Time-independent and time-dependent seismicity of intermediate and deep focus earthquakes
Authors: Τσαμπάς Ανέστης 
Published: September 2021

Τα αίτια και οι μηχανισμοί που διέπουν την εκδήλωση σεισμών ενδιαμέσου και μεγάλου βάθους με χαρακτηριστικά εστιακά βάθη που κυμαίνονται μεταξύ 60 και 700-730 χλμ. έχουν εκτενώς μελετηθεί, διεθνώς. Ποσοτικά οι σεισμοί αυτοί αποτελούν σχεδόν το 1/4 της παγκόσμιας σεισμικότητας καθώς πραγματοποιούνται σχεδόν αποκλειστικά κατά μήκος των ορίων σύγκλισης των λιθοσφαιρικών πλακών, με τις εστίες τους να οριοθετούν τις γνωστές, σεισμικά ενεργές, ζώνες Wadati-Benioff. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον όμως, παρουσιάζει η διερεύνηση των τρόπων με τους οποίους η παράμετρος «χρόνος», επηρεάζει την εκδήλωση ισχυρών σεισμών αυτής της κατηγορίας. Έχει αποδειχθεί ότι πριν την εκδήλωση ισχυρών επιφανειακών σεισμών, παρατηρείται επιταχυνόμενη εκδήλωση ενδιαμέσου μεγέθους σεισμών σε μια ευρεία, κρίσιμη περιοχή, γύρω από το επίκεντρο του επερχόμενου κύριου σεισμού. Ταυτόχρονα, στον ευρύτερο σεισμογόνο χώρο και σε κοντινές αποστάσεις από το σεισμογόνο ρήγμα, έχει παρατηρηθεί αντίστοιχη επιβραδυνόμενη σεισμικότητα. Ο συνδυασμός των παραπάνω δύο παρατηρήσεων (όπως περιγράφεται από το Μοντέλο της Επιταχυνόμενης - Επιβραδυνόμενης Σεισμικής Παραμόρφωσης, D-AS, των Papazachos et al., 2006) μπορεί να οδηγήσει σε μεσοπρόθεσμη πρόγνωση επερχόμενων ισχυρών κύριων σεισμών. Έτσι, στην παρούσα διατριβή πραγματοποιείται για πρώτη φορά έλεγχος εφαρμογής του παραπάνω μοντέλου σε σεισμούς ενδιαμέσου και μεγάλου βάθους, που έχουν ήδη εκδηλωθεί σε διάφορα σεισμοτεκτονικά περιβάλλοντα, παγκοσμίως. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται παράμετροι ενδιάμεσου-μεγάλου βάθους σεισμών που εκδηλώθηκαν τα τελευταία 50 χρόνια και δημοσιεύονται στα δελτία διεθνών (ISC, NEIC και IDC) και μεγάλων εθνικών (MOS από Μόσχα, BJI από Πεκίνο, JMA από Ιαπωνία) σεισμολογικών δικτύων. Με την εφαρμογή κατάλληλων, αξιόπιστων σχέσεων μετατροπής μεγεθών, όπως αυτές υπολογίζονται στο πλαίσιο της διατριβής (Tsampas et al., 2016a) σύμφωνα με τη μέθοδο της Γενικής Ορθογώνιας Παλινδρόμησης (GOR), προέκυψε ένας πλήρης και ομογενής ως προς το μέγεθος κατάλογος σεισμών ενδιάμεσου-μεγάλου βάθους που καλύπτει το διάστημα 1962-2019 (Tsampas et al., 2016b). Ως ενιαίο μέγεθος αναφοράς υιοθετείται αυτό της σεισμικής ροπής (Mw), υπολογιζόμενο, είτε άμεσα, είτε έμμεσα, από μετατροπές του χωρικού (mb) και του επιφανειακού (Ms) μεγέθους. Επιπλέον, και σε ότι αφορά τη τελική τιμή εστιακού βάθους του κάθε σεισμού που περιλαμβάνει ο κατάλογος, αυτή προέκυψε από συνεκτίμηση των τιμών εστιακών βαθών, με αξιοποίηση των διαθέσιμων πηγών της συγκεκριμένης παραμέτρου. Ο παγκόσμιος αυτός κατάλογος αποτελεί βασικό εργαλείο, τόσο για τη μελέτη των χώρο-χρονικών μεταβολών της παγκόσμιας ενδιαμέσου-μεγάλου βάθους σεισμικότητας, όσο και για εξέταση της δυνατότητας μεσοπρόθεσμης πρόγνωσης σεισμών ενδιαμέσου και μεγάλου βάθους, που είναι αντικείμενο αλλά και τελικός στόχος της παρούσας διατριβής. Στη συνέχεια, στο πλαίσιο μελέτης της χρονικά ανεξάρτητης σεισμικότητας (time-independent seismicity), πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της χώρο-χρονικής μεταβολής των παραμέτρων του μεγέθους πληρότητας (Mc) και b- για τους σεισμούς του καταλόγου. Η μελέτη έγινε σε τοπική κλίμακα, με το ενδιαφέρον να εστιάζεται κατά προτεραιότητα σε 4 ζώνες καταβύθισης, αυτές των: i) Ν. Αμερικής, ii) Νήσων Βανουάτου (Νέες Εβρίδες), iii) Ιαπωνίας (Χονσού) και, iv) Νήσων Τόνγκα-Κερμάντεκ. Τμήμα των χώρο-χρονικών αναλύσεων για τις παραπάνω επιμέρους γεωγραφικές περιοχές, αποτελεί και η ανάδειξη μετασεισμικών ακολουθιών ενδιαμέσου και μεγάλου βάθους ισχυρών σεισμών. Έτσι οι 4 αναφερόμενες περιοχές μελέτης επιλέχθηκαν κυρίως λόγω του επαρκούς αριθμού διαθέσιμων παρατηρήσεων κατά τη διάρκεια των μετασεισμικών τους ακολουθιών, αφού η συχνότητα των μετασεισμών στους σεισμούς ενδιαμέσου και μεγάλου βάθους είναι κατά μια τάξη μεγέθους μικρότερη σε σύγκριση με αυτήν των αντίστοιχων επιφανειακών. Για το σύνολο των 30 μετασεισμικών ακολουθιών ενδιαμέσου-μεγάλου βάθους που εντοπίστηκαν στις παραπάνω περιοχές, γνωστοί νόμοι που ισχύουν για τους επιφανειακούς σεισμούς (οι νόμοι των Omori, Gutenberg-Richter, Båth), εξετάζονται ως προς την ισχύ και την εφαρμοσιμότητά τους και πραγματοποιείται υπολογισμός των παραμέτρων p- και b- για το σύνολο των εξεταζόμενων ακολουθιών. Τέλος, σε ότι αφορά τη μελέτη της χρονικά εξαρτημένης σεισμικότητας, με την εφαρμογή του Μοντέλου Επιταχυνόμενης-Επιβραδυνόμενης Σεισμικής Παραμόρφωσης (D-AS) σε ενδιαμέσου-μεγάλου βάθους κύριους σεισμούς των περιοχών της Ιαπωνίας και της Ν. Αμερικής, όπου υπήρχαν δεδομένα για αξιόπιστη εφαρμογή του μοντέλου, προέκυψαν σημαντικά, ικανοποιητικά αποτελέσματα. Εξαιτίας της έλλειψης πλήρων δεδομένων σε σεισμούς μέτριου μεγέθους που χρονολογούνται κατ’ ελάχιστο δύο-τρεις δεκαετίες πριν από ισχυρούς σεισμούς-στόχους, δε κατέστη δυνατή η εκ των υστέρων (a posteriori) εφαρμογή του μοντέλου D-AS και για περισσότερους ενδιαμέσου-μεγάλου βάθους ισχυρούς κύριους σεισμούς, από άλλες ζώνες καταβύθισης (όπως π.χ. είναι οι περιοχές των νήσων Τόνγκα και Βανουάτου). Συνολικά, από τις 12 περιπτώσεις ισχυρών σεισμών που μελετήθηκαν (εκ των οποίων 7 εντοπίζονται στη Ν. Αμερική και 5 στην Ιαπωνία), τα σφάλματα που προέκυψαν στις προβλεπόμενες παραμέτρους: α) του χρόνου γένεσης, (Dt), β) του αναμενόμενου μεγέθους, (DΜ), και γ) της απόστασης από το επίκεντρο, (DΕ), υπολογίστηκαν να είναι της τάξης των α) 1.9 ετών, β) 0.2 και γ) 94 χλμ., τα οποία και βρίσκονται εντός του παραθύρου των αντίστοιχων αβεβαιοτήτων που προβλέπονται από το μοντέλο που εφαρμόστηκε.