[論文レビュー] Dynamics of episodic supershear in the 2023 M7.8 Kahramanmaraş/Pazarcik earthquake, revealed by near-field records and computational modeling

Mohamed Abdelmeguid, Chunhui Zhao+4 more|arXiv (Cornell University)|May 2, 2023

Earthquake Detection and Analysis参考文献 57被引用数 8

ひとこと要約

要約: 本論文は近接場の地震記録と物理ベースの動的破壊モデルを組み合わせ、空間的に不均一な破壊速度を示し、Narli分岐断層および東アナトリア断層に沿った断続的な超速破壊（supershear）伝播を含み、幾何学的複雑さと摩擦がこれらのダイナミクスを駆動する方法を説明する。

ABSTRACT

The 2023 M7.8 Kahramanmaraş/Pazarcik earthquake was larger and more destructive than what had been expected. Here we analyzed near-field seismic records and developed a dynamic rupture model that reconciles different currently conflicting inversion results and reveals spatially non-uniform propagation speeds in this earthquake, with predominantly supershear speeds observed along the Narli fault and at the southwest (SW) end of the East Anatolian Fault (EAF). The model highlights the critical role of geometric complexity and heterogeneous frictional conditions in facilitating continued propagation and influencing rupture speed. We also constrained the conditions that allowed for the rupture to jump from the Narli fault to EAF and to generate the delayed backpropagating rupture towards the SW. Our findings have important implications for understanding earthquake hazard and guiding future response efforts and demonstrates the value of physics-based dynamic modeling fused with near-field data in enhancing our understanding of earthquake mechanisms and improving risk assessment.

研究の動機と目的

• 3つの点: kinematic inversionsを超える2023 Mw7.8 Kahramanmaraş/Pazarcik地震の理解を動機づける。
• 近接場記録と機械論モデル化を用いて破壊速度履歴と摩擦特性を制約する。
• 幾何学的複雑さと断層接続が破壊伝播と危害影響に与える影響を説明する。

提案手法

• 超音速伝播のマックコーン・シグネチャを特定するため近接場地震動記録を分析する。
• ステーションデータとUSGS断層幾何に制約された非平面分岐断層網の2D動的破壊モデルを開発する。
• Narli分岐と東アナトリア断層区間の破壊を模擬するため、指定された μs、μd、Dc を用いた線形スリップ-弱化摩擦則を実装する。
• 次元less eG = Bc/Ac を用いた断層接合部位における伝播可能性のパラメトリック研究を実施する。
• 観測された両方向伝播と速度遷移を再現するようモデルパラメータ（S、eG、Dc、μs、μd）を校正する。
• 近接場記録と比較して合成到達時刻と速度ジャンプをモデルで検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NarliからEAFへの遷移とそれに続く両方向伝播が可能となる摩擦的・幾何学的条件は何か。
• RQ2 摩擦強度、破壊エネルギー、応力状態の変化が複数の断層区間でSub-Rayleighと超速の間の転換をどのように支配するか。
• RQ3 イベント中のEAFの破壊速度に関する矛盾する運動 inversion を物理ベースの動的破壊モデルで調整できるか。
• RQ4 断層接合部の幾何が遅延バック伝播と分岐破壊挙動にいかなる影響を与えるか。

主な発見

• 近接場記録は Narli 断層と東アナトリア断層のSW端付近で超速伝播の兆候を示す領域を示す。
• 2D動的破壊モデルは Narli 断層での核生成を再現し、約19.5 kmで超速へ移行し、混在した速度での東アナトリア断層の両方向伝播を示す。
• Narli–EAF 接合部を越える伝播の抑制または強化は強度パラメータ S とエネルギー比 eG に依存し、一定のパラメータ領域で持続的な超速伝播を必要とする。
• Hatay近傍のステーションデータと一致するよう、接近南西方向への遅延バック伝播と分枝に沿う複雑な超速伝播の爆発をモデルは予測する。
• 超速伝播は強い近接場地動と検出器に捉えられた異常な波場パターンの機構を提供する。
• 幾何学的複雑さと異質な摩擦が破壊速度、分岐、危険性に影響を与える役割を強調する。