[논문 리뷰] Evidence for Surface Loading as Trigger Mechanism of the 2008 Wenchuan Earthquake

Christian Klose|arXiv (Cornell University)|2010. 07. 13.

earthquake and tectonic studies참고 문헌 19인용 수 4

한 줄 요약

논문은 지핑푸 저수지의 수자원 축적에 의한 표면 하중이 베이천 단층을 불안정화시켜 2008년 웬천 지진을 유발했다고 제안한다. 매일의 미세지진 빈도(M>0.5)가 저수지 하중에 의해 유도된 정적 응력 변화와 강하게 상관됨을 보여주며, 이는 수문학적 하중이 주요 촉발 메커니즘으로 작용했음을 뒷받침한다.

ABSTRACT

Two and a half years prior to China's M7.9 Wenchuan earthquake of May 2008, at least 300 million metric tons of water accumulated with additional seasonal water level changes in the Minjiang River Valley at the eastern margin of the Longmen Shan. This article shows that static surface loading in the Zipingpu water reservoir induced Coulomb failure stresses on the nearby Beichuan thrust fault system at 7 earthquakes. Finally, the daily event rate of the micro-seismicity (M>0.5) correlates well with the static stress perturbations, indicating destabilization.

연구 동기 및 목표

• 지핑푸 저수지의 표면 하중이 2008년 웬천 지진의 촉발에 기여했는지 조사하기.
• 베이천 단층에서 계절적 수위 변화와 정적 응력 변화 간의 관계 분석하기.
• 저수지 하중에 의해 유도된 응력 변화와 미세지진 빈도 간 상관관계 평가하기.
• 수문학적 하중이 대규모 지진의 잠재적 촉발 메커니즘으로서의 역할 평가하기.

제안 방법

• 2008년 지진 발생 전 2.5년 간의 민장강 유역과 지핑푸 저수지 내 수자원 축적량을 정량화하였다.
• 저수지의 표면 하중에 의해 베이천 단층에 유도된 정적 쿨롱 파손 응력 변화를 계산하였다.
• 지역의 일일 미세지진 빈도(M>0.5)를 분석하고 응력 변화의 시간적 시리즈와 비교하였다.
• 공간적 및 시간적 상관관계 분석을 통해 응력 변화와 지진 빈도 변화의 연관성 파악하였다.
• 단층역학 원리를 적용하여 저수지 하중으로 인한 응력 전이를 지진 발생 영역에 모델링하였다.
• 통계적 방법을 사용하여 미세지진과 응력 변화 간 관측된 상관관계의 유의성 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지핑푸 저수지에 의한 수문학적 표면 하중이 2008년 웬천 지진 발생 이전에 베이천 단층의 응력 축적에 어느 정도 기여했는가?
• RQ2 매일의 미세지진 빈도와 저수지 하중에 의해 유도된 정적 응력 변화 간에 측정 가능한 시간적 상관관계가 있는가?
• RQ3 지핑푸 저수지의 계절적 수위 변화는 인근 단층 시스템의 쿨롱 파손 응력에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ4 수문학적 하중이 M7.9 웬천 지진의 타당한 촉발 메커니즘으로 식별될 수 있는가?
• RQ5 저수지에 축적된 3억 톤의 물이 베이천 단층에 유도하는 응력 변화의 크기는 얼마인가?

주요 결과

• 2008년 웬천 지진 발생 전 2.5년 동안 민장강 유역과 지핑푸 저수지에 약 3억 톤의 물이 축적되었다.
• 저수지의 정적 표면 하중이 베이천 단층 시스템에 측정 가능한 쿨롱 파손 응력 변화를 유도하였다.
• 일일 미세지진 빈도(M>0.5)가 계산된 정적 응력 변화와 강한 시간적 상관관계를 보였다.
• 관측된 상관관계는 저수지 하중이 단층의 불안정화를 유도하고 주요 지진을 촉발했을 가능성이 있음을 시사한다.
• 이 연구는 수문학적 하중이 대규모 지진의 중요한 촉발 요인로 작용할 수 있음을 경험적 증거로 제시한다.
• 저수지에 의한 응력 변화는 M7.9 지진의 발생 시기와 위치에 영향을 미칠 수 있을 정도로 충분했다.