Rupture styles linked to recurrence patterns in seismic cycles with a compliant fault zone
Rupture styles linked to recurrence patterns in seismic cycles with a compliant fault zone
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破裂类型与顺应断层带地震周期中的复发模式相关
DOI：
10.1016/j.epsl.2022.117593
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发表时间：
2022
影响因子：
5.3
通讯作者：
Barbot, Sylvain
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nie, Shiying;Barbot, Sylvain
地震周期出现在一个广泛的破裂样式，从慢滑事件的脉冲状地震序列。同时，古地震目录和仪器目录中的大地震表现出从周期到混沌周期的各种复发模式，具有特征或不相似的破裂。这些观测结果之间的潜在联系仍然知之甚少。在这里，我们调查的地震活动性的准动态模型中的二维故障嵌入在一个顺从的区域，探索了广泛的摩擦和断层带属性的断裂样式和复发模式之间的联系。复发模式从纯粹的周期性发展到多周期的时间和滑动可预测的周期，到混沌序列的超级周期与越来越多的余震完全和部分破裂。这种转变伴随着破裂方式的变化，从裂纹状破裂到脉冲状破裂。这些行为可以通过更柔顺的断层带或减小的摩擦特征弱化距离来获得。柔顺带和其他物理特性的影响可以合并成一个单一的无量纲数，这样，在准动态模拟中，无论是否有柔顺断层带，都可以获得具有相似行为的地震周期。复发模式和破裂样式之间的联系意味着古地震记录可以对破裂特征和断裂带性质带来有用的约束。
Seismic cycles emerge in a broad range of rupture styles, from slow-slip events to pulse-like earthquake sequences. Meanwhile, large earthquakes in paleoseismic and instrumental catalogues exhibit various recurrence patterns going from periodic to chaotic cycles with characteristic or dissimilar ruptures. The potential connection between these observations is still poorly known. Here, we investigate the link between rupture styles and recurrence patterns in quasi-dynamic models of seismicity in two-dimensional faults embedded in a compliant zone, exploring a wide range of frictional and fault zone properties. The recurrence patterns evolve from purely periodic to multiple-periodic time- and slip-predictable cycles, to chaotic sequences of super-cycles with full and partial ruptures with an increasing number of aftershocks. This transition is accompanied by changes of rupture styles from crack-like to pulse-like ruptures. These behaviors can be obtained either by a more compliant fault zone or a reduced characteristic weakening distance of friction. The effects of the compliant zone and other physical characteristics can be conflated into a single non-dimensional number, such that seismic cycles with similar behaviors can be obtained with or without a compliant fault zone in quasi-dynamic simulations. The connection between recurrence patterns and rupture styles implies that the paleoseismic record can bring useful constraints to rupture characteristics and fault zone properties.
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