Il 1976 Cina, Terremoto di Tangshan Mw = 7.8 Meccanismo di Retrospect

INTRODUZIONE

Il terremoto di Tangshan che si è verificato nel nord-est della Cina il 28 luglio 1976 alle 3:42 am; posizione 39, 6°N, 118, 0°E, Ms 7.8 (USGS), sta in termini di perdita della vita come il più grande terremoto di tempi moderni, prima del terremoto di Tangshan aveva 1000.000 di abitanti ed era stato stimato che trimestre sono stati uccisi (George e Xie, 2002). Il terremoto di Tangshan è stato oggetto di diversi studi geofisici e geologici da parte di scienziati cinesi e stranieri (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). Può essere uno con il maggior numero di studi di ogni singolo evento sismico fino ad ora. Ci sono stati 530 studi fino al 2006 su diverse caratteristiche del terremoto di Tangshan (Yao e Jiang, 2006). Dopo questo evento, è stata condotta un’indagine completa sul terremoto di Tangshan, inclusi i precursori sismici, la distribuzione dell’intensità, il meccanismo di origine, le scosse di assestamento (Fig. 1a, b)così come le strutture profonde e poco profonde sotto il Tangshan e le regioni adiacenti (Fig. 2 bis, b, 3 bis, b). Tuttavia, fino ad ora, i ricercatori stanno facendo del loro meglio per dare una perfetta identificazione sulla genesi sismica del terremoto di Tangshan, sono passati più di 30 anni, alcune ricerche sono ancora sulla causa (Liu et al., 2007; Jiang, 2007a, b; Wang, 2001), è lontano dalla fine. Vale la pena considerare che un tale evento in un’area tettonica intensamente attiva non poteva essere soppresso, ma perché terremoto di così alta magnitudo nella zona Paleo-Cratone nel nord della Cina lontano dal confine piatto, questo è stato uno dei problemi incomprensibili. Ci sono varie idee sulla genesi del terremoto di Tangshan nei primi studi. Tuttavia, secondo Liu et al. (2007), possono essere fondamentalmente attribuiti a due opinioni diverse: una è l’enfasi sulle interazioni orizzontali tra diversi blocchi crostali (Fig. 4) e un altro è l’enfasi sulla deformazione crostale verticale causata dallo scambio dei materiali crosta-mantello. I precedenti studi sulla geologia dei terremoti hanno dimostrato che il terremoto di Tangshan si trovava nell’area di occlusione composta dalla faglia di Tangshan e da un’altra faglia nascosta (Guo et al., 1977) e la sua genesi tettonica è stata attribuita all’attività di faglie profonde con diversi colpi (Li, 1986). Utilizzando metodi di modellazione numerica, diversi ricercatori hanno studiato il processo di fermentazione e la genesi del terremoto di Tangshan, ad esempio utilizzando il metodo degli elementi finiti 2-D (FEM), Zheng et al. (1984) ha studiato il processo di fermentazione del terremoto di Tangshan sotto la compressione orizzontale tra diversi blocchi. Sulla base del modello viscoelastico Maxwell 2-D, Mei e Liang (1989) hanno effettuato simulazioni numeriche del processo di fermentazione del terremoto di Tangshan e hanno proposto il cosiddetto modello di corpo duro sismogenico. Sulla base della reinterpretazione dei dati ottenuti dallo studio del suono sismico profondo nell’area di Tangshan, Zeng et al. (1985) propose che il terremoto di Tangshan potesse essere causato trasferendo i materiali del mantello superiore nella crosta inferiore.

Utilizzando il FEM, Song et al. (1982) ha studiato il campo di stress sulla faglia sorgente del terremoto di Tangshan e ha proposto che il terremoto di Tangshan fosse causato dagli effetti congiunti delle forze verticali e orizzontali. Qui, introduciamo tre famosi modelli sulla genesi sismica o la causa del terremoto di Tangshan.

Il modello tectonico magma termo-sismico di Li (1986): Si basa sull’analisi sintetica del background geologico, sulle caratteristiche di alcune anomalie precursori, sulla distribuzione delle fessure sismiche e sul meccanismo focale. Li (1986) suggerì che il terremoto di Tangshan fosse il risultato dell’effetto combinato dello stress da compressione orizzontale dovuto alla subduzione verso ovest della placca del Pacifico e allo stress da compressione verso l’alto dovuto al sollevamento del mantello e all’intrusione del magma. Ha portato alla torsione in senso antiorario del massiccio Tangshan che è limitato da diverse faglie (Fig. 5).

Ci sono alcuni punti di sospetto su questo modello: il modello si basa sull’attività di faglia e non fornisce prove convincenti sulla dinamica del terremoto di Tangshan (Liu et al., 2007). In che modo diversi difetti di scala con varie profondità tagliano la regione per formare il blocco? L’altro è che, se tale blocco esiste, sembra più piccolo non solo dell’estensione dell’area di densità sismica del Ml = 4, ma anche più piccolo dell’area delle scosse di assestamento (Wang, 2001). Li (1986) attribuì lo stress che innescò il terremoto di Tangshan al sollevamento del mantello, all’intrusione del magma e alla subduzione verso ovest della placca del Pacifico. In effetti il campo di stress prima del terremoto di Tangshan proveniva da un altro fenomeno come uno slittamento sismico alla faglia di Jiyunhe durante il 1972-1973 (Shao e Shuzo, 1999), le forze di marea (Kai, 1988) e l’interazione di diversi blocchi nel nord della Cina (Zhang et al., 2003).

Processi multi-dinamici e indebolimento locale del modello di crosta di Wang (2001): Il contenuto principale dei processi multi-dinamici e indebolimento locale del modello di crosta è: poco prima del terremoto di Tangshan nel 1976, le piastre intorno al continente cinese avevano sperimentato forti movimenti quasi nello stesso intervallo di tempo, che hanno portato processi multi-dinamici e avevano subito movimenti di stress molto complessi e concentrazione di stress. Influenzato da processi multi-dinamici in direzioni diverse, l’aumento dello stress in Tangshan era bilanciato; in tal caso la micro-fessura in tutte le direzioni non poteva svilupparsi facilmente, quindi non c’erano sporgenze prominenti. Sotto l’aumento dello stress, la struttura intrinseca della crosta nella regione di Tangshan è stata gradualmente indebolita accompagnata da densità sismica Ml = 4. Perché la crosta era relativamente fragile nella regione di Tangshan. Come lo stress accumulato l’entità di indebolimento locale è stata migliorata, con conseguente rottura pesante nella zona centrale di cui sopra e il verificarsi di terremoto Tangshan, infine, gli epicentri di due scosse principali di terremoti Tangshan erano appena situati nella zona centrale. Poiché la profondità dello strato fragile era relativamente superficiale, anche gli ipocentri dei due shock principali erano poco profondi, il centro spezzato corrispondeva all’area della scossa di assestamento. Wang (2001) ha pensato che, usando questo modello di processi multi-dinamici e indebolimento locale della crosta per spiegare la causa del terremoto di Tangshan, possiamo collegare la fonte dinamica dei terremoti di Tangshan con le circostanze dinamiche del continente cinese. E ha spiegato la ragione di occorrenza e le regioni di occorrenza di Ml = 4 densità sismica dal 1973 al 1975; possiamo anche spiegare la complessità della sequenza sismica di Tangshan e senza foreshocks; possiamo anche spiegare perché i due shock principali si sono verificati a profondità relativamente bassa. Tuttavia, ci sono alcuni commenti su questo modello, Wang (2001) non ha preso in considerazione molti precursori che possono aiutare a ottenere prove affidabili sulla genesi sismotettonica del terremoto di Tangshan, come i precursori dell’anomalia gravitazionale (Rui et al., 1997; Wei et al., 1985), deformazione della zona di faglia di Tangshan e la crescente attività di faglia al di fuori di questa zona (Xie e Ren, 1987), livello delle acque sotterranee nella regione del blocco di faglia di Tangshan (Mei, 1985), anomalie di tendenza del radon prima del terremoto di Tangshan, variazione anomala nell’idrochimica nella regione epicentrale del terremoto di Tangshan e anomala della resistività terrestre (Qian et al., 1983). Wang (2001) ha introdotto il termine di processi multi-dinamici e ha suggerito che questi processi sono stati portati dal forte movimento delle placche intorno al continente cinese, ma a nostro avviso. Wang (2001) non ha chiarito adeguatamente la natura di questi processi multi-dinamici, la spiegazione sembrava molto generale e consentiva diverse ipotesi su questi processi multi-dinamici. Come abbiamo discusso nel primo modello, Wang (2001) ha anche trascurato molte fonti di campo di stress che stavano fornendo la regione sismica di Tangshan prima del verificarsi del terremoto.

Modello di creep di dilatazione di Niu (1985): Il modello di creep di dilatazione dello sviluppo delle sorgenti sismiche è solitamente abbreviato in DC. La dilatazione volumetrica anelastica delle masse rocciose e lo scorrimento della faglia sono considerati due processi fisici di base nel modello DC. Anche il meccanismo fisico dei precursori del terremoto di Tangshan Ml = 7.8 è stato analizzato e discusso in questo modello. I risultati hanno mostrato che i precursori del terremoto di Tangshan non sono stati causati da un solo fattore e i precursori osservati dentro e intorno alla zona epicentrale prima di questo terremoto possono essere raggruppati in 3 tipi:

Niu (1985) ha suggerito che le ripetute dilatazione e discontinuo creep si è verificato durante il processo di sviluppo sorgente del terremoto Tangshan può essere suddiviso nelle seguenti 6 fasi:

Niu (1985) pensava che il processo preparatorio del terremoto di Tangshan, come uno degli eventi intraplate, potesse essere controllato congiuntamente dalla migrazione verso l’alto di massa profonda e campo di stress intraplate su larga scala. Questa caratteristica è probabilmente diversa da quella del terremoto lungo il confine piatto. Il modello DC è stato pubblicato in cinese (Niu e Gang, 1976; Niu, 1978) ed è poco conosciuto al di fuori della Cina. Pensiamo che il modello del creep di dilatazione sia un ottimo modello per spiegare il meccanismo del terremoto di Tangshan, perché combina la cinematica con le caratteristiche dinamiche di questo terremoto. In questo modello sono stati presi in considerazione diversi precursori, tuttavia, Niu (1985 ) si è accontentato di spiegarli secondo i concetti teorici del suo modello. Tangshan terremoto presenta una grande complessità in termini di meccanismo, quindi è un miglior esempio per i ricercatori disposti ad estendere le loro conoscenze nel meccanismo terremoto. Il terremoto di Tangshan sarebbe stato previsto, se le previsioni brevi e imminenti non fossero state trascurate, quindi è un caso di studio molto utile nel campo della previsione dei terremoti (Bouasla, 2009).

IL NUOVO MODELLO DI VARIE FONTI di STRESS, LOCALE BASSA FRAGILE CROSTA E la FORZA di MAREA EFFETTO SCATENANTE

Nell’ultimo decennio, abbiamo imparato molto circa i processi che causano il 90% dei terremoti del mondo utilizzando il modello della tettonica a placche, la comprensione delle caratteristiche geologiche attività che si svolgono presso i confini della terra principali placche è aumentato enormemente. Ancora poco si sa circa i processi al lavoro negli interni delle piastre soprattutto all’interno dei paesi. Le teorie più semplici sulla tettonica delle placche presuppongono l’assenza di qualsiasi deformazione all’interno delle placche. Questo non è certamente vero se consideriamo i grandi e dannosi terremoti storici che si sono verificati in aree lontane dai confini effettivi delle placche (Lynn, 1978), il miglior esempio di questi è il terremoto di Tangshan del 28 luglio 1976.

L’autore ha proposto il modello di varie fonti di stress, crosta fragile superficiale locale e effetto di attivazione della forza di marea per spiegare la causa del terremoto di Tangshan; questo modello è suscitato da diversi studi e può essere diviso in tre parti (Bouasla, 2009).

Varie fonti di stress: tutti i modelli che trattano il problema del meccanismo del terremoto di Tangshan hanno menzionato che c’erano vari campi di stress che fornivano la regione del terremoto di Tangshan prima del verificarsi del terremoto. Queste fonti sono principalmente: il sollevamento del mantello superiore sotto la regione di Tangshan (Liu et al., 2007; Li, 1986; Wang, 2001) (Fig. 2, 3), stress termico (Zhang, 1987), lo scienziato Cinese Zhang pensato che l’esistenza di alta tempreture di zona, risultante dal mantello superiore termica pennacchio in Xialiaohe-Bohai-Huanghua Area, con il suo centro nel mezzo della Baia di Bohai e il gradiente termico orizzontale nelle vicinanze di Cangdong led di guasto per la concentrazione della geotermia stress in Tangshan area, l’intrusione del magma nella crosta al di sotto di Tangshan Regione (Liu et al., 2007; Niu, 1985; Wang, 2001), l’effetto dell’interazione principalmente tra le placche pacifica e indiana contro la placca eurasiatica che fornisce il nord della Cina da un’enorme quantità di stress (Mian et al., 2007; Peter e Tapponier, 1977; Clyde et al., 1995), l’interazione tra diversi blocchi nel Nord della Cina (Zhang et al., 2003; Shou, 1995) (Fig. 4) e i movimenti asismici prima del verificarsi del terremoto di Tangshan (Shao e Shuzo, 1999).

Crosta fragile superficiale locale: questa parte è stata conclusa sulla base degli studi di Liu et al. (2007), Wang (2001), Li (1986) e Guo et al. (1977) e le osservazioni durante il lavoro sul campo che abbiamo fatto nella zona di Tangshan.

Secondo Liu (2007), gli eventi nell’area di Tangshan erano distribuiti principalmente sulla parte intersecante del mezzo ad alta e bassa velocità, la massima profondità focale raggiunta dalla crosta inferiore, ciò implicava che i terremoti generalmente si verificano all’interno del fragile corpo duro della crosta, inclusa la sua parte inferiore (Fig. 2, 3).

Dal modello di Wang (2001), processi multi-dinamici e indebolimento locale della crosta, questo fatto può anche essere dimostrato, perché, Wang (2001) ha suggerito un indebolimento locale della crosta per l’area di Tangshan, inoltre, Wang (2001) ha anche fatto affidamento su diversi studi precedenti principalmente sul modello di Leland e Zelt (1991).

Li (1986) e Guo et al. (1977) hanno dato una completa geostructural sfondo di Tangshan zona, hanno pensato che l’strutturali regionali sfondo di terremoto di Tangshan può essere considerato come un incrocio in Tangshan distretto di EW direzione Wuyuan-Changcjiakuo (Kalgan)-Tangshan tectonoseismic zona con la direzione NE, Hebei-Shandong guasto blocco depressione zona sismica (in particolare l’Est Cangzhou che ha provocato l’errore zona sismica). La conclusione delle loro opere dà l’idea che la zona sismica di Tangshan sia tettonicamente significativa.

Effetto di attivazione della forza di marea: Questa parte è suscitata dai seguenti studi di Kai (1988), Sachiko et al. (2004) e Amy (1980) e il rapporto della University of California – Los Angeles (UCLA).

Secondo il rapporto realizzato da UCLA, i terremoti possono essere innescati dalle maree della Terra. Le maree terrestri sono prodotte dall’attrazione gravitazionale della luna e del sole sulla terra, causando lo sgocciolamento delle acque dell’oceano, che a loro volta aumentano e riducono lo stress sulle faglie circa due volte al giorno. Gli scienziati si sono interrogati sugli effetti delle maree terrestri per più di 100 anni. Le grandi maree hanno un effetto significativo nell’innescare i terremoti; i terremoti sarebbero accaduti comunque, possono essere spinti prima o poi dalla fluttuazione dello stress delle maree (Sir e Turcaud, 2004).

Nel modello attuale, non intendiamo che le forze di marea del sole e della luna abbiano svolto il ruolo capitale per il verificarsi del terremoto di Tangshan, ma pensiamo che le forze di marea abbiano portato la faglia del terremoto di Tangshan al suo limite di soglia di sopportare l’enorme quantità di stress. In altre parole hanno partecipato solo a innescare il terremoto di Tangshan.

Sachiko et al. (2004) ha osservato una correlazione tra la marea terrestre e l’evento sismico che è strettamente correlato allo stress tettonico regionale. Hanno studiato la direzione dello stress di compressione delle maree usando terremoti superficiali che si verificano in 100 subregioni del Giappone per quasi cinque anni. La distribuzione azimutale dello sforzo compressivo ottenuto per i dati osservati di terremoto è confrontata con quella sintetizzata per evento casuale di terremoto. L’analisi statistica ha confermato una differenza significativa tra i cataloghi osservati e casuali per le subregioni 13, che includevano le aree in cui si sono svolte attività sismiche insolite di recente e in cui è stata discussa la possibilità di un futuro grande terremoto. Per queste subregioni, i terremoti si sono verificati preferenzialmente quando lo stress di compressione delle maree era vicino alla direzione dominante dell’asse P dei meccanismi focali ottenuti nelle subregioni corrispondenti. Ciò ha suggerito che lo stress mareale può incoraggiare il verificarsi di terremoti quando agisce nella direzione di aumentare lo stress tettonico regionale.

Amy (1980) aveva confrontato i tempi di origine di oltre 4.700 scosse di assestamento del terremoto di Susanville (California) del giugno-luglio 1976 per il periodo tra il 20 giugno e il 1 luglio con la fase delle componenti di marea della terra solida appropriate per lo stress normale e di taglio sui piani di faglia di tendenza nord-est e nord-ovest. Sulla base di questo confronto, circa il 20% in più di terremoti si sono verificati in momenti in cui la normale sollecitazione di compressione sul piano di faglia stava diminuendo e la sollecitazione di taglio stava aumentando nel senso di slittamento sul piano di faglia. Ciò può essere spiegato da due grandi esplosioni di scosse di assestamento che si sono verificate in momenti in cui le sollecitazioni di marea erano favorevoli per il movimento sul piano della faglia, piuttosto che l’innesco continuo di piccoli eventi durante l’intera sequenza.

Kai (1988) suggerì che il verificarsi del terremoto di Tangshan fosse dovuto alla forza di marea del sole e della luna. Egli ha confermato che Hebei (Cina Settentrionale) è un’area con una forte correlazione tra la forza di marea e le occorrenze di terremoti Xingtai terremoto del 1966, il Hejian terremoto del 1967 e il terremoto di Tangshan del 1976 sono stati innescati da la forza di marea, Kai (1988) ha suggerito che le caratteristiche del loro verificarsi volte confermato questi fatti. I tempi calcolati di massima forza di marea orizzontale della marea solida semi-diurna hanno mostrato che i tempi di occorrenza dei terremoti sopra menzionati erano vicini ai tempi di massima forza di marea orizzontale della marea solida semi-diurna alla luna nuova o alla luna piena (Fig. 6, 7).

Il terremoto di Longyao di M = 6.8, il terremoto di Ningjin di M = 7.2 e il terremoto di Hejian di M = 6.3 si sono verificati decine di minuti dopo la massima forza di marea orizzontale delle maree solide semi-diurne e il terremoto di Tangshan di M = 7.8 si sono verificati 16 minuti prima della massima forza di marea orizzontale. Le forze di marea erano dirette verso Ovest. Le caratteristiche temporali dei terremoti indicavano che le occorrenze di questi eventi non erano casuali, ma erano controllate dalla forza di marea del Sole e della Luna (Fig. 8).

Qui, alcuni terremoti lontani paesi sono stati presi come esempio, questo non causa un problema, dato che lo spazio-tempo di correlazione dei terremoti è già stato dimostrato (Patrizia et al., 2008).

Il contenuto principale delle varie fonti di stress, la crosta fragile superficiale locale e l’effetto di attivazione della forza di marea è che prima del verificarsi del terremoto di Tangshan, la regione sismica di Tangshan che ha uno sfondo geologico e sismotettonico caratterizzato da una crosta fragile locale superficiale e in cui si trova la faglia sismica di Tangshan (Fig. 9). La faglia di Tangshan ha ricevuto campo di stress da varie fonti e l’accumulo di stress sembrava essere considerevole dal 1972 accompagnato dallo slittamento asismico alla faglia di Jiyunhe (Fig. 1) che ha indotto una significativa concentrazione di stress da taglio ad una profondità di 20 km vicino alla congiunzione delle faglie Tangshan e Jiyunhe e che l’ipocentro del terremoto di Tangshan ha ricevuto uno stress da guasto di coulomb di circa 4,5 bar. Le forze di marea hanno svolto il ruolo di innescare il terremoto portando la faglia di Tangshan al suo limite di soglia di resistenza all’enorme accumulo di stress, dal momento che la provincia di Hebei (Cina nord-orientale) è un’area con una forte correlazione tra la forza di marea e il verificarsi di grandi terremoti e il terremoto di Tangshan è avvenuto 16

Utilizzando il modello di varie fonti di stress, la crosta fragile superficiale locale e l’effetto di attivazione della forza di marea, possiamo rispondere perché il terremoto di Tangshan era di enorme grandezza? Può essere perché la faglia sismogenetica del terremoto di Tangshan ha ricevuto per lungo tempo un enorme stress da varie fonti ed è successo a bassa profondità può essere perché la crosta fragile era di bassa profondità (Bouasla, 2009).

DISCUSSIONE

In questo studio sono state evidenziate le carenze di spiegazioni sulla causa del terremoto di Tangshan. È stato anticipato che il nuovo modello dedotto di varie fonti di stress, crosta fragile superficiale locale e effetto di attivazione della forza di marea fornirebbe risposte ragionevoli per le domande incomprensibili relative al verificarsi del terremoto di Tangshan, in particolare l’enorme grandezza, la profondità focale e l’occorrenza temporale. Si è scoperto che questo modello è il modello più comprensibile per spiegare la causa del terremoto di Tangshan. Ci sono diversi ipocentri per i terremoti di Tangshan del 1976 (Dipartimento di prevenzione dei disastri sismici, China Seismological Bureau, 1999). La struttura superficiale della crosta locale vicino a Tangshan dovrebbe essere ulteriormente studiata, per comprendere chiaramente lo sfondo tettonico di questo forte terremoto, compresa la comprensione delle caratteristiche della zona di frattura superficiale di questo terremoto, la sua storia di attività durante il tardo quaternario e l’attività paleoearthquake nell’Olocene.

Le seguenti ricerche sono propizie per presentare lo studio:

Gao et al. (1995) ha ottenuto l’analisi sulla scissione delle onde di taglio utilizzando dati digitali nella regione di Tangshan dal 1982 al 1984 e i loro risultati hanno mostrato che lo stress nella regione di Tangshan era molto complesso. Utilizzando la struttura 3D S-velocity e il metodo di funzione del ricevitore della crosta e del mantello superiore sotto l’area di Tangshan. Liu et al. (2007) ha mostrato che i terremoti nell’area di Tangshan erano distribuiti principalmente tra la crosta superiore e inferiore. Hu et al. (1993) ha sottolineato che le sequenze sismiche di Tangshan erano principalmente controllate da due cinghie tettoniche: una è la principale faglia di shock in direzione NNE; l’altra è la faglia situata nella parte sud-occidentale dell’area di aftershock in direzione NW, tranne la scossa di assestamento di magnitudine 7.1, altre 3 scosse di assestamento di magnitudine maggiore di 6 erano tutte interessate alla faglia NW (Bouasla, 2009).

CONCLUSIONE

Dopo il verificarsi del terremoto di Ta ngshan, i sismologi sono stati perplessi da molte domande: perché il terremoto di Tangshan si è verificato nel luogo in cui si osservano solo rotture su piccola scala sulla superficie terrestre e dove il movimento neotettonico non è attivo e non sono stati registrati forti terremoti nella storia? Perché ci sono così tanti forti terremoti nella sequenza del terremoto di Tangshan? Perché le anomalie di tendenza e di sfogo sono distribuite in modo così ampio? E perché alcune variazioni anomale dopo il terremoto di Tangshan sono ancora più intense e complesse di quelle precedenti al terremoto (compile group for Tangshan earthquake in 1976, State Seismological Bureau, 1982)? Pertanto, questo modello è utile per comprendere queste domande (Bouasla, 2009).

RICONOSCIMENTO

Vorrei ringraziare i professori Jin Zhenmin e Qu Guosheng per la loro direzione e aiuto.