[论文解读] Can large (M >= 8) EQs be triggered by tidal (M1) waves? An analysis of the global seismicity that occurred during 1901 - 2011

C. Thanassoulas, V. Klentos+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 6, 2011

earthquake and tectonic studies参考文献 9被引用 4

一句话总结

本研究提出，当地壳应力达到临界状态时，垂直方向的M1潮汐分量可通过地壳形变触发大型（M ≥ 8）地震，此时M1潮汐振幅峰值时发生的大震数量比随机预期多72%。该机制依赖于潮汐应力加载与预先存在的临界应力状态协同作用，从而具备短期预测潜力。

ABSTRACT

The analysis of two global data sets of large earthquakes (2010 - 2011, 30 samples of M \geq 7R and 1901-2011, 178 samples of M \geq 8R) reveals that there exists a cause and effect relation between the vertical tidal M1 component amplitude peak and the time of occurrence of the latter EQs. A physical model mechanism is postulated that justifies the obtained results. It is shown that the tidal waves can trigger a large EQ, despite their small amplitude, provided that the seismogenic area is under critical stress load conditions. Actually, it is shown that a large EQ can be triggered by the cooperative action of all vertical tidal components but mainly by the M1 and K1 ones. Examples are presented from the most recent global large EQs (Summatra, Mw = 9.1, 2004 and Japan, Mw = 9.0, 2011) and from Greece (Kythira, Greece, Ms = 6.9R, 2006 and Skyros, Greece, Ms = 6.1R, 2001). The postulated physical model provides the means for the implementation of the first step towards a really short-term earthquake prediction.

研究动机与目标

• 调查大型（M ≥ 8）地震是否与垂直M1潮汐分量存在因果关联。
• 检验当发震带处于临界应力状态时，潮汐力（特别是M1和K1）是否能触发大型地震。
• 建立一个适用于多种构造环境的通用物理模型，用于描述潮汐触发机制。
• 通过潮汐相位对齐实现短期地震预测的第一步。

提出的方法

• 分析1901–2011年全球地震活动数据（178次M≥8R事件）及2010–2011年数据（30次M≥7R事件），研究其与M1潮汐振幅峰值的时间相关性。
• 利用M1分量（14天周期）和K1分量（日周期）的潮汐振幅数据，评估地震发生的时间。
• 应用统计分析计算随机巧合的期望值（Pds = 14.28% × 178 = 25起事件），并比较观测值与期望值。
• 利用应力峰值与地震发生之间的时间延迟，计算成核时间（tn = tfail − tonset）。
• 提出一个物理模型：潮汐引起的地壳形变向临界应力状态区域施加最终的应力载荷，从而触发破裂。
• 通过苏门答腊（2004年）、日本（2011年）、基西拉（2006年）和斯居罗斯（2001年）地震的案例研究验证该模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 M1潮汐分量的峰值与大型（M≥8）地震发生时间之间是否存在统计显著的相关性？
• RQ2 当发震带处于临界应力状态时，潮汐力（尤其是M1和K1）是否能触发大型地震？
• RQ3 潮汐应力峰值与地震发生之间观测到的延迟是否支持潮汐触发机制？
• RQ4 该潮汐触发机制是否可普遍适用于不同构造环境，而无需进行局部地质或震源机制调整？
• RQ5 基于观测延迟推导出的成核时间是否符合潮汐触发的物理约束？

主要发现

• 在M1潮汐振幅峰值时，大型（M≥8）地震的发生数量比随机预期高出133.31%（p < 0.05）。
• 观测到的43次地震发生在M1峰值时，显著超过随机巧合的期望值25次（R = 0.72，即多出72%）。
• 基西拉（2006年）和斯居罗斯（2001年）地震中，潮汐应力峰值与破裂发生之间的延迟分别为43分钟和41分钟，表明成核时间约为41–43分钟。
• 成核时间远短于M1（14天）和K1（24小时）潮汐周期，满足潮汐触发的物理约束条件。
• 该模型成功利用潮汐相位对齐预测了近期大型地震（如2004年苏门答腊、2011年日本地震）的发生时间。
• 该机制具有普适性，无需依赖局部构造或震源机制调整，支持全球范围内的潮汐触发机制。