A Depth-Dependent Break in the Magnitude–Frequency Distribution of the 2021–2023 Noto Earthquake Swarm
2021-2023 नोटो भूकंप के झुंड (swarm) के विश्लेषण से पता चलता है कि जबकि उथले भूकंप एक मानक गुटेनबर्ग-रिक्टर वितरण का पालन करते हैं, गहरे भूकंप एक विशिष्ट परिमाण-आवृत्ति विच्छेद (magnitude–frequency break) प्रदर्शित करते हैं जिसमें एक तीव्र लघु-परिमाण शाखा होती है, जो एक सरल परिमाण-पैमाने के आर्टिफैक्ट के बजाय एक गहराई-निर्भर जनसंख्या संरचना या पहचान पूर्वाग्रह का सुझाव देती है।
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भूकंप शायद ही कभी अकेले होते हैं; वे परिवारों के रूप में आते हैं, जिनमें उन विशाल, ज़मीन को हिला देने वाली घटनाओं से लेकर अनगिनत सूक्ष्म कंपनों तक शामिल हैं जिन्हें मनुष्य महसूस नहीं कर सकते। दशकों से, भूकंपविज्ञानी इन परिवारों के आकार का वर्णन करने के लिए एक सरल नियम पर भरोसा करते आए हैं: परिमाण (मैग्निट्यूड) में प्रत्येक बढ़ते कदम के लिए, भूकंपों की संख्या एक अनुमानित कारक से कम हो जाती है। यदि आप प्रत्येक भूकंप के आकार को इस बात के विरुद्ध प्लॉट करते हैं कि वे कितनी बार होते हैं, तो परिणाम आमतौर पर एक ग्राफ़ पर एक सीधी रेखा होता है। यह पैटर्न, जिसे गुटेनबर्ग-रिच्टर नियम के रूप में जाना जाता है, इस बात का एक प्रकार का फिंगरप्रिंट है कि पृथ्वी की पपड़ी में तनाव कैसे बनता और मुक्त होता है। जब रेखा सीधी रहती है, तो यह एक समान प्रक्रिया के कार्य में होने का संकेत देती है। लेकिन जब रेखा मुड़ती या टूटती है, तो यह संकेत मिलता है कि ज़मीन के नीचे कुछ असामान्य हो रहा है, जो संभावित रूप से उन तरल पदार्थों, चट्टानों और तनावों के बारे में सुराग दे सकता है जो भूकंपीय गतिविधि को संचालित करते हैं। इन विचलनों को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि वे वैज्ञानिकों को विभिन्न प्रकार के भूकंपीय अनुक्रमों के बीच अंतर करने में मदद कर सकते हैं और ग्रह के दबाव के तहत व्यवहार करने के हमारे बोध को बेहतर बना सकते हैं।
1 जनवरी, 2024 को जापान के नोटो प्रायद्वीप में आए एक विशाल परिमाण 7.5 के भूकंप से पहले के वर्षों में, इस क्षेत्र में छोटे कंपनों का एक लंबा और जटिल झुंड (स्वार्म) हिल रहा था। यह झुंड, जो 2020 के अंत में शुरू हुआ और 2023 के दौरान जारी रहा, हजारों घटनाओं से जुड़ा था और गहरे तरल पदार्थ की गति तथा पृथ्वी की पपड़ी के धीमे, शांत खिसकाव से संबंधित था। एक शोधकर्ता ने हाल ही में इन कंपनों के रिकॉर्ड का बारीकी से अध्ययन किया, जिसमें प्रत्येक घटना के सटीक स्थान को निर्धारित करने के लिए एक अत्यधिक सटीक कैटलॉग का उपयोग किया गया था। उनका लक्ष्य यह देखना था कि क्या भूकंपों के आकार के लिए मानक नियम इस विशिष्ट झुंड के लिए सत्य था, या क्या यह पैटर्न इस बात पर निर्भर करता है कि भूकंप कितनी गहराई पर घटित होते हैं। उन्होंने पाया कि पैटर्न में एक स्पष्ट और सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण बदलाव था जो पूरी तरह से गहराई पर निर्भर था।
जब शोधकर्ता ने उथले भूकंपों का परीक्षण किया, जो सतह से 10 किलोमीटर से कम गहराई पर घटित होते हैं, तो डेटा ने अपेक्षित सीधी रेखा का अनुसरण किया। भूकंप का आकार बढ़ने के साथ छोटे भूकंपों की संख्या लगातार कम होती गई, जो मानक नियम के साथ पूरी तरह मेल खाती थी। हालाँकि, कहानी गहरे आयोजनों के लिए पूरी तरह बदल गई, जो 13 किलोमीटर या उससे अधिक की गहराई पर घटित हुए। इस गहरे क्षेत्र में, भूकंपों के आकार का वितरण एक एकल सीधी रेखा नहीं बनाता था। इसके बजाय, पैटर्न सबसे छोटे कंपनों के लिए असामान्य रूप से तीव्र था, जिसका अर्थ था कि मानक नियम की भविष्यवाणी की तुलना में बहुत अधिक सूक्ष्म भूकंप थे। लेकिन जैसे ही परिमाण लगभग 1.9 के आसपास के एक निश्चित बिंदु से आगे बढ़ा, रेखा सपाट हो गई। इस मोड़ का अर्थ था कि जबकि गहरा क्षेत्र सूक्ष्म घटनाओं से भरा हुआ था, इसमें उस तीव्र शुरुआत के सापेक्ष बड़ी घटनाओं की भी आश्चर्यजनक संख्या थी। वास्तव में, गहरे क्षेत्र ने परिमाण 3 या उससे अधिक के 37 भूकंप उत्पन्न किए, जबकि मानक नियम, जो सूक्ष्म भूकंपों की प्रचुरता पर आधारित था, केवल लगभग सात की भविष्यवाणी करता।
शोधकर्ता इस बात को सुनिश्चित करने के लिए सावधान थे कि यह अजीब पैटर्न डेटा एकत्र करने या संसाधित करने का कोई आर्टिफैक्ट (त्रुटिपूर्ण परिणाम) नहीं है। उन्होंने परीक्षण किया कि क्या यह ब्रेक इसलिए दिखाई दिया क्योंकि उपकरणों ने कुछ छोटे भूकंपों को मिस कर दिया था, लेकिन डेटा ने दिखाया कि कैटलॉग उनके द्वारा अध्ययन किए गए सबसे छोटे परिमाणों तक पूर्ण था। उन्होंने यह भी जांचा कि क्या पैटर्न भूकंपों को परिवारों में समूहित करने, बड़े आयोजनों के बाद आने वाले आफ्टरशॉक्स को हटाने के कारण हुआ था, और पैटर्न बना रहा। इसके अलावा, उन्होंने सत्यापित किया कि परिणाम इस कारण से नहीं था कि अलग-अलग गहराइयों के लिए परिमाण की गणना कैसे की गई थी, क्योंकि सभी घटनाओं के लिए एक ही गणना पद्धति का उपयोग किया गया था। यहाँ तक कि जब उन्होंने केवल एक ही विशिष्ट प्रकार के उपकरण रीडिंग द्वारा मापे गए भूकंपों को देखा, तब भी गहरे और उथले समूह अलग तरह से व्यवहार करते रहे। गहरे भूकंप लगातार सूक्ष्म घटनाओं से भरे हुए थे और उनके आकार वितरण में एक विशिष्ट मोड़ था, जबकि उथले भूकंपों में ऐसा नहीं था।
यह निष्कर्ष बताता है कि ज़मीन के नीचे गहरे भूकंपों की आबादी सतह के करीब वाले भूकंपों से मौलिक रूप से भिन्न है। शोधकर्ता का प्रस्ताव है कि गहरे क्षेत्र में एक साथ होने वाली दो अलग-अलग प्रकार की भूकंपीय गतिविधियाँ हो सकती हैं: तरल दबाव द्वारा संचालित सूक्ष्म घटनाओं का एक प्रमुख समूह, और अधिक निरंतर फाल्ट पैच पर होने वाले बड़े आयोजनों का एक छोटा समूह। हालांकि सटीक भौतिक कारण भविष्य के अध्ययन के लिए एक प्रश्न बना हुआ है, डेटा इस विचार को खारिज करता है कि यह केवल एक माप त्रुटि या गणना पद्धति की विचित्रता है। पैटर्न में आया यह बदलाव वास्तविक है, और यह उजागर करता है कि भूकंप के आकार को नियंत्रित करने वाले नियम इस बात पर बदल सकते हैं कि आप कहाँ देख रहे हैं। भूकंपीय जोखिमों का विश्लेषण करने वाले वैज्ञानिकों के लिए, इसका अर्थ है कि आकार वितरण का वर्णन करने के लिए एक एकल संख्या पर्याप्त नहीं है; उन्हें भूकंपीय गतिविधि की वास्तविक प्रकृति को समझने के लिए गहराई और परिमाण की विशिष्ट सीमा पर भी विचार करना चाहिए।
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