Моделирование сверхсдвигового режима распространения разрыва по разлому с гетерогенной поверхностью

Моделирование сверхсдвигового режима распространения разрыва по разлому с гетерогенной поверхностью

Автор: А.М. Будков, С.Б. Кишкина, Г.Г. Кочарян
Издательство: Физика Земли

На основе результатов численного моделирования в статье рассмотрены закономерности формирования сверхсдвигового разрыва (скорость распространения фронта выше скорости поперечных волн в материале) вдоль однородной и гетерогенной поверхностей модельного разлома. Неоднородность свойств задавалась в виде фрикционных пятен, разупрочняющихся при сдвиге, между которыми расположены области со стабильным трением. Подобная постановка восходит к известной модели “asperities” [Kanamori, Stewart, 1978]. В настоящей работе использованы данные сейсмологических и геодезических наблюдений для оценки характерных размеров участков разломной зоны, “запертых” в межсейсмический период. Расчеты показали, что характерные размеры неоднородностей на плоскости скольжения в значительной степени определяют особенности распространения динамического разрыва. Необходимым условием трансформации разрыва в сверхсдвиговый режим является достаточно быстрое фрикционное разупрочнение. Возникновение наблюдаемых особенностей волнового поля (относительно слабое затухание, увеличение амплитуды колебаний на некотором расстоянии от гипоцентра, преобладание движения в направлении, параллельном разлому и т.д.) не требует нелинейности среды и не является результатом генерации “ударной волны”, как предполагается в некоторых публикациях, а представляет собой лишь следствие интерференции волновых фронтов. Взаимодействие областей с разными фрикционными свойствами может приводить к возникновению таких эффектов, как переход к сверхсдвиговому режиму, возникновение динамических импульсов скольжения, которые повторно разрушают ранее сдвинутые в процессе крипа участки разлома, торможение разрыва. Судя по результатам расчетов, на шероховатых/волнистых участках контактных поверхностей с близко расположенными зонами фрикционного разупрочнения, генерация сверхсдвигового разрыва более вероятна. При этом распространение такого разрыва с затухающей амплитудой смещения может быть устойчиво на локально более гладких участках.

А.М. Будков, С.Б. Кишкина, Г.Г. Кочарян Моделирование сверхсдвигового режима распространения разрыва по разлому с гетерогенной поверхностью / // Физика Земли. – 2022. – № 4. – С. 135-150. – EDN: WHLNMX. https://doi.org/10.31857/S0002333722040019

Budkov, A.M., Kishkina, S.B. & Kocharyan, G.G. Modeling Supershear Rupture Propagation on a Fault with Heterogeneous Surface. Izv., Phys. Solid Earth 58, 562–575 (2022). https://doi.org/10.1134/S1069351322040012