Fundamentals of the Phenomenological Theory of Earthquakes

A. V. Guglielmi; Гульельми А. В.; B. I. Klain; Клайн Б. И.; A. D. Zavyalov; Завьялов А. Д.; O. D. Zotov; Зотов О. Д.

doi:10.31857/S0203030623700219

Fundamentals of the Phenomenological Theory of Earthquakes

Authors: Guglielmi A.V.¹, Klain B.I.², Zavyalov A.D.¹, Zotov O.D.¹^,2
Affiliations:
1. Institute of Physics of the Earth RAS
2. Borok Geophysical Observatory of Institute of Physics of the Earth RAS
Issue: No 5 (2023)
Pages: 84-94
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0203-0306/article/view/140809
DOI: https://doi.org/10.31857/S0203030623700219
EDN: https://elibrary.ru/WQRICG
ID: 140809

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Phenomenology is a unity of principles and methods for investigating the essence of phenomena. This article is a brief review of a series of works carried out by the authors over the past ten years. The general thrust of the works is that phenomenological ideas of physics are used to analyze earthquakes. A perfect model of phenomenological theory is thermodynamics. Maxwell’s electrodynamics is also a perfect example of phenomenological theory. Earthquake phenomenology is still far from reaching that level. In the system of rational knowledge of geodynamics, we have so far reached the status of a preliminary view of the subject, methods, and tasks of the future phenomenological theory of earthquakes. Nevertheless, already at this stage it is clearly visible the perspective of the proposed approach to the construction of the theory. The article shows by concrete examples that it is useful to use phenomenological representations of general physics when searching for the bases of the theory and when processing and analyzing specific manifestations of seismicity.

Keywords

Omori’s law, Bath’s law, evolution equation, deactivation factor, inverse problem, proper time, waiting time, triggers, triads, epicenter migration, Earth’s own oscillations

References

Гульельми А.В. Форшоки и афтершоки сильных землетрясений в свете теории катастроф // УФН. 2015а. Т. 185. № 4. С. 415–439. https://doi.org/10.3367/UFNr.0185.201504f.0415
Гульельми А.В. Об автоколебаниях Земли // Физика Земли. 2015б. № 6. С. 127‒130. https://doi.org/10.7868/s0002333715040018
Гульельми А.В. Интерпретация закона Омори // Физика Земли. 2016. № 5. С. 165‒166. https://doi.org/10.7868/S0002333716050161
Гульельми А.В. Закон Омори (из истории геофизики) // УФН. 2017. Т. 187. № 3. С. 343–348. https://doi.org/10.3367/UFNr.2017.01.038039
Гульельми А.В., Завьялов А.Д. Закон Омори: к 150-летнему юбилею Фусакичи Омори // Вулканология и сейсмология. 2018. № 5. С. 67‒72. https://doi.org/10.1134/S0203030618050048
Гульельми А.В., Зотов О.Д. Явление синхронизма в динамической системе магнитосфера‒техносфера‒литосфера // Физика Земли. 2012. № 6. С. 23‒33.
Гульельми А.В., Зотов О.Д. О скрытой околочасовой периодичности землетрясений // Физика Земли. 2013. № 1. С. 3‒10. https://doi.org/10.7868/S0002333713010043
Гульельми А.В., Завьялов А.Д., Зотов О.Д. Проект создания атласа афтершоков сильных землетрясений // Вулканология и сейсмология. 2019. № 6. С. 79–84. https://doi.org/10.31857/S0203-03062019679-84
Гульельми А.В., Зотов О.Д., Завьялов А.Д. Динамика афтершоков Суматра-Андаманского землетрясения // Физика Земли. 2014. № 1. С. 66–74. https://doi.org/10.7868/S0002333713060033
Гульельми А.В., Клайн Б.И., Завьялов А.Д., Зотов О.Д. Феноменологическая теория афтершоков сильного землетрясения // Вулканология и сейсмология. 2021. № 6. С. 14‒20. https://doi.org/10.31857/s0203030621060031
Завьялов А.Д., Гульельми А.В., Зотов О.Д. Три проблемы физики афтершоков // Вулканология и сейсмология. 2020. № 5. С. 67‒80. https://doi.org/10.31857/s0203030620050077
Завьялов А.Д., Зотов О.Д. Новый способ определения характерного размера очаговой зоны // Вулканология и сейсмология. 2021. № 1. С. 22‒29. https://doi.org/10.31857/S0203030621010065
Зотов О.Д. Эффект выходных дней в сейсмической активности // Физика Земли. 2007. № 12. С. 27–34.
Зотов О.Д., Гульельми А.В. Проблемы синхронизма электромагнитных и сейсмических событий в динамической системе “Магнитосфера–Техносфера–Литосфера” // Солнечно-земная физика. 2010. Вып. 16. С. 19‒25.
Зотов О.Д., Завьялов А.Д., Гульельми А.В., Лавров И.П. О возможном эффекте кругосветных поверхностных сейсмических волн в динамике повторных толчков сильных землетрясений // Физика Земли. 2018. № 1. С. 187‒201. https://doi.org/10.7868/s0002333718010155
Колмогоров А.Н., Петровский И.Г., Пискунов Н.С. Исследование уравнения диффузии, соединенной с возрастанием количества вещества и его применение к одной биологической проблеме // Бюлл. МГУ. Математика и механика. 1937. Т. 1. № 6. С. 1–26.
Bath M. Lateral inhomogeneities of the upper mantle // Tectonophysics. 1965. V. 2. Iss. 6. P. 483–514. https://doi.org/10.1016/0040-1951(65)90003-X
Faraoni V. Lagrangian formulation of Omori’s law and analogy with the cosmic Big Rip // Eur. Phys. J. C. 2020. V. 80(5). 445. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-8019-2
Guglielmi A.V., Klain B.I. The Phenomenology of Aftershocks // Cornell University Library: arXiv:2009.10999 [physics.geo-ph] // Submitted on 23 September 2020. P. 1‒12. https://doi.org/10.48550/arXiv.2009.10999
Guglielmi A., Zotov O. Impact of the earth’s oscillations on the earthquakes // Cornell University Library: arXiv:1207.0365 [physics.geo-ph] // Submitted on 2 July 2012. P. 1–13. https://doi.org/10.48550/arXiv:1207.0365
Guglielmi A., Zotov O.D. Dependence of the source deactivation factor on the earthquake magnitude // Cornell University Library: arXiv:2108.02438 [physics.geo-ph] // Submitted on 5 August 2021. P. 1‒12. https://doi.org/10.48550/arXiv.2108.02438
Guglielmi A.V., Zotov O.D. On generalized models of earthquake evolution by the example of classical and mirror triads // Cornell University Library: arXiv:2206.09651 [phy-sics.geo-ph] // Submitted on 20 June 2022a. P. 1‒7. https://doi.org/10.48550/arXiv.2206.09651
Guglielmi A.V., Zotov O.D. On the proper time of the earthquake source // Cornell University Library: arXiv:2207.11073 [physics.geo-ph] // Submitted on 22 July 2022b. P. 1‒9. https://doi.org/10.48550/arXiv.2207.11073
Guglielmi A.V., Zotov O.D. About the waiting time for a strong earthquake // Cornell University Library: arXiv:2209.00176 [physics.geo-ph] // Submitted on 1 September 2022c. P. 1‒11. https://doi.org/10.48550/arXiv.2209.00176
“Phenomenology” Edmund Husserl’s Article for the Encyclopaedia Britannica (1927) / New Complete Translation by Richard E. Palmer // Journal of the British Society for Phenomenology. 1971. V. 2(2). P. 77‒90. https://doi.org/10.1080/00071773.1971.11006182
Misner Ch.W., Thorne K.S., Wheeler J.A. Gravitation. San Francisco, USA: W.H. Freeman and company, 1973. 1279 p.
Omori F. On the aftershocks of earthquake // J. Coll. Sci. Imp. Univ. Tokyo. 1894. V. 7. P. 111–200.
Polyanin A.D., Zaitsev V.F. Handbook of nonlinear partial differential equations / 2nd edition // Boca Raton, FL, USA: Chapman & Hall/CRC Press, 2012. 1840 p.
Wheeler J. Geometrodynamics and the Problem of Motion // Rev. Mod. Phys. 1961. V. 44(1). P. 63–78.
Zavyalov A.D., Guglielmi A.V., Zotov O.D. Deviation from the Omori law as the result of the trigger impact of round the world surface seismic waves on the source of strong earthquakes // Acta Geologica Sinica. 2019. V. 93(S1). 271. https://doi.org/10.1111/1755-6724.14082
Zavyalov A., Zotov O., Guglielmi A., Klain B. On the Omori Law in the Physics of Earthquakes // Applied Sciences. 2022. V. 12. Iss. 19. 9965. https://doi.org/10.3390/app12199965
Zotov O.D., Guglielmi A.V. Mirror triad of tectonic earthquakes // Cornell University Library: arXiv:2109.05015 [physics.geo-ph] // Submitted on 10 September 2021. P. 1‒11. https://doi.org/10.48550/arXiv.2109.0501
Zotov O.D., Zavyalov A.D., Klain B.I. On the spatial-temporal structure of aftershock sequences / Eds T. Yanovskaya, A. Kosterov, N. Bobrov, A. Divin, A. Saraev, N. Zolotova // Problems of Geocosmos–2018. Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences. Cham: Springer, 2020. P. 199–206. https://doi.org/10.1007/978-3-030-21788-4_16