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초전단 지진: 두 판 사이의 차이

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[[지진학]]에서 '''초전단 지진''' 혹은 '''슈퍼시어 지진'''(Supershear earthquake)이란 [[단층]] 표면을 따라 이어지는 단층 파열의 전파가 [[지진파]]의 전파([[S파]]) 속도보다 더 빠른 속도로 발생하는 [[지진]]을 의미한다. 이런 지진은 일종의 지질학적 [[소닉붐]]과 유사한 효과를 가져온다.<ref>{{Cite web|url=http://news-service.stanford.edu/pr/2005/pr-agu_beroza-120705.html |title=A century after the 1906 earthquake, geophysicists revisit 'The Big One' and come up with a new model|last=Levy D.|work= Press release|publisher= Stanford University|date=December 2, 2005}}</ref>

== 단층파괴 전파 속도 ==
단층 표면을 따라 지진이 발생하면 단층 변위는 [[진원]]에서 시작되어 진원 바깥 외부로 전파된다. 일반적으로 [[2008년 쓰촨 대지진]]이나 [[2004년 인도양 지진해일]]과 같이 대규모 지진의 경우 진원이 미끄러진 전체 단층의 가장자리에 있으며 대부분 단층 파괴의 전파가 한쪽 방향을 향한다.<ref name="McGuire et al 2002">{{cite journal | url=http://earth.usc.edu/files/htdocs/papers/tjordan/2002_Mcguire_BSSA_PredominanceUnilateral.pdf | title=Predominance of Unilateral Rupture for a Global Catalog of Large Earthquakes | author=McGuire J.J., Zhao L. & Jordan T.H. | journal=Bulletin of the Seismological Society of America | year=2002 | volume=92 | issue=8 | pages=3309–3317 | doi=10.1785/0120010293}}</ref> 과거엔 이론적으로 단층파괴 전파 속도의 상한을 [[레일리파]]의 속도와 비슷하며 S파의 약 0.92배라고 추정했다.<ref>{{Cite journal|last=Broberg K.B|year= 1996|title= How fast can a crack go?|journal= Materials Science|volume= 32|pages= 80–86|doi=10.1007/BF02538928|s2cid= 120086779}}</ref> 하지만 일부 지진에서 [[P파]]와 S파 속도 사이에서 단층파괴가 전파되었을 것이라는 증거와 함께<ref name=Archuleta>Archuleta,R.J. 1984. [http://www.agu.org/pubs/crossref/1984/JB089iB06p04559.shtml A faulting model for the 1979 Imperial Valley earthquake], J. Geophys. Res., 89, 4559–4585.</ref><ref>Ellsworth,W.L. & Celebi,M. 1999. Near Field Displacement Time Histories of the M 7.4 Kocaeli (Izimit), Turkey, Earthquake of August 17, 1999, Am. Geophys. Union, Fall Meeting Suppl. 80, F648.</ref> 실험실에서 두 파의 속도 사이에서 단층파괴가 전파될 수 있을 가능성을 보여준 연구가 나왔다.<ref>{{Cite journal|last=Okubo P.G.|year=1989|title= Dynamic rupture modeling with laboratory-derived constitutive relations|journal= Journal of Geophysical Research|volume= 94|issue=B9|pages= 12321–12335|doi=10.1029/JB094iB09p12321|bibcode=1989JGR....9412321O}}</ref><ref>{{Cite journal|last1= Rosakis A.J.|last2= Samudrala O.|last3= Coker D.|year= 1999|title= Cracks Faster than the Shear Wave Speed|journal= Science|volume= 284|issue=5418|pages=1337–1340|doi=10.1126/science.284.5418.1337 |pmid= 10334984|bibcode=1999Sci...284.1337R|s2cid= 29883938|url= https://semanticscholar.org/paper/5187fa0e08da86ac99a12c095f0ac8a617977a40}}</ref>

== 발생 ==
[[파일:Fracture modes.svg|280px|섬네일|모드 I, 모드 II, 모드 III의 단층 파괴 유형.]]

주변 지각에 S파 속도보다 더 빠른 속도로 단층이 파괴되는 현상은 [[주향이동단층]]과 연관된 대지진에서 관측되었다. 주향이동단층에서는 단층파열이 주로 모드 II(평면) 전단 균열과 같이 파열되는 방향으로 전파된다. 이는 모드 III(반평면) 전단 균열과 같이 파열 전파의 주 방향이 변위와 수직인 수직단층과는 비교된다. 이론적으로는 모드 III 균열은 전단파 속도가 제한을 받지만 모드 II 균열은 S파와 P파 속도 사이로 전파될 수 있으며 이는 수직단층(정단층, 역단층)에서 왜 슈퍼시어 지진이 관측되지 않았는지를 보여준다.<ref>{{cite book |title= The mechanics of earthquakes and faulting|url= https://archive.org/details/mechanicsearthqu00scho|url-access= limited|last= Scholz|first= Christopher H.|year= 2002|publisher=Cambridge University Press |isbn= 978-0-521-65540-8|pages= [https://archive.org/details/mechanicsearthqu00scho/page/n495 471]}}</ref>

== 예시 ==
=== 직접 관측 ===
* [[1999년 이즈미트 지진]] - 규모 M7.6. [[북아나톨리아 단층]]의 주향이동단층형 지진.<ref name=Bouchon>[http://www.agu.org/pubs/crossref/2001/2001GL013112.shtml] Bouchon, M., M.-P. Bouin, H. Karabulut, M. N. Toksöz, M. Dietrich, and [[Ares J. Rosakis|A. J. Rosakis]] (2001), [http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2001GL013112/pdf How Fast is Rupture During an Earthquake ? New Insights from the 1999 Turkey Earthquakes], Geophys. Res. Lett., 28(14), 2723–2726.]</ref>
* [[1999년 뒤즈제 지진]] - 규모 M7.2. 북아나톨리아 단층의 주향이동단층형 지진.<ref name=Bouchon/>
* [[2001년 쿤룬 지진]] - 규모 M7.8. [[쿤룬 단층]]의 주향이동단층형 지진.ref>{{Cite journal|url=https://www.researchgate.net/publication/10622001|last1= Bouchon M.|last2= Vallee M.|year= 2003|title=Observation of Long Supershear Rupture During the Magnitude 8.1 Kunlunshan Earthquake|journal= Science|volume= 301|issue=5634|pages= 824–826|doi= 10.1126/science.1086832|pmid= 12907799|bibcode=2003Sci...301..824B|s2cid= 26437293}}</ref><ref name="Walker">{{cite journal|last=Walker|first=K.T.|author2=Shearer P.M. |year=2009|title=Illuminating the near-sonic rupture velocities of the intracontinental Kokoxili Mw 7.8 and Denali fault Mw 7.9 strike-slip earthquakes with global P wave back projection imaging|journal=Journal of Geophysical Research|volume=114|issue=B02304|pages=B02304|doi=10.1029/2008JB005738|url=http://mahi.ucsd.edu/shearer/PDF/2009/Walker_JGR_2009.pdf|access-date=1 May 2011|bibcode = 2009JGRB..114.2304W |doi-access=free}}</ref>
* [[2002년 디날리 지진]] - 규모 M7.9. [[디날리 단층]]의 주향이동단층형 지진.<ref name="Walker"/><ref>{{Cite journal|url=http://pangea.stanford.edu/~edunham/publications/Dunham_Archuleta_Denali_BSSA04.pdf|last1= Dunham E.M.|last2=Archuleta R.J.|year= 2004|title=Evidence for a Supershear Transient during the 2002 Denali Fault Earthquake|journal= Bulletin of the Seismological Society of America|volume= 92|issue=6B|pages= S256–S268|doi=10.1785/0120040616}}</ref>
* [[2010년 위수 지진]] - 규모 M6.9. [[셴수이허 단층대]]의 주향이동단층형 지진.<ref name="Wang">{{cite journal|last=Wang|first=D.|author2=Mori J. |year=2012|title=The 2010 Qinghai, China, Earthquake: A Moderate Earthquake with Supershear Rupture|journal=Bulletin of the Seismological Society of America |volume=102|issue=1|pages=301–308|url=http://www.bssaonline.org/content/102/1/301.short|access-date=24 April 2012|doi=10.1785/0120110034|bibcode = 2012BuSSA.102..301W }}</ref>
* [[2012년 인도양 지진]] - 규모 M8.6. 여러 단층 세그먼트의 주향이동단층형 지진이며 [[해양 지각]]에서 관측한 최초의 초전단 지진이다.<ref name="Wang and Mori">{{cite journal | url=http://www.eqh.dpri.kyoto-u.ac.jp/~mori/backprojection/sumatra.html | title=Supershear rupture on multiple faults for the Mw 8.6 Off Northern Sumatra, Indonesia earthquake of April 11, 2012 | author=Wang D., Mori J. Uchide T. | journal=Geophysical Research Letters | year=2012 | volume=39 | issue=21 | pages=L21307 | doi=10.1029/2012GL053622|bibcode = 2012GeoRL..3921307W | doi-access=free }}</ref>
* [[2013년 크래이그 지진]] - 규모 M7.6. 퀸 샬럿 단층의 주향이동단층형 지진이며 해양판 경계 지역에서 관측한 최초의 초전단 지진이다.<ref name="Yue et al">{{cite journal | title=Supershear rupture of the 5 January 2013 Craig, Alaska (Mw 7.5) earthquake | author=Yue H., Lay T. Freymuller J.| journal=Journal of Geophysical Research | year=2013 | volume=108 | issue=11 | pages=5903–5919 | doi=10.1002/2013JB010594|display-authors=etal| bibcode=2013JGRB..118.5903Y| s2cid=3754158| url=https://semanticscholar.org/paper/1a5d6636355e98b9353990d3942ac746afdbf0d6}}</ref>
* [[2014년 에게해 지진]] - 규모 M6.9. 두 번째 단층파괴 과정에서 초전단 지진 현상을 관측하였다.<ref name="Evangelidis2014">{{Cite journal |last= Evangelidis C.P. |title=Imaging supershear rupture for the 2014 M w 6.9 Northern Aegean earthquake by backprojection of strong motion waveforms |journal=Geophysical Research Letters |year=2014 |volume=42 |issue=2 |pages=307–315 |doi=10.1002/2014GL062513|bibcode=2015GeoRL..42..307E |doi-access=free }}</ref>
* [[2015년 타지키스탄 지진]] - 규모 M7.2. 2개 단층 세그먼트에서 초전단 지진 현상을 관측했으며, 이 두 구간은 맞닿는 지점에서 정단층으로 연결되었다.<ref name="Sanghaetal_2017">{{Cite journal |last1=Sangha S. |last2=Peltzer G. |last3=Zhang A. |last4=Meng L. |last5=Liang C. |last6=Lundgren P. |last7=Fielding E. |title=Fault geometry of 2015, Mw7.2 Murghab, Tajikistan earthquake controls rupture propagation: Insights from InSAR and seismological data |journal=Earth and Planetary Science Letters |volume=462 |pages=132–141 |doi=10.1016/j.epsl.2017.01.018|year=2017 |bibcode=2017E&PSL.462..132S |doi-access=free }}</ref>
* 2016년 [[로망슈 해구]] 지진 - 규모 M7.1. [[대서양]] 적도 지역에서 발생.<ref>{{Cite journal|last1=Hicks|first1=Stephen P.|last2=Okuwaki|first2=Ryo|last3=Steinberg|first3=Andreas|last4=Rychert|first4=Catherine A.|last5=Harmon|first5=Nicholas|last6=Abercrombie|first6=Rachel E.|author-link6=Rachel Abercrombie|last7=Bogiatzis|first7=Petros|last8=Schlaphorst|first8=David|last9=Zahradnik|first9=Jiri|last10=Kendall|first10=J-Michael|last11=Yagi|first11=Yuji|date=2020-08-10|title=Back-propagating supershear rupture in the 2016 Mw 7.1 Romanche transform fault earthquake|url=http://www.nature.com/articles/s41561-020-0619-9|journal=Nature Geoscience|volume=13|issue=9|pages=647–653|language=en|doi=10.1038/s41561-020-0619-9|s2cid=221111789|issn=1752-0894}}</ref>
* [[2017년 코만도르스키예 제도 지진]] - 규모 M7.7. 주향이동형 단층에서 발생하였다.<ref>{{cite journal |last1=Kehoe |first1=H. L. |last2=Kiser |first2=E. D. |title=Evidence of a Supershear Transition Across a Fault Stepover |journal=Geophysical Research Letters |volume=47 |issue=10 |date=9 April 2020 |doi=10.1029/2020GL087400|doi-access=free }}</ref>
* [[2018년 스완 제도 지진]] - 규모 M7.5. 3개의 단층 파열 과정에서 초전단 지진 현상이 발생했다.<ref name="Cheng">{{cite journal |author1=Chuang Cheng |author2=Dun Wang |title=Imaging the rupture process of the 10 January 2018 MW7.5 Swan island, Honduras earthquake |journal=Earthquake Science |year=2020 |volume=33 |issue=4 |pages=194–200 |doi=10.29382/eqs-2020-0194-03 |bibcode=2020EaSci..33..194C |s2cid=241109747 |url=https://www.equsci.org.cn/article/app/id/ac2cbded-c8a2-43f7-9bd6-0405b14c6163?pageType=en}}</ref>
* [[2018년 술라웨시 지진]] - 규모 M7.5. [[팔루-코로 단층]]에서 일어난 주향이동단층형 지진.<ref>{{cite journal |last1=Bao |first1=Han |last2=Ampuero |first2=Jean-Paul |last3=Meng |first3=Lingsen |last4=Fielding |first4=Eric J. |last5=Liang |first5=Cunren |last6=Milliner |first6=Christopher W. D. |last7=Feng |first7=Tian |last8=Huang |first8=Hui |title=Early and persistent supershear rupture of the 2018 magnitude 7.5 Palu earthquake |journal=Nature Geoscience |volume=12 |issue=3 |pages=200–205 |date=4 February 2019 |doi=10.1038/s41561-018-0297-z|s2cid=133771692 }}</ref>
* [[2020년 카리브해 지진]] - 규모 M7.7.<ref>{{cite journal |last1=Tadapansawut |first1=Tira |last2=Okuwaki |first2=Ryo |last3=Yagi |first3=Yuji |last4=Yamashita |first4=Shinji |title=Rupture Process of the 2020 Caribbean Earthquake Along the Oriente Transform Fault, Involving Supershear Rupture and Geometric Complexity of Fault |journal=Geophysical Research Letters |date=16 January 2021 |volume=48 |issue=1 |doi=10.1029/2020GL090899}}</ref>
* [[2021년 마둬 지진]] - 규모 M7.4.<ref name="Zhang">{{cite journal |author1=Xu Zhang |author2=Wanpeng Feng |author3=Hailin Du |author4=Sergey Samsonov |author5=Lei Yi |title=Supershear Rupture During the 2021 MW 7.4 Maduo, China, Earthquake |journal=Geophysical Research Letters |date=2022 |volume=49 |issue=6 |url=https://www.researchgate.net/publication/359150997_Supershear_Rupture_During_the_2021_M_W_74_Maduo_China_Earthquake#pfb}}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[느린 지진]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* [http://pangea.stanford.edu/~edunham/research/supershear.html Eric Dunham's webpage on Supershear Dynamics]
* [https://www.newscientist.com/article/mg20327191.400-seismic-boom-breaking-the-quake-barrier.html?full=true New Scientist article on Supershear earthquakes]

[[분류:초전단 지진| ]]
[[분류:지진학]]
[[분류:지진의 종류]]

2022년 8월 5일 (금) 05:31 판

시리즈의 일부
지진
유형
원인
특징
측정
예측
기타 주제

지진학에서 초전단 지진 혹은 슈퍼시어 지진(Supershear earthquake)이란 단층 표면을 따라 이어지는 단층 파열의 전파가 지진파의 전파(S파) 속도보다 더 빠른 속도로 발생하는 지진을 의미한다. 이런 지진은 일종의 지질학적 소닉붐과 유사한 효과를 가져온다.[1]

단층파괴 전파 속도

단층 표면을 따라 지진이 발생하면 단층 변위는 진원에서 시작되어 진원 바깥 외부로 전파된다. 일반적으로 2008년 쓰촨 대지진이나 2004년 인도양 지진해일과 같이 대규모 지진의 경우 진원이 미끄러진 전체 단층의 가장자리에 있으며 대부분 단층 파괴의 전파가 한쪽 방향을 향한다.[2] 과거엔 이론적으로 단층파괴 전파 속도의 상한을 레일리파의 속도와 비슷하며 S파의 약 0.92배라고 추정했다.[3] 하지만 일부 지진에서 P파와 S파 속도 사이에서 단층파괴가 전파되었을 것이라는 증거와 함께[4][5] 실험실에서 두 파의 속도 사이에서 단층파괴가 전파될 수 있을 가능성을 보여준 연구가 나왔다.[6][7]

발생

모드 I, 모드 II, 모드 III의 단층 파괴 유형.

주변 지각에 S파 속도보다 더 빠른 속도로 단층이 파괴되는 현상은 주향이동단층과 연관된 대지진에서 관측되었다. 주향이동단층에서는 단층파열이 주로 모드 II(평면) 전단 균열과 같이 파열되는 방향으로 전파된다. 이는 모드 III(반평면) 전단 균열과 같이 파열 전파의 주 방향이 변위와 수직인 수직단층과는 비교된다. 이론적으로는 모드 III 균열은 전단파 속도가 제한을 받지만 모드 II 균열은 S파와 P파 속도 사이로 전파될 수 있으며 이는 수직단층(정단층, 역단층)에서 왜 슈퍼시어 지진이 관측되지 않았는지를 보여준다.[8]

예시

직접 관측

같이 보기

각주

  1. ↑ Levy D. (2005년 12월 2일). “A century after the 1906 earthquake, geophysicists revisit 'The Big One' and come up with a new model”. 《Press release》. Stanford University. 
  2. ↑ McGuire J.J., Zhao L. & Jordan T.H. (2002). “Predominance of Unilateral Rupture for a Global Catalog of Large Earthquakes” (PDF). 《Bulletin of the Seismological Society of America》 92 (8): 3309–3317. doi:10.1785/0120010293. 
  3. ↑ Broberg K.B (1996). “How fast can a crack go?”. 《Materials Science》 32: 80–86. doi:10.1007/BF02538928. S2CID 120086779. 
  4. ↑ Archuleta,R.J. 1984. A faulting model for the 1979 Imperial Valley earthquake, J. Geophys. Res., 89, 4559–4585.
  5. ↑ Ellsworth,W.L. & Celebi,M. 1999. Near Field Displacement Time Histories of the M 7.4 Kocaeli (Izimit), Turkey, Earthquake of August 17, 1999, Am. Geophys. Union, Fall Meeting Suppl. 80, F648.
  6. ↑ Okubo P.G. (1989). “Dynamic rupture modeling with laboratory-derived constitutive relations”. 《Journal of Geophysical Research》 94 (B9): 12321–12335. Bibcode:1989JGR....9412321O. doi:10.1029/JB094iB09p12321. 
  7. ↑ Rosakis A.J.; Samudrala O.; Coker D. (1999). “Cracks Faster than the Shear Wave Speed”. 《Science》 284 (5418): 1337–1340. Bibcode:1999Sci...284.1337R. doi:10.1126/science.284.5418.1337. PMID 10334984. S2CID 29883938. 
  8. ↑ Scholz, Christopher H. (2002). 《The mechanics of earthquakes and faulting》. Cambridge University Press. 471쪽. ISBN 978-0-521-65540-8. 
  9. ↑ 가 나 [1] Bouchon, M., M.-P. Bouin, H. Karabulut, M. N. Toksöz, M. Dietrich, and A. J. Rosakis (2001), How Fast is Rupture During an Earthquake ? New Insights from the 1999 Turkey Earthquakes, Geophys. Res. Lett., 28(14), 2723–2726.]
  10. ↑ 가 나 Walker, K.T.; Shearer P.M. (2009). “Illuminating the near-sonic rupture velocities of the intracontinental Kokoxili Mw 7.8 and Denali fault Mw 7.9 strike-slip earthquakes with global P wave back projection imaging” (PDF). 《Journal of Geophysical Research》 114 (B02304): B02304. Bibcode:2009JGRB..114.2304W. doi:10.1029/2008JB005738. 2011년 5월 1일에 확인함. 
  11. ↑ Dunham E.M.; Archuleta R.J. (2004). “Evidence for a Supershear Transient during the 2002 Denali Fault Earthquake” (PDF). 《Bulletin of the Seismological Society of America》 92 (6B): S256–S268. doi:10.1785/0120040616. 
  12. ↑ Wang, D.; Mori J. (2012). “The 2010 Qinghai, China, Earthquake: A Moderate Earthquake with Supershear Rupture”. 《Bulletin of the Seismological Society of America》 102 (1): 301–308. Bibcode:2012BuSSA.102..301W. doi:10.1785/0120110034. 2012년 4월 24일에 확인함. 
  13. ↑ Wang D., Mori J. Uchide T. (2012). “Supershear rupture on multiple faults for the Mw 8.6 Off Northern Sumatra, Indonesia earthquake of April 11, 2012”. 《Geophysical Research Letters》 39 (21): L21307. Bibcode:2012GeoRL..3921307W. doi:10.1029/2012GL053622. 
  14. ↑ Yue H., Lay T. Freymuller J.; 외. (2013). “Supershear rupture of the 5 January 2013 Craig, Alaska (Mw 7.5) earthquake”. 《Journal of Geophysical Research》 108 (11): 5903–5919. Bibcode:2013JGRB..118.5903Y. doi:10.1002/2013JB010594. S2CID 3754158. 
  15. ↑ Evangelidis C.P. (2014). “Imaging supershear rupture for the 2014 M w 6.9 Northern Aegean earthquake by backprojection of strong motion waveforms”. 《Geophysical Research Letters》 42 (2): 307–315. Bibcode:2015GeoRL..42..307E. doi:10.1002/2014GL062513. 
  16. ↑ Sangha S.; Peltzer G.; Zhang A.; Meng L.; Liang C.; Lundgren P.; Fielding E. (2017). “Fault geometry of 2015, Mw7.2 Murghab, Tajikistan earthquake controls rupture propagation: Insights from InSAR and seismological data”. 《Earth and Planetary Science Letters》 462: 132–141. Bibcode:2017E&PSL.462..132S. doi:10.1016/j.epsl.2017.01.018. 
  17. ↑ Hicks, Stephen P.; Okuwaki, Ryo; Steinberg, Andreas; Rychert, Catherine A.; Harmon, Nicholas; Abercrombie, Rachel E.; Bogiatzis, Petros; Schlaphorst, David; Zahradnik, Jiri; Kendall, J-Michael; Yagi, Yuji (2020년 8월 10일). “Back-propagating supershear rupture in the 2016 Mw 7.1 Romanche transform fault earthquake”. 《Nature Geoscience》 (영어) 13 (9): 647–653. doi:10.1038/s41561-020-0619-9. ISSN 1752-0894. S2CID 221111789. 
  18. ↑ Kehoe, H. L.; Kiser, E. D. (2020년 4월 9일). “Evidence of a Supershear Transition Across a Fault Stepover”. 《Geophysical Research Letters》 47 (10). doi:10.1029/2020GL087400. 
  19. ↑ Chuang Cheng; Dun Wang (2020). “Imaging the rupture process of the 10 January 2018 MW7.5 Swan island, Honduras earthquake”. 《Earthquake Science》 33 (4): 194–200. Bibcode:2020EaSci..33..194C. doi:10.29382/eqs-2020-0194-03. S2CID 241109747. 
  20. ↑ Bao, Han; Ampuero, Jean-Paul; Meng, Lingsen; Fielding, Eric J.; Liang, Cunren; Milliner, Christopher W. D.; Feng, Tian; Huang, Hui (2019년 2월 4일). “Early and persistent supershear rupture of the 2018 magnitude 7.5 Palu earthquake”. 《Nature Geoscience》 12 (3): 200–205. doi:10.1038/s41561-018-0297-z. S2CID 133771692. 
  21. ↑ Tadapansawut, Tira; Okuwaki, Ryo; Yagi, Yuji; Yamashita, Shinji (2021년 1월 16일). “Rupture Process of the 2020 Caribbean Earthquake Along the Oriente Transform Fault, Involving Supershear Rupture and Geometric Complexity of Fault”. 《Geophysical Research Letters》 48 (1). doi:10.1029/2020GL090899. 
  22. ↑ Xu Zhang; Wanpeng Feng; Hailin Du; Sergey Samsonov; Lei Yi (2022). “Supershear Rupture During the 2021 MW 7.4 Maduo, China, Earthquake”. 《Geophysical Research Letters》 49 (6). 

외부 링크

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