Dynamické modely zemětřesného zdroje

Dynamické modely zemětřesného zdroje umožňují simulovat vývoj napětí a skluzu na tektonických zlomech spojením pohybových rovnic v objemu obklop- ujícím zlom s konstitutivním zákonem, který představujíce plošné síly působící na zlomu. V první části práce shrnujeme důležité vlastnosti smykových trhlin pro ideálně křehké trhliny a konstitutivní zákony typu linear slip-weakening a rate-and-state. Ve druhé části práce představujeme dvě studie využívající 3- D dynamické modelování zlomů na dlouhém (stovky let) i krátkém (sekundy) časovém měřítku. V první ze studií modelujeme seismické cykly pomocí rate- and-state zákona tření a provádíme parametrický průzkum účinků náhlých per- turbací smykového napětí během cyklu na uspíšení nebo zpoždění následujícího zemětřesení. Zjišťujeme, že pokud je perturbace aplikována během speciálních malých časových intervalů, zemětřesení následující po perturbaci jsou malá a neuvolní zcela napětí na celém zlomu. Doba trvání mezi velkými zemětřeseními se pak může prodloužit až o 80 % ve srovnání s neperturbovanými cykly. Toto chování reprodukujeme na numerickém heterogenním modelu parkfieldského segmentu zlomu San Andreas a demonstrujeme, že tento mechanismus mohl být zodpovědný za velké zpoždění zemětřesení na tomto segmentu v roce 2004 o magnitudu Mw 6. Ve druhé studii využíváme...Dynamic models of the earthquake source allow simulating the evolution of stress and slip at tectonic faults by coupling the equations of motion in a volume surrounding the fault with a constitutive law that represents the surface forces acting on the fault. In the first part of the thesis, we review important properties of shear rupture for brittle, linear slip-weakening, and rate-and-state constitutive laws. In the second part of the thesis, we present two studies utilizing 3-D dynamic modeling at both long (hundreds of years) and short (seconds) time scales. In the first study, we model seismic cycles using the rate- and-state laws of friction and perform a parametric exploration of the effects of sudden intra-cycle shear stress perturbations on the clock advance or delay of the subsequent large event. We find that when the perturbation is applied during specific time intervals, the earthquakes following the perturbation are only small ruptures that do not completely release stress on the whole fault. The time interval between large earthquakes may thus be prolonged up to 80% when compared to the unperturbed cycles. We reproduce this behavior on a numerical heterogeneous model of the Parkfield segment of the San Andreas fault and demonstrate that the mechanism could have been responsible for the observed large...Department of GeophysicsKatedra geofyzikyMatematicko-fyzikální fakultaFaculty of Mathematics and Physic