규모 9.0의 도호쿠-오키 지진에 대한 새로운 연구는 지구 과학, 재료 특성 및 고급 모델링 기술 간의 교차점을 탐구합니다. 이러한 과학 분야의 측면을 결합함으로써, 에산 자말리 혼도리 및 박진오 도쿄 대학의 연구팀은 2011년 일본을 강타한 이 치명적인 지진에서 해저 퇴적물의 역할을 확인할 수 있었습니다. 이 연구는 또한 미래에 유사한 지진이 발생하기 쉬운 단층을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
두 사람의 연구는 데콜망(décollement)이라고도 알려진 얕은 판 경계 추력 단층에 초점을 맞추었습니다. 이는 매우 얕고 불안정한 지각 활동 구역입니다. 이 단층은 일본 동부 해안의 일본 해구 섭입대를 기준으로 위치하며, 단층의 파열로 인해 해저에 교란이 발생하여 도호쿠-오키 지진과 관련된 쓰나미 파도가 발생했습니다. 이러한 대규모 해석은 잘 받아들여지고 있습니다. 그러나 추가 조사가 필요한 것은 단층의 파열 전파에 영향을 미쳤을 수 있는 기본 퇴적물(아직 단단한 암석이 되지 않은 층상 입자)의 안정성입니다.
Jamali Hondori와 Park은 2D 지진 영상을 사용하여 이 안정성을 연구한 후 데콜레망 퇴적물의 기공-유체 압력 계산을 수행했습니다. 지진 영상을 통해 지질 구조를 재구성할 수 있으며 기공-유체 압력은 퇴적물 입자가 데콜망 위의 바다에서 오는 고압 하중을 받을 때의 거동을 설명합니다.
지진 데이터와 공극 유체 데이터는 지진계 형태의 지진 데이터와 함께 별도로 수집되었으며, 공극 유체 데이터는 전단 변형률과 도랑으로부터의 거리에 대해 플로팅되었습니다.
데이터 잭팟
지진 진원지는 이전 연구의 조사 위치인 2E 현장과 매우 가까운 위치에 있었습니다. 데콜레망에 대한 이러한 주요 위치 지정을 통해 Jamali Hondori와 Park는 지진 심도 이미지 측면에서 대박을 터뜨렸습니다.
데콜망의 지진 심도 이미지는 부착 프리즘의 형성을 드러냈습니다. 이것은 해당 지역의 지각 운동에 의해 준설되고 밀려난 퇴적물 모음입니다. 이러한 퇴적 구조를 통해 지진파의 상대 속도를 측정함으로써 듀오는 퇴적물의 공극-유체 압력이 불안정화를 초래하고 결과적으로 현장 2E 근처에서 지진 활동을 초래했다는 결론을 내릴 수 있었습니다.
이번 연구는 지진의 원인과 퇴적물에서 유체가 배출되는 방식 사이에 중요한 연관성을 제시합니다. 이는 퇴적물에 여전히 존재하는 배수 및 유체의 양을 정량화하는 "유체 과압 비율"을 계산하여 평가되었습니다. Jamali Hondori와 Park은 현장 2E 아래에 활성 배수 경로가 있음을 보여주었습니다. 결과적으로 퇴적물에서 유체가 누출되어 이 구역의 간극압이 낮아지게 됩니다. 그러나 데콜망에서는 고압의 기공액이 불투과성 퇴적물 내에 갇혀 있습니다. 이로 인해 결함이 불안정해지고 마찰이 감소하여 파열 전파가 촉진됩니다.
불안정한 퇴적물
요컨대, 퇴적물이 기질을 따라 이동함에 따라 지각 구조적 하중과 열 가압이 도호쿠-오키 지진의 예기치 않은 대규모 단층 파열의 원인일 가능성이 높습니다. 즉, 토호쿠-오키 지진은 퇴적물에 작용하는 해양의 정수압에 의해 발생했습니다. 이것은 궁극적으로 미세한 규모의 퇴적물을 불안정하게 하여 대규모 지각 운동을 일으켰습니다.
공극수압과 정수압의 크기가 같다면 지진하중은 발생하지 않았을 것입니다. 대신, 둘 사이의 불균형은 지진 동안 큰 지진 미끄러짐의 원인이며, 여기서 지진 활동은 지진 활동과 일치하는 기계적 이벤트를 나타냅니다.
연구원들은 듀오가 유효 응력 비율로 설명하는 계산된 예상 수직 유효 응력의 비율과 함께 단층 사이트에서 전단 및 수직 유효 응력을 분석했습니다. 이 분석은 낮은 유효 응력 비율로 인해 단층 미끄러짐 및 관련 쓰나미가 발생하는 내진 슬립 및 파열에 대한 단층의 성향을 밝혔습니다.
수평 변위
파동 감쇠는 지구 연약권의 본질을 암시합니다.
마지막으로 Jamali Hondori와 Park는 단층의 복잡한 파열 패턴이 간극 유체 압력이 전단 응력 수준을 결정하는 데 중요한 역할을 하는 조건을 생성했다고 결론지었습니다. 그 결과 퇴적물 안정성의 요동에 상응하는 수평 변위가 이번 대규모 지진을 일으켰다고 지적했다.
이 연구는 또한 데콜망 추력 단층에 대한 우리의 이해에 영향을 미치며 단층 아래 퇴적물의 특성의 중요성을 보여줍니다. 특정 단층의 퇴적물 프로파일을 연구하고 강력한 지진이 발생하기 전에 예측하는 것이 가능할 수 있습니다. 자연으로 인한 위험을 예측하는 능력은 해안선에 사는 사람들에게 매우 중요합니다. 특히 기후 변화로 인해 점점 더 심각한 자연 재해가 발생하는 상황에서 더욱 그렇습니다.
연구는 다음에 설명되어 있습니다. 과학 보고서.
