Investigating the signatures of long-range persistence in seismic sequences along Circum-Pacific subduction zones

Abstract In the present paper, we analyze the signatures of long-range persistence in seismic sequences along Circum-Pacific subduction zones, from Chile to Kermadec, extracted from the National Earthquake Information Center (NEIC) catalog. This region, known as the Pacific Ring of Fire, is the world’s most active fault line, containing about 90% of the world’s earthquakes. We used the classical rescaled range (R/S) analysis to estimate the long-term persistence signals derived from a scaling parameter called the Hurst exponent, H. We measured the referred exponent and obtained values of H > 0.5, indicating that a long-term memory effect exists. We found a possible fractal relationship between H and the bs(q)-index, which emerges from the non-extensive Gutenberg-Richter law as a function of the asperity. Therefore, H can be associated with a mechanism that controls the level of seismic activity. Finally, we concluded that the dynamics associated with fragment-asperity interactions can be classified as a self-affine fractal phenomenon. Keywords: Applied geophysics; Fault and Fracture Analysis; Mathematics applied to geohysics; Seismology; Statistics;geostatistics Resumo No presente artigo, analisamos as assinaturas de persistencia long-range nas sequencias sismicas ao longo das zonas de subduccao Circum-Pacific, do Chile ate Kermadec, extraidas do catalogo do Centro Nacional de Informacoes sobre Terremotos (NEIC). Esta regiao, conhecida como Anel de Fogo do Pacifico, e a linha de falhas mais ativa do mundo, contendo cerca de 90% dos terremotos do mundo. Usamos a analise classica R / S para estimar a assinatura de persistencia a longo prazo derivada do parâmetro de escalonamento chamado expoente de Hurst, H. Como principal objeto de estudo}, medimos o referido expoente e obtivemos todos os valores de H> 0,5, indicando que existe um efeito de memoria de longo prazo. A principal contribuicao do nosso artigo foi encontrar uma possivel relacao entre H e o indice bs (q) - que emerge da lei de Gutenberg-Richter nao-extensiva como uma funcao da aspereza, isto e, H pode estar associado ao mecanismo que controla o nivel de atividade dos terremotos. Finalmente, concluimos que a dinâmica associada as interacoes fragilidade-aspereza pode ser classificado como um fenomeno fractal auto-afim. Palavras-chaves: Geofisica Aplicada; Analise de falhas e fraturas; Matematica Aplicada a Geofisica; Sismologia; Estatistica;geoestatistica