Física de la Fuente Sísmica
Un terremoto es el deslizamiento friccional repentino de una falla que libera la deformación elástica almacenada, irradiando ondas sísmicas cuyo patrón y tamaño codifican la geometría, la energía y la dinámica de la ruptura.
Definition
La física de la fuente sísmica es el estudio de los procesos mecánicos por los cuales una falla se rompe e irradia energía sísmica, caracterizando la fuente a través de su mecanismo focal, momento sísmico, caída de tensión y dinámica de ruptura.
Scope
Este tema cubre la física de la fuente sísmica: el marco de rebote elástico y deslizamiento-adherencia, la fricción de la falla y la nucleación y propagación de la ruptura, el sistema de fuerzas de doble par y su patrón de radiación, los mecanismos focales, el tensor de momento sísmico y la magnitud de momento. Trata parámetros de la fuente como la caída de tensión, la velocidad de ruptura y la distribución del deslizamiento, y las relaciones de escala que conectan los terremotos pequeños y grandes. El énfasis está en cómo la mecánica de las fallas determina el campo sísmico irradiado.
Core questions
- ¿Qué rige la nucleación, propagación y detención de una ruptura de falla?
- ¿Cómo se define el momento sísmico y por qué se prefiere la magnitud de momento para eventos grandes?
- ¿Qué revela el patrón de radiación sobre la geometría de la falla y la dirección del deslizamiento?
- ¿Cómo se escalan la caída de tensión y la velocidad de ruptura en el rango de tamaños de terremotos?
Key concepts
- Fallas de deslizamiento-adherencia y el ciclo sísmico
- Sistema de fuerzas de doble par y patrón de radiación
- Momento sísmico y el tensor de momento
- Magnitud de momento y escalamiento de terremotos
- Caída de tensión, velocidad de ruptura y distribución del deslizamiento
Key theories
- Rebote elástico y fallas de deslizamiento-adherencia
- El modelo de rebote elástico de Reid sostiene que la carga tectónica almacena deformación elástica a través de una falla bloqueada hasta que la falla friccional permite un deslizamiento repentino; los experimentos de laboratorio de deslizamiento-adherencia proporcionaron posteriormente el mecanismo friccional subyacente a este ciclo sísmico.
- Momento sísmico y magnitud de momento
- El momento sísmico, el producto de la rigidez, el área de la falla y el deslizamiento promedio, proporciona una medida físicamente fundamentada del tamaño del terremoto; Kanamori lo utilizó para definir una magnitud de momento que no se satura para grandes terremotos.
Mechanisms
La tensión tectónica carga una falla mantenida por fricción; cuando la tensión de cizallamiento excede la resistencia friccional, el deslizamiento se nuclea y propaga como un frente de ruptura, siendo la dislocación a través de la falla equivalente a un sistema de fuerzas de doble par que irradia ondas P y S con un patrón de cuatro lóbulos, y la caída de tensión que acompaña al deslizamiento controla la energía irradiada y las amplitudes del movimiento del suelo.
Clinical relevance
La física de la fuente determina el tamaño, la ubicación y las características de la ruptura reportadas después de un terremoto, informa la predicción del movimiento del suelo y los modelos de riesgo sísmico, y distingue los terremotos naturales de las explosiones en la monitorización de pruebas nucleares.
History
Reid formuló el rebote elástico a partir del terremoto de San Francisco de 1906; la representación de doble par se resolvió en debates de mediados de siglo, y la magnitud de momento de Kanamori de 1977, junto con la inversión rutinaria del tensor de momento, hizo que la caracterización de la fuente fuera cuantitativa y estandarizada globalmente.
Key figures
- Harry Fielding Reid
- Hiroo Kanamori
- Christopher Scholz
Related topics
Seminal works
- reid1910
- kanamori1977
- scholz2019
Frequently asked questions
- ¿Por qué la magnitud de momento ha reemplazado a la escala de Richter para los grandes terremotos?
- La escala de Richter original y las magnitudes relacionadas se saturan, subestimando el tamaño de los terremotos más grandes porque se basan en amplitudes de onda de período fijo; la magnitud de momento se deriva del momento sísmico, una medida física directa del deslizamiento y el área de la falla, por lo que sigue siendo precisa para los eventos más grandes.
- ¿Qué es la caída de tensión y por qué es importante?
- La caída de tensión es la diferencia entre la tensión de cizallamiento en una falla antes y después de que se deslice; influye en la intensidad con la que un terremoto irradia energía de alta frecuencia y, por lo tanto, en la intensidad del temblor para una magnitud dada.