[논문 리뷰] Evidence of Early Supershear Transition in the Mw 7.8 Kahramanmaraş Earthquake From Near-Field Records

Ares J. Rosakis, Mohamed Abdelmeguid외 1명|arXiv (Cornell University)|2023. 02. 14.

earthquake and tectonic studies인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 근측 기록을 사용하여 초기 초전속 전이의 현장 증거를 제시하고, 파열 속도를 ~1.55 Cs 및 전이 길이 ~19.45 km로 추정한다.

ABSTRACT

The Mw 7.8 Kahramanmaraş Earthquake was larger and more destructive than what had been expected for the tectonic setting in Southeastern Turkey. By using near-field records we provide evidence for early supershear transition on the splay fault that hosted the nucleation and early propagation of the first rupture that eventually transitioned into the East Anatolian fault. The two stations located furthest from the epicenter show a larger fault parallel particle velocity component relative to the fault normal particle velocity component; a unique signature of supershear ruptures that has been identified in theoretical and experimental models of intersonic rupture growth. The third station located closest to the epicenter, while mostly preserving the classical sub-Rayleigh characteristics, it also features a small supershear pulse clearly propagating ahead of the original sub-Rayleigh rupture. This record provides, for the first time ever, field observational evidence for the mechanism of intersonic transition. By using the two furthest stations we estimate the instantaneous supershear rupture propagation speed to be ~ 1.55 Cs and the sub-Rayleigh to supershear transition length to be around 19.45 km, very close to the location of the station nearest to the epicenter. This early supershear transition might have facilitated the continued propagation and triggering of slip on the nearby East Anatolian Fault leading to amplification of the hazard. The complex dynamics of the Kahramanmaraş earthquake warrants further studies.

연구 동기 및 목표

• 터키 남동부의 대형 내부판형 지진에서 파열 역학의 이해를 촉진한다.
• Kahramanmaraş 파열이 시작 및 초기 전파 과정에서 초전속 특징을 보였는지 조사한다.
• 근측 지반운동에서 인터소닉 파열 성장과 초전속 전이를 나타내는 신호를 확인한다.

제안 방법

• 여러 역에서 얻은 근측 지면 속도 기록을 분석하여 단층 평행 성분과 단층 법선 성분을 구분한다.
• 근전속 파열의 신호(단층 평행 우세)와 서브-레이 특성을 근접 기록에서 특징화한다.
• 가까운 두 역에서 멀리 떨어진 근측 관측을 원거리 관측처럼 사용하여 순간적 초전속 파열 전파 속도를 추정한다.
• 기록된 펄스의 상대 시간/위치를 바탕으로 서브-Rayleigh에서 초전속으로의 전이 길이를 추정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Kahramanmaraş 지진의 근측 기록은 초기 전파 과정에서 초전속 파열의 신호를 보이는가?
• RQ2 이용 가능한 근측 데이터로부터 추정된 순간적 초전속 파열 속도는 무엇인가?
• RQ3 추정된 서브-Rayleigh에서 초전속으로의 전이 길이는 어디에 있으며, 역 위치와 어떤 관련이 있는가?

주요 결과

• 진앙점에서 가장 멀리 있는 두 역은 단층 평행 속도 성분이 단층 법선 성분에 비해 더 커 보여 초전속 특징을 나타낸다.
• 진앙점에 가장 가까운 역은 주로 서브-Rayleigh 특징을 보존하지만 서브-Rayleigh 파열보다 앞서 작은 초전속 펄스를 기록한다.
• 순간적 초전속 파열 속도는 음향파 속도(Cs)의 약 1.55배로 추정된다.
• 서브-Rayleigh에서 초전속으로의 전이 길이는 약 19.45 km로 추정되며, 가장 가까운 역의 위치 근처이다.
• 관찰된 초기 초전속 전이는 인접한 East Anatolian Fault의 지속적 전파 및 유발에 기여했을 수 있다.