Transferul de stres Coulomb

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Transferul de stres Coulomb este un proces geologic legat de seismicitatea modificărilor de stres din materialul înconjurător cauzate de evenimente de deformare discrete locale. [1] Folosind deplasările cartografiate ale suprafeței terestre în timpul cutremurelor , variațiile calculate ale stresului din Coulomb sugerează că stresul eliberat în timpul unui cutremur nu numai că se disipează, dar se poate deplasa și în sus și în jos pe segmente de avarie , concentrând și promovând șocurile succesive. [2] Foarte important, modificările stresului din Coulomb au fost aplicate modelelor de predicție a cutremurelor utilizate pentru a evalua potențialele pericole legate de activitatea seismică. [1] [2] [3] [4] [5]

Variația stresului Coulomb

Criteriul de defectare Coulomb necesită ca tensiunea Coulomb să depășească o valoare σ f definită de tensiunea de forfecare τ B , tensiunea normală σ B , presiunea porilor p și coeficientul de frecare μ al unui plan de defectare, astfel încât

σ f = τ B - μ (σ B - p) [1]

De asemenea, se presupune adesea că modificările presiunii hidraulice ale porilor induse de modificările de solicitare sunt proporționale cu schimbarea normală de solicitare pe planul de avarie. [6] Aceste efecte sunt încorporate într-un coeficient eficient de frecare μ ', astfel încât

Δσ f = Δτ B - μ '(Δσ B ) [6]

Această simplificare permite calcularea variațiilor de solicitare Coulomb pe un plan de defecțiune să fie independent de câmpul de solicitare regional, dar depinde în schimb de geometria defectului, direcția de alunecare și coeficientul de frecare . Semnificația modificărilor stresului Coulomb a fost descoperită atunci când s-au folosit deplasările cartografiate ale mișcărilor de avarie vecine pentru a calcula modificările stresului Coulomb de-a lungul greșelilor. Rezultatele au arătat că stresul eliberat de defecțiunile din timpul cutremurelor nu s-a risipit pur și simplu, ci a mutat și segmentele de defect în sus și în jos. Mai mult, lobii cartografiați ai stresului Coulomb cresc și scad în jurul defectelor locale arată o creștere și scădere a ratelor de seismicitate, respectiv la scurt timp după cutremurele vecine, revenind în cele din urmă la ritmul lor obișnuit de fond. [7] [8]

Declanșarea stresului seismic

Declanșarea stresului descrie defalcarea reactivă a defectelor cauzate de creșterile stresului Coulomb, care sunt la rândul lor cauzate de evenimente de deformare exogenă. [1] Deși deplasările învecinate produc adesea mici modificări ale stresului, zonele de stări de stres Coulomb perturbate au fost folosite cu succes pentru a explica distribuția spațială a seismicității șocului secundar declanșat de stres.

California

La 28 iunie 1992, un cutremur cu magnitudinea 7,2 care a lovit Landers , California , a fost urmat (aproximativ trei ore mai târziu) de zguduitul avertisment al cutremurului cu ursul mare de 6,5 grade, aflat la 40 km distanță. Modificările calculate ale stresului Coulomb cauzate de ambele cutremure au arătat un lob de 2,1-2,9 bari spre vest cu stres Coulomb crescut rezultat din deplasarea asociată ambelor cutremure. Din cele aproximativ 20.000 de replici care au avut loc la 25 de zile după 28 iunie pe o rază de 5 km, mai mult de 75% au avut loc în zone în care stresul Coulomb a fost crescut și mai puțin de 25% în zonele în care stresul Coulomb a scăzut. [1]

curcan

Un alt caz reușit de predicție a cutremurului a avut loc de-a lungul sistemului de greșeli din nordul Anatoliei din Turcia . Din 1939 până în 1999, sistemul anatolian de defecte a asistat la zece cutremure cu magnitudinea de 6,6 sau mai mare. Evoluția stresului Coulomb se modifică de-a lungul falei nord-anatoliene în urma acestor cutremure a arătat că 11 din cele 13 rupturi au avut loc în zone cu stres crescut din Coulomb cauzat de o ruptură anterioară. [3] [4]

Această metodă a fost, de asemenea, utilizată pentru a prezice seismicitatea în jurul vulcanilor activi care suferă modificări semnificative ale stresului în camera magmatică . [9]

Predicția cutremurului

Deși agențiile guvernamentale nu folosesc un model oficial de predicție a transferului de stres Coulomb, anchetele geologice analizează adesea probabilitățile viitoare de cutremure folosind teoria stresului Coulomb. De exemplu, ultimul dintre cele treisprezece cutremure anterioare de-a lungul defectului nord-anatolian al Turciei în apropierea orașului Duzce a fost prezis cu succes de către geologii locali înainte de a se produce ruptura. Acest lucru a permis inginerilor să evacueze structuri instabile și să limiteze daunele semnificative. [2] Oamenii de știință estimează că probabilitatea unui alt cutremur de-a lungul sistemului anatolian de defecțiune în următorii 30 de ani este de 62% și că acesta va fi localizat în mod amenințător lângă Istanbul . [3]

Exemple de secvențe de cutremur

Notă

  1. ^ a b c d e ( EN ) GCP King, Stein, RS și Lin, J., Schimbările de stres static și declanșarea cutremurelor , în Buletinul Societății Seismologice din America , vol. 84, nr. 3, 1994, pp. 935-953.
  2. ^ a b c ( EN ) RS Stein, Earthquake Conversations , în Scientific American , vol. 288, nr. 1, 2003, pp. 72–79, Bibcode : 2003SciAm.288a..72S , DOI : 10.1038 / scientificamerican0103-72 .
  3. ^ a b c ( EN ) RS Stein, Barka, AA și Dieterich, JH,Eșec progresiv pe falla nord-anatoliană din 1939 prin declanșarea stresului cutremurului , în Geophysical Journal International , vol. 128, nr. 3, 1997, pp. 594–604, Bibcode : 1997GeoJI.128..594S , DOI : 10.1111 / j.1365-246x.1997.tb05321.x .
  4. ^ a b ( EN ) AA Barka, Rockwell, TK, Reilinger, R. and Imren, C., Cinematics of the central marmara sea ridges , in Eos, Transactions, American Geophysical Union , vol. 80, n. 46, 1999, p. 664.
  5. ^ (EN) TE Parsons și Dreger, DS, Impactul stresului static al secvenței cutremurului Landers din 1992 asupra nucleației și alunecării la locul cutremurului Minei Hector Mine din 1999, sudul Californiei , în Geophysical Research Letters, vol. 27, n. 13, 2000, pp. 1949–1952, Bibcode : 2000GeoRL..27.1949P , DOI : 10.1029 / 1999gl011272 .
  6. ^ A b (EN) NM Beeler, Simpson, RW, J., Hickman, SH și Lockner, DA, presiunea fluidelor porilor, fricțiunea aparentă, defecțiunea coulombului și , în Journal of Geophysical Research, vol. 105, nr. 25, 2000, p. 542, Bibcode : 2000JGR ... 10525533B , DOI : 10.1029 / 2000JB900119 .
  7. ^ (EN) JH Dieterick și Kilgore, BD, Observarea directă a contactelor de frecare; noi perspective pentru proprietățile dependente de stat , în Pure and Applied Geophysics , vol. 143, 1–3, 1994, pp. 283–302, Bibcode : 1994PApGe.143..283D , DOI : 10.1007 / bf00874332 .
  8. ^ (EN) S. Toda și Stein, RS, Toggling of seismicity by the 1997 Kagoshima cutplet cutplet; o demonstrație a transferului de stres dependent de timp , în Journal of Geophysical Research , vol. 108, B12, 2003, p. 12, Bibcode : 2003JGRB..108.2567T , DOI : 10.1029 / 2003jb002527 .
  9. ^ (EN) J.Gargani, L.Geoffroy. și S.Gac, S.Cravoisier, Fault slip și variațiile stresului Coulomb în jurul unui rezervor de magmă sub presiune: consecințe asupra seismicității și intruziunii magmatică , în Terra Nova , vol. 18, nr. 6, 2006, pp. 403–411, Bibcode : 2006TeNov..18..403G , DOI : 10.1111 / j.1365-3121.2006.00705.x .
  10. ^ (EN) Q. Zhang, P. Zhang, C. Wang, Y. Wang și Ellis MA, declanșarea și întârzierea cutremurului Cauzat de interacțiunea defecțiunilor pe centura de defecțiune Xianshuihe, sud-vestul Chinei , în Acta Seismologica Sinica, vol. 16, n. 2, 2003, pp. 156–165, Bibcode : 2003AcSSn..16..156Z , DOI : 10.1007 / s11589-003-0018-5 .

linkuri externe

Geologie Portal de geologie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de geologie
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Transfer_of_stress_of_Coulomb&oldid=121119208 ”