Inverse physics-based modeling of the 2016 Mw 6.1 Tottori earthquake

Abstract

Inverse physics-based modeling of the 2016 Mw 6.1 Tottori earthquake The 2016 Mw 6.2 left-lateral strike-slip Tottori earthquake occurred in the central part of the Tottori Prefecture in the Chugoku region in western Japan. Published rupture models inferred either from geodetic or seismic data exhibit significant discrepancies. In this study, we perform a so-far missing dynamic rupture simulation to improve the understanding of the event. We utilize the 3D finite-difference staggered grid code FD3D\_TSN to simulate the dynamic rupture propagation assuming the classic linear slip-weakening friction law on a planar vertical fault. Synthetic seismograms are calculated using the representation theorem by convolving the obtained slip rates with Green's functions precalculated in 1D velocity models acquired for each station from a 3D model. We utilize the fd3d_tsn_pt code to perform a dynamic source inversion with spatially variable prestress and friction parameters, formulated in a Bayesian framework, employing the Parallel Tempering MCMC approach to sample the posterior distribution of the model parameters. We use local low-frequency seismic waveforms (up to 0.6-1.2 Hz) and GNSS static coseismic displacements. We obtain posterior model samples with complex rupture propagation, discuss the inferred heterogeneous...

Inverzní fyzikální modelování zemětřesení Tottori (Mw 6.1) z r. 2016 Dne 21. října 2016 zasáhlo centrální část prefektury Tottori v regionu Čúgoku na hlavním japonském ostrově Honšú silné zemětřesení s momentovým magnitudem Mw 6.2 a levostranným horizontálním posunem. Publikované kinematické modely zdroje, odvozené ze seismických a geodetických dat, vykazují značné rozdíly. V této studii se proto zaměřujeme na dosud chybějící dynamickou simulaci šíření zemětřesné trhliny, s cílem lépe porozumět mechanizmu tohoto zemětřesení. Pro dané zemětřesení provádíme dynamické simulace šíření zemětřesné trhliny na ideálně rovinném vertikálním zlomu s použitím lineárního modelu oslabování tření se skluzem (angl. slip-weakening). Simulace jsou realizovány pomocí 3D kódu definovaném na pravidelné posunuté mřížce v konečných diferencích. Syntetické seismogramy jsou počítány konvolucí rychlostí skluzu s Greenovými funkcemi předpočítanými v 1D rychlostních modelech extrahovaných ze 3D modelu pro každou stanici zvlášť. Statická koseismická posunutí jsou spočítána dle Okady (1985). K dynamické inverzi zdroje s prostorově proměnnými parametry předpětí a tření používáme kód fd3d_tsn_pt. Inverzní úloha je formulovaná v bayesovském formalismu se vzorkováním posteriorního rozložení parametrů použitím paralelního temperování MCMC....