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Enregistrement W4392604773 · doi:10.5194/egusphere-egu24-12430

Tectonic “quakes”, scaling and the turbulence of solids

2024· preprint· en· W4392604773 sur OpenAlexaff
S. Lovejoy, Andrej Spiridonov, Lauras Balakauskas

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
Thématiqueearthquake and tectonic studies
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésTurbulenceScalingTectonicsGeologyMechanicsPhysicsSeismologyMathematicsGeometry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Over thirty years ago, Y. Kagan proposed that seismicity is “the turbulence of solids”. Indeed, fluid turbulence and seismicity have many common features: they are both highly nonlinear with huge numbers of degrees of freedom. Beyond that, Kagan recognized that they are both riddled with scaling laws in space and in time as well as displaying power law extreme variability and – we could add – multifractal statistics.Kagan was referring to seismicity as usually conceived, as a sudden rupture process occurring over very short time periods. We argue that even at million year time scales, that the movement of tectonic plates is “quake-like” and is quantitatively close to seismicity, yet caused by relatively smooth mantle convection fluid. To demonstrate this, we analyse the GPlates data base of 1000 point trajectories over the last 200 Myrs, analyzing the statistics of the dynamically important vector velocity differences where Dr is the great circle distance between two points and Dt is the corresponding time lag. The longitudinal and transverse velocity components are analysed separately. The longitudinal scaling of the mean longitudinal difference follows the scaling law ≈ Dr^H with H close to the theoretically predicted value H = 1. This high value implies that mean fluctuations vary relatively smoothly with distance. Yet at the same time, the intermittency exponent C1 is extremely high (C1 ≈ 0.5) implying that from time to time there are enormous “jumps” in velocity. For comparison, laminar (nonturbulent) flow has H = 1 and is not intermittent (C1 = 0), fully developed isotropic fluid turbulence has the (less smooth) value H = 1/3 (Kolmolgorov) but with non-negligible intermittency C1 ≈ 0.07 and seismicity has very large C1 ≈ 1.3. Our study thus quantitatively shows how smooth fluid-like behaviour can co-exist with highly intermittent quake-like behaviour.We find that the outer spatial scale is near the size of the Earth (≈15000km) whereas the outer time scale is ≈60Myrs. We show that the statistics are multifractal with a very large intermittency parameter that is close to that of seismicity determined at sub-decadal time scales. The transverse scale function is the 2/3 power of the longitudinal scale function, the transverse intermittency exponent (C1 ) is reduced by this factor. The temporal scaling of the mean fluctuations of both the longitudinal and transverse components is close to a ½ power of the time lag: Dr≈Dt^(1/2). However since the spatial scaling of the longitudinal and transverse components are different, we obtain two somewhat different space-time diagrams. We link the parameter estimates to fundamental mantle convection parameters, and we make corresponding multifractal simulations.Finally, we discuss the implications for the megaclimate regime, including macro-evolution. Both megaclimate and macroevolution of global diversity are scaling processes with H>0 characterized by intermittent — climate “events”, such as P-Tr hyperthermal, in the case of former, and mass extinctions and originations in the case of latter. The tectonic scaling, and the extreme multifractal behavior grounds both—the long-term climate, and the biological evolution on the first principles of scaling in macroscopic physical systems.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0000,002
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,030
Tête enseignante GPT0,251
Écart entre enseignants0,221 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
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