1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика Земли
  4. № 6, 2023

Физика Земли, 2023, № 6, стр. 103-121

Эффекты направленности излучения крупных очагов на примере катастрофических землетрясений в Турции 06.02.2023 г.*

О. В. Павленко 1, *, В. А. Павленко 1, **

1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
г. Москва, Россия

* E-mail: olga@ifz.ru
** E-mail: pavlenko.vasily@gmail.com

Поступила в редакцию 16.05.2023
После доработки 25.05.2023
Принята к публикации 13.06.2023

Аннотация

Представлен обзор результатов, полученных зарубежными сейсмологами на основе записей сетей сейсмических наблюдений Турции AFAD (Государственного агентства по борьбе со стихийными бедствиями при Министерстве внутренних дел). Последовательность землетрясений началась с основного толчка M7.8 и насчитывает тысячи афтершоков. Наиболее сильные события произошли в первые двенадцать часов, причем очаги двух событий M7.0+ располагались в 100 км друг от друга. Землетрясения вызвали движения грунта, разрушительные для сооружений, так называемые “импульсные волновые формы”, и эпицентральные расстояния, как ранее отмечалось, не являются хорошим показателем затухания волн от землетрясений с протяженными разрывами. Записи станций в приразломных зонах четко выявили эффекты направленности сейсмического излучения. Землетрясение М7.8 (основной толчок) было более масштабным, чем ожидалось при текущей тектонической обстановке. По записям ближнего поля прослежен ранний переход к сверхскоростному (~1.55Vs) распространению разрыва на боковом разломе Нарли, где зародился разрыв, который затем перешел в Восточно-Анатолийский разлом. Ранний переход в сверхбыструю стадию очевидно способствовал дальнейшему распространению разрыва и инициированию подвижек на Восточно-Анатолийском разломе. Построена динамическая модель разрыва, которая согласует полученные разными авторами различные результаты инверсий и выявляет пространственно неоднородные скорости распространения трещины. Сверхбыстрые скорости, превышающие скорость поперечных волн Vs, наблюдаются вдоль бокового разлома Нарли и на юго-западном конце Восточно-Анатолийского разлома. С конца 1990-х годов сейсмологи работают над включением эффектов направленности излучения протяженных очагов в процедуры ВАСО (вероятностного анализа сейсмической опасности), однако к настоящему времени консенсус не достигнут, и прогресса в этой области можно ожидать лишь с накоплением достаточного количества данных наблюдений.

Ключевые слова: землетрясения в Турции 2023 г., эффекты направленности сейсмического излучения, импульсные волновые формы, уравнения прогноза движений грунта.

Список литературы

  1. Abrahamson N.A. Seismological aspects of near-fault ground motions. Proc. of the 5th Caltrans Seismic Research Workshop. California Department of Transportation. 1998.

  2. Abrahamson N.A. Effects of rupture directivity on probabilistic seismic hazard analysis. Proc. of the EERI 6th Seismic Zonation Workshop. Palm Springs. California. 2000. 6 p.

  3. Acarel D., Cambaz M.D., Turhan F., Mutlu A.K., Polat R. Seismotectonics of Malatya Fault, Eastern Turkey // Open Geosciences 2019. V. 11. № 1. P. 1098–1111.

  4. Akkar S., Yazgan U., Gulkan P. Drift estimates in frame buildings subjected to near-fault ground motions // J. Struct. Eng. 2005. V. 131. № 7. P. 1014–1024.

  5. Alavi B., Krawinkler H. Effects of near-fault ground motions on frame structures. Technical Report Blume Center Report. 2001. V. 138. 301 p.

  6. Anderson J.C., Bertero V. Uncertainties in establishing design earthquakes // J. Struct. Eng. 1987. V. 113. № 8. P. 1709–1724.

  7. Andrews D.J. Rupture velocity of plane strain shear cracks // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 5679–5687.

  8. Applied Technology Council. Improved seismic design criteria for California bridges: provisional recommendations. Report № ATC-32. Redwood City, California. 1996.

  9. Baez J.I., Miranda E. Amplification Factors to Estimate Inelastic Displacement Demands for the Design of Structures in the Near Field. Proc. of 12th World Conference on Earthquake Engineering. 2000.

  10. Baker J.W. Quantitative classification of near-fault ground motions using wavelet analysis // Bull. Seismol. Soc. Am. 2007. V. 97. № 5. P. 1486–1501. https://doi.org/10.1785/0120060255

  11. Baltzopoulos G., Luzi L., Iervolino I. Analysis of Near-Source Ground Motion from the 2019 Ridgecrest Earthquake Sequence // Bull. Seismol. Soc. Am. 2020. V. 110. № 4. P. 1495–1505. https://doi.org/10.1785/0120200038

  12. Baltzopoulos G., Baraschino R., Chioccarelli E., Cito P., Iervolino I. Preliminary engineering report on ground motion data of the Feb. 2023. Turkey seismic sequence. V1.0. 2023.

  13. Bertero V., Mahin S., Herrera R. Problems in prescribing reliable design earthquakes. Proc. 6th World Conference on Earthquake Engineering. 1977. V. 2. P. 1741–1746.

  14. Bertero V., Mahin S., Herrera R. Aseismic design implications of near-fault San Fernando earthquake records // Earthq. Eng. Struct. Dynam. 1978. V. 6. № 1. P. 31–42.

  15. Bhat H.S., Dmowska R., Rice J.R., Kame N. Dynamic slip transfer from the Denali to Totschunda faults, Alaska: Testing theory for fault branching // Bull. Seismol. Soc. Am. 2004. V. 94. № 6B. P. S202-S213. https://doi.org/10.1785/0120040601

  16. Bommer J., Akkar S., Drouet S. Extending ground-motion prediction equations for spectral accelerations to higher response frequencies // Bull. Earthq. Eng. 2012. V. 10. № 2. P. 379–399

  17. Bouchon M., Bouin M-P., Karabulut H., Toksöz M.N., Dietrich M., Rosakis A.J. How fast is rupture during an earthquake? New insights from the 1999 Turkey earthquakes // Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28. № 14. P. 2723–2726. https://doi.org/10.1029/2001GL013112

  18. Dunham E., Archuleta R. Evidence for a supershear transient during the 2002 Denali fault earthquake // Bull. Seismol. Soc. Am. 2004. V. 94. № 6B. P. S256–S268.

  19. Dunham E., Bhat H. Attenuation of radiated ground motion and stresses from three-dimensional supershear ruptures // J. Geophysical Research. Solid Earth 2008. V. 113. P. B8.

  20. Federal Emergency Management Agency (FEMA), NEHRP guidelines for the seismic rehabilitation of buildings. Reports FEMA 273 (Guidelines) and 274 (Commentary).Washington: D.C. 1997.

  21. Garini E., Gazetas G. Second Preliminary Report (8-2-23) Emergence of Fault Rupture. Accelerograms NTUA. Greece. 2023.

  22. Giardini D., Danciu L., Erdik M., Demircioglu M., Sesetyan K., Demircioglu M., Akkar S., Gulen L., Zare M. Seismic hazard map of the Middle East // Bull. Earthq. Eng. 2018. V. 16. P. 1–4. https://doi.org/10.1007/s10518-018-0347-3

  23. Gülerce Z., Tanvir Shah S., Menekşe A., Arda Özacar A., Kaymakci N., Önder Çetin K. Probabilistic Seismic-Hazard Assessment for East Anatolian Fault Zone Using Planar Fault Source Models // Bull. Seismol. Soc. Am. 2017. V. 107. № 5. P. 2353–2366. https://doi.org/10.1785/0120170009

  24. Hall J., Heaton T., Halling M., Wald D. Near-source ground motion and its effects on flexible buildings // Earthq. Spectra. 1995. V. 11. № 4. P. 569–605.

  25. Harris R., Day S. Dynamics of fault interaction: Parallel strike-slip faults // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 1993. V. 98. № B3. P. 4461-4472

  26. Iervolino I., Chioccarelli E., Baltzopoulos G. Inelastic displacement ratio of near-source pulse-like ground motions. Earthq. Eng. Struct. Dynam. 2012. https://doi.org/10.1002/eqe.2167

  27. Iervolino I., Cito P., Felicetta C., Lanzano G., Vitale A. Exceedance of design actions in epicentral areas: insights from the Shake Map envelopes for the 2016–2017 central Italy sequence // Bull. Earthq. Eng. 2021. V. 19. № 13. P. 5391–5414. https://doi.org/10.1007/ s10518-021-01192-z

  28. Iwan W. Drift spectrum: Measure of demand for earthquake ground motions // J. Struct. Eng. 1997. V. 123. № 4. P. 397–404.

  29. Kalkan E., Kunnath S.K. Effects of fling-step and forward directivity on the seismic response of buildings // Earthq. Spectra. 2006. V. 22. № 2. P. 367–390.

  30. Kartal R., Kadirioğlu F., Zünbül S. Kinematic of east Anatolian fault and Dead Sea fault. Conference Paper. 2013. https://www.researchgate.net /publication/271852091

  31. Luco N., Cornell C. Structure-specific scalar intensity measures for near-source and ordinary earthquake ground motions // Earthq. Spectra. 2007. V. 23. № 2. P. 357–392.

  32. Makris N., Black C. Dimensional analysis of bilinear oscillators under pulse-type excitations // J. Eng. Mech. 2004. V. 130. № 9. P. 1019–1031.

  33. Mahin S., Bertero V., Chopra A., Collins R. Response of the Olive View hospital main building during the San Fernando earthquake. Report No. UCB/EERC-76/22. Earthquake Engineering Research Center. University of California at Berkeley. 1976

  34. Malhotra P. M 7.8 Turkey Earthquake of February 6. 2023.

  35. Mavroeidis G.P., Papageorgiou A.S. A mathematical representation of near-fault ground motion // Bull. Seismol. Soc. Am. 2003. V.93. P. 1099–1131.

  36. Mavroeidis G., Dong G., Papageorgiou A. Near-fault ground motions, and the response of elastic and inelastic single degree- of-freedom (SDOF) systems // Earthq. Eng. Struct. Dynam. 2004. V. 33. № 9. P. 1023–1049.

  37. Mello M., Bhat H.S., Rosakis A.J., Kanamori H. Reproducing the supershear portion of the 2002 Denali earthquake rupture in laboratory // Earth Planet. Sci. Lett. 2014. V. 387. P. 89–96.

  38. Mello M., Bhat H., Rosakis A. Spatiotemporal properties of Sub-Rayleigh and supershear rupture velocity fields: Theory and experiments // J. Mech. Phys. Solids. 2016. V. 93. P. 153–181.

  39. Menun C., Fu Q. An analytical model for near-fault ground motions and the response of SDOF systems. Proc. 7th U.S. National Conf. Earthquake Engineering. 2002. P. 10.

  40. Mohamed Abdelmeguid M., Zhao C., Yalcinkaya E., Gazetas G., Elbanna A., Rosakis A. Revealing the dynamics of the Feb 6th 2023 M7.8 Kahramanmaraş. Pazarcik earthquake: near-field records and dynamic rupture modeling. This paper is a non-peer reviewed preprint submitted to EarthArXiv.

  41. Montaldo V., Faccioli E., Zonno G., Akinci A., Malagnini L. Treatment of ground-motion predictive relationships for the reference seismic hazard map of Italy // J. Seismol. 2005. V. 9. № 3. P. 295–316. https://doi.org/10.1007/s10950-005-5966-x

  42. Rosakis A., Samudrala O., Coker D. Cracks faster than the shear wave speed // Science. 1999. V. 284. № 5418. P. 1337–1340.

  43. Rosakis A., Abdelmeguid M., Elbanna A. Evidence of Early Supershear Transition in the Mw 7.8 Kahramanmaraş Earthquake From Near-Field Records. non-peer reviewed preprint. 2023.

  44. Rousseau C.-E., Rosakis A. Dynamic path selection along branched faults: Experiments involving sub-Rayleigh and supershear ruptures // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2009. V. 114. P. B8.

  45. Rowshandel B. Incorporating source rupture characteristic into ground-motion hazard analysis models // Seism. Res. Lett. 2006. V. 77. № 6. P. 708–722.

  46. Shahi S., Baker J. An empirically calibrated framework for including the effects of near-fault directivity in probabilistic seismic hazard analysis // Bull. Seismol. Soc. Am. 2011. V. 101. № 2. P. 742–755. https://doi.org/10.1785/0120100090

  47. Somerville P., Smith N., Graves R., Abrahamson N. Representation of near-fault rupture directivity effects in design ground motions, and application to Caltrans bridges. Proc. National Seismic Conf. on Bridges and Highways. San Diego. California. 1995.

  48. Somerville P., Saikia C., Wald D., Graves R. Implications of the Northridge earthquake for strong ground motions from thrust faults // Bull. Seismol. Soc. Am. 1996. V. 86. № 1. Part B. P. S115–S125.

  49. Somerville P., Smith N., Graves R., Abrahamson N. Modification of Empirical Strong Ground Motion Attenuation Relations to Include the Amplitude and Duration Effects of Rupture Directivity // Seismol. Res. Lett. 1997. V. 68. № 1. P. 199–222. https://doi.org/10.1785/ gssrl.68.1.199

  50. Somerville P. Magnitude scaling of the near fault rupture directivity pulse // Phys. Earth Planet. In. 2003. V. 137. № 1. P. 201–212.

  51. Somerville P. Engineering characterization of near fault ground motion. New Zealand Society for Earthquake Engineering Conference. 2005. P. 8.

  52. Spagnuolo E., Akinci A., Herrero A., Pucci S. Implementing the effect of the rupture directivity on PSHA for the city of Istanbul, Turkey // Bull. Seismol. Soc. Am. 2016. V. 106. № 6. P. 2599–2613. https://doi.org/10.1785/0120160020

  53. Spudich P. Chiou B.S. Directivity in NGA earthquake ground motions: Analysis using isochrone theory // Earthq. Spectra. 2008. V. 24. № 1. P. 279–298.

  54. Taftsoglou M., Valkaniotis S., Karantanellis E., Goula E., Papathanassiou G. Preliminary mapping of liquefaction phenomena triggered by the February 6 2023 M7.7 earthquake, Türkiye. Syria, based on remote sensing data. Zenodo. 2023. https://doi.org/10.5281/zenodo.7668401

  55. Templeton E., Baudet A., Bhat H.S., Dmowska R., Rice J.R., Rosakis A.J., Rousseau C-E. Finite element simulations of dynamic shear rupture experiments and dynamic path selection along kinked and branched faults // J. Geophys. Res.: Solid Earth 2009. V. 114. P. B8. https://doi.org/10.1029/2008JB006174

  56. Tothong P., Cornell C.A., Baker J. Explicit directivity-pulse inclusion in probabilistic seismic hazard analysis // Earthq. Spectra. 2007. V. 23. № 4. P. 867–891. https://doi.org/10.1193/1.2790487

  57. Turkish National Strong Motion Network [Data set]. Department of Earthquake, Disaster and Emergency Management Authority. https://doi.org/ (accessed 02/13/2023 7:30 PM PST)https://doi.org/10.7914/SN/TK

  58. Uniform Building Code // Int. Conf. of Bldg. Officials, Whittier, California. 1997.

  59. U.S. Geological Survey. URL: https://earthquake. usgs.gov/earthquakes/eventpage/us6000jllz/origin/detail (accessed 02/13/2023 7:30 PM PST)

  60. Zeng H., Wei S., Rosakis A. A Travel-Time Path Calibration Strategy for Back-Projection of Large Earthquakes and Its Application and Validation Through the Segmented Super-Shear Rupture Imaging of the 2002 Mw 7.9 Denali Earthquake // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2022. V. 127. № 6. e2022JB024359.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика Земли

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал