizsgálni a helyi kéreg sekély szerkezetét Tangshan közelében, hogy világosan megértsük ennek az erős földrengésnek a tektonikus hátterét, beleértve a földrengés felszíni törési zónájának jellemzőinek megértését, tevékenységének története a késő negyedidőszakban és a holocén paleoearthquake aktivitása.

a következő kutatások kedvezőek a tanulmány bemutatásához:

Gao et al. (1995) 1982-től 1984-ig a Tangshan régióban digitális adatok felhasználásával végezte el a nyírási hullám felosztásának elemzését, és eredményeik azt mutatták, hogy a Tangshan régióban a stressz nagyon összetett volt. A 3D s-velocity szerkezet és vevő funkció módszer a kéreg és a felső köpeny alatt Tangshan területen. Liu et al. (2007) kimutatta, hogy a földrengések Tangshan területen elsősorban között oszlik meg a felső és az alsó kéreg. Hu és munkatársai. (1993) rámutatott, hogy a Tangshan földrengés szekvenciákat elsősorban két tektonikus öv vezérli: az egyik a fő sokkhiba NNE irányban; a másik az utórengés területének délnyugati részén, ÉNY-i irányban található hiba, kivéve a 7,1-es nagyságrendű utórengést, a többi 3 6-nál nagyobb utórengés mind az ÉNy-i hibával foglalkozott (Bouasla, 2009).

következtetés

a Ta ngshan földrengés bekövetkezése után a szeizmológusokat sok kérdés zavarba hozta: miért történt Tangshan földrengés azon a helyen, ahol csak kis léptékű törések láthatók a Föld felszínén, és ahol a Neotektonikus mozgás nem aktív, és a történelemben nem rögzítettek erős földrengéseket? Miért van olyan sok erős földrengés a Tangshan földrengés sorozatban? Miért olyan széles körben terjednek a trend-és kitörési anomáliák? És miért néhány anomális variációk után Tangshan földrengés még intenzívebb és összetettebb, mint a földrengés előtt (compile group for Tangshan földrengés 1976, State Seismological Bureau, 1982)? Ezért ez a modell segít megérteni ezeket a kérdéseket (Bouasla, 2009).

köszönetnyilvánítás

szeretnék köszönetet mondani Jin Zhenmin és Qu Guosheng professzoroknak az irányításukért és segítségükért.