A szeizmológiában a szupernyírásos földrengés az, amikor a törés a törésvonal mentén gyorsabban következik be, mint amekkora sebességgel a szeizmikus nyíróhullám (S-hullám) terjed. Ez a viselkedés a hatás terjedési sebességének szempontjából hasonló a hangrobbanáshoz vagy a Cserenkov-effektushoz.
A bekövetkező törés terjedési sebessége Egy törésvonal mentén zajló szeizmikus események során a kőzetlemezek hirtelen elmozdulása (repedés) az ún. fókusz kiindulási pontból indulva terjed végig a törésvonal mentén. Nagyobb földrengések esetén a fókusz jellemzően a csúszófelület egyik vége felé esik, és a terjedés nagyrészt egyirányú (pl. a 2008-as szecsuáni és a 2004-es indiai-óceáni földrengések). Elméleti tanulmányok a múltban azt sugallták, hogy a terjedési sebesség felső határa a Rayleigh-hullámok sebessége, ami körülbelül a nyíróhullám sebességének 92%-a. Azonban számos földrengés esetében beszámoltak a P-hullám (kompressziós, primer hullám) az S-hullám (nyírási, szekunder hullám) terjedési sebességek közötti sebességgel történő terjedésről. Ez összhangban van az elméleti és laboratóriumi vizsgálatokkal. Több tanulmány szerint is a szupernyírásos törés gyakori a nagy eltolódásos földrengésekben.
Esemény bélyegkép|Repedési típusok a szilárdságtanban. A világos keresztmetszetek mozdulnak el egymáshoz képest, miközben a repedés befelé terjed.I. szétnyílásos, II. csúszó nyírásos, III. tépő nyírásos Számos nagy földrengés esetében megfigyeltek a környező kéregben várható S-hullám sebességénél is nagyobb sebességgel terjedő repedéseket, amelyek eltolódásos vetőkkel kapcsolatosak. Eltolódásos vetőknél a repedés ún. II. típusú (síkban elcsúszó) nyírórepedés. Terjedési síkja iránya egybeesik a nyírási elcsúszás síkjával. Ezzel ellentétben, egy dőlési eltolódásos esetben a repedés ún. III. típusú, amikor terjedésének fő iránya merőleges az elváló részek elmozdulásra. Elméleti tanulmányok kimutatták, hogy a szeizmikus, III. típusú repedések sebessége nem haladja meg az S-hullám sebességét. De a II. típusú repedések terjedési sebességei magasabbak is lehetnek, eshetnek az S- és a P-hullámokra jellemző értékek közé is. Ez magyarázhatja, hogy miért nem figyeltek meg szupernyírásos földrengéseket dőlési eltolódásos vetőkön.
A szupernyírásos törés indulása A repedési sebességek a Rayleigh-féle felületi hullámok és a nyíróhullámok közötti tartományba esnek, a repedés nem gyorsulhat fel az S-nyíróhullám sebességre. A Burridge–Andrews-mechanizmusban a törés egy „leány” repedésen indul be a nagy nyírófeszültség zónájában, és ez terjed tovább szupernyírásra jellemző sebességével, mielőtt egyesülne a meglévő repedéssel. Nyírási repedés-törés kísérletekben fotoelasztikus anyagból készült lemezeket használtak. Ezek mechanikai feszültség hatására változtatják optikai tulajdonságaikat, például kettőstörővé válnak, jól nyomon követhető és mérhető bennük a mechanikai feszültség. Ezekkel a lemezekkel modellezték a kőzetlemezeket. Elegendően nagy nyírófeszültségnek tették ki őket, és mérték bennük a repedés terjedési sebességét. A mérésekből nyert eredmények „minőségileg megfeleltek a jól ismert Burridge–Andrews-mechanizmusnak”.
Geológiai hatások A szupernyírási eseményekben érintett vetők közelében várható nagy mechanikai feszültség vezet feltehetően az úgynevezett "porított" kőzetek kialakulásához. Ebben a folyamatban számos, apró, a kőzet szemcseméreténél kisebb méretű mikrorepedés kialakulásával jár, úgy, hogy közben megmarad a szerkezete, a "geológiai szövet", amely meglehetősen eltér a legtöbb törési zónában található szokásos törmelékesedés és kataklázis folyamatától. Ilyen kőzeteket a nagy eltolódásos vetőktől (mint például a Szent András-törésvonal) akár 400 m távolságban is találtak már. A szupernyírás és a porított kőzetek előfordulása közötti kapcsolatot laboratóriumi kísérletek is alátámasztják, ezekből kiderült, hogy nagyon nagy nyírófeszültség szükséges az ilyen intenzív repedezéshez.
Jegyzetek
Fordítás
További információk
Kategória:Szeizmológiai fogalmak