Multidimensional earthquake frequency distributions consistent with Non-Extensive statistical physics: The interdependence of magnitude, interevent time and interevent distance in North California

Résumé El En

Είναι  πλέον  δεκτό  ότι  ο  ενεργός  τεκτονικός  ιστός  αποτελεί  αυτό-οργανωμένο πολύπλοκο  σύστημα,  οπότε  και  η  έκφραση  του  (σεισμικότητα)  θα  πρέπει  να εκδηλώνεται  στην  στατιστική  της  χωρικής  και  χρονικής  εξάρτησης  των  ρυθμών έκλυσης ενέργειας και να εμφανίζει μνήμη λόγω αλληλεπιδράσεων μακράς εμβέλειας σε  ένα  μορφοκλασματικό  χωροχρόνο.  Τα  χαρακτηριστικά  αυτά  μπορούν  να κατανοηθούν  στο πλαίσιο  της  Μη-Εκτατικής  Στατιστικής  Φυσικής.  Εκτός  από  την έκλυση ενέργειας που εκφράζεται μέσω του μεγέθους Μ, μέτρο των χρονικών και χωρικών αλληλεπιδράσεων  είναι  ο  χρόνος (Δt)  και  η  υποκεντρική  απόσταση (Δd) μεταξύ διαδοχικών σεισμών. Πρόσφατη έρευνα έδειξε ότι εάν οι κατανομές των M, Δ t και   Δd είναι ανεξάρτητες ώστε η κοινή πιθανότητα p(M, Δt  , Δ d) να παραγοντοποιείται κατά το σχήμα p(M) p(Δt) p(Δd),  η συχνότητα των σεισμών σχετίζεται με τα M, Δ t και Δd  μέσω  καλώς  προσδιορισμένων  νόμων  δύναμης  συμβατών  με  την  ΜΕΣΦ.  Η παρούσα  εφαρμόζει  αυτές  τις  έννοιες  στη  διερεύνηση  της  αυτό-οργάνωσης και χρονικής/χωρικής δυναμικής της σεισμικότητας στην Βόρειο Καλιφόρνια (ΗΠΑ). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η στατιστική συμπεριφορά της σεισμικότητας σ’ αυτή την περιοχή είναι συμβατή με τις προβλέψεις της ΜΕΣΦ και εμφανίζει γενικότητα, καθώς ισχύει  για  σημαντικό  εύρος  μεγεθών  και  χρονικών/χωρικών  κλιμάκων.  Δείχνουν επίσης ότι η συνολική έκφραση του περιφερειακού τεκτονικού ιστού συγκροτείται από μείξη  διεργασιών  με  σημαντική εξάρτηση  από  το Δd,  οι  οποίες  περιλαμβάνουν αλληλεπιδράσεις εγγύς (400) πεδίου.

It is now accepted that the active tectonic grain comprises a self-organized complex system, therefore its expression (seismicity) should be manifested in the temporal and spatial statistics of energy release rates, and exhibit memory due to long-range interactions in a fractal-like space-time. Such attributes can be properly understood in terms of Non-Extensive Statistical Physics. In addition to energy release rates expressed by the magnitude M, measures of the temporal and spatial interactions are the time (Δt) and hypocentral distance (Δd)  between consecutive events. Recent work indicated that if the distributions of M, Δt and    Δd are independent so that the joint probability p(M, Δ  t, Δd)  factorizes as p(M) p(  Δt) p(  Δd),  earthquake frequency is related to M, Δt and    Δd by well defined power-laws consistent with NESP. The present work applies these concepts to investigate the self-organization and temporal/spatial dynamics of North Californian seismicity. The results indicate that the statistical behaviour of seismicity in this area is consistent with NESP predictions and has attributes of universality, as its holds for a very broad range of spatial, temporal and magnitude scales. They also indicate that the expression of the regional active tectonic grain comprises a mixture of processes significantly dependent on Δd, which include near (400km) field interactions.