Brauna universitātes pētnieki ir atklājuši, ka bojājumu tīklu ģeometrija, ne tikai berze lūzuma līnijās, lielā mērā ietekmē zemestrīču rašanos un intensitāti. Kredīts: SciTechDaily.com
Pētnieki no Brauna universitātes atklāja, ka bojājuma ģeometrijai, ieskaitot dislokācijas un sarežģītas struktūras bojājumu zonās, ir izšķiroša nozīme zemestrīces varbūtības un stipruma noteikšanā. Šis atklājums, kas balstīts uz lūzumu līniju pētījumiem Kalifornijā, izaicina tradicionālos uzskatus, kas galvenokārt koncentrējas uz berzi.
Sīkāk aplūkojot to iežu ģeometrisko sastāvu, no kuriem rodas zemestrīces, Brauna universitātes pētnieki pievieno jaunu grumbu ilgstoši pastāvošajai pārliecībai par to, kas izraisa zemestrīces.
Pārskatīta zemestrīču dinamika
Pētījums, kas aprakstīts nesen publicētajā rakstā žurnālā dabaTas atklāj, ka bojājumu tīklu izlīdzināšanai ir izšķiroša nozīme, nosakot, kur notiek zemestrīce un cik spēcīga tā ir. Šie atklājumi apstrīd tradicionālo ideju, ka tieši berzes veids, kas rodas šajos defektos, galvenokārt nosaka, vai zemestrīces notiek vai nē, un varētu uzlabot pašreizējo izpratni par zemestrīču darbību.
“Mūsu rakstā ir parādīts ļoti atšķirīgs priekšstats par to, kāpēc notiek zemestrīces,” sacīja Viktors Tsai, Brauna universitātes ģeofiziķis un viens no darba galvenajiem autoriem. “Tam ir ļoti svarīga ietekme uz to, kur var notikt zemestrīces, salīdzinot ar to, kur zemestrīces nav sagaidāmas, kā arī uz prognozēšanu, kur zemestrīces būs visbīstamākās.”
Tradicionālie uzskati par zemestrīču mehāniku
Lūzuma līnijas ir redzamās robežas uz planētas virsmas, kur cietās plāksnes, kas veido Zemes litosfēru, saduras viena ar otru. Gadu desmitiem ģeofiziķi ir interpretējuši zemestrīces kā tādas, kas rodas, kad bojājumos palielinās stress līdz vietai, kur defekti ātri slīd vai plīst viens pāri, atbrīvojot saspiestu stresu darbībā, kas pazīstama kā slīdēšana, saka Tsai.
Pētnieki izvirzīja hipotēzi, ka straujā slīdēšana un intensīvās zemes kustības, kas tai seko, ir nestabilas berzes rezultāts, kas var rasties bojājumu gadījumā. Turpretim ideja ir tāda, ka tad, kad berze ir stabila, plāksnes lēnām slīd viena pret otru, nenotiekot zemestrīcei. Šī vienmērīgā, vienmērīgā kustība ir pazīstama arī kā rāpošana.
Jaunas perspektīvas defektu līnijas uzvedībai
“Cilvēki mēģina izmērīt šīs berzes īpašības, piemēram, vai defekta zonā ir nestabila berze vai stabila berze, un pēc tam, pamatojoties uz laboratorijas mērījumiem, viņi mēģina paredzēt, vai tur būs zemestrīce,” sacīja Cai. Viņš teica. “Mūsu atklājumi liecina, ka var būt svarīgāk aplūkot kļūdu ģeometriju šajos defektu tīklos, jo tā var būt sarežģītā struktūru ģeometrija ap šīm robežām, kas rada šo nestabilo un stabilo uzvedību.”
Ģeometrija, kas jāņem vērā, ietver sarežģītās iežu struktūras, piemēram, līkumus, spraugas un pakāpienus. Pētījums ir balstīts uz matemātisko modelēšanu un defektu zonu izpēti Kalifornijā, izmantojot datus no ASV Ģeoloģijas dienesta kvartāra defektu datu bāzes un Kalifornijas ģeoloģijas dienesta.
Detalizēti piemēri un iepriekšējie pētījumi
Pētniecības komanda, kurā ietilpst arī Brauna universitātes absolvents Jaesuks Lee un ģeofiziķis Gregs Hirts, sniedz detalizētāku piemēru, lai ilustrētu zemestrīču norises. Viņi saka, ka iedomājieties defektus, kas saduras viens ar otru, kā ar zobainiem zobiem, piemēram, zāģa malu.
Ja ir mazāk zobu vai strupi zobi, akmeņi slīd viens pār otru vienmērīgāk, ļaujot rāpot. Bet, kad akmeņu struktūras šajos defektos ir sarežģītākas un raupjākas, šīs struktūras salīp kopā un pielīp. Kad tas notiek, tie palielina spiedienu, un galu galā, velkot un spiežot stiprāk, tie saplīst, sadaloties un izraisot zemestrīces.
Ģeometriskās sarežģītības ietekme
Jaunais pētījums ir balstīts uz iepriekšējā darba vieta Apsveriet, kāpēc dažas zemestrīces rada lielāku zemes kustību, salīdzinot ar citām zemestrīcēm dažādās pasaules daļās, un dažreiz pat tādas pašas zemestrīces. Pētījums parādīja, ka bloku sadursme bojājuma zonā zemestrīces laikā ievērojami veicina augstfrekvences vibrāciju rašanos, un radīja domu, ka pazemes ģeometriskā sarežģītība var arī ietekmēt to, kur un kāpēc notiek zemestrīces.
Zemestrīču nelīdzsvarotība un intensitāte
Analizējot datus par defektiem Kalifornijā, kas ietver labi zināmo Sanandreasas lūzumu, pētnieki atklāja, ka defektu zonās, kurām apakšā bija sarežģīta ģeometrija, kas nozīmē, ka tur esošās struktūras nebija konsekventas, izrādījās spēcīgākas zemes kustības nekā kustībām, kas bija mazāk ģeometriskas. komplekss. Kļūdu zonas. Tas arī nozīmē, ka dažos no šiem apgabaliem būs spēcīgākas zemestrīces, citās būs vājākas zemestrīces, bet dažās zemestrīces nebūs.
Pētnieki to noteica, pamatojoties uz analizēto kļūdu vidējo nelīdzsvarotību. Šī novirzes attiecība mēra, cik tuvu defekti atrodas noteiktā apgabalā un visi iet vienā virzienā, salīdzinot ar dažādiem virzieniem. Analīze atklāja, ka bojājumu zonas, kurās defekti ir vairāk slīpi, izraisa slīdēšanas epizodes zemestrīču veidā. Bojājumu zonas, kurās bojājuma ģeometrija bija vairāk saskaņota, veicināja vienmērīgu defekta slīdēšanu bez zemestrīcēm.
“Izpratne par to, kā defekti darbojas kā sistēma, ir būtiska, lai saprastu, kāpēc un kā notiek zemestrīces,” sacīja Lī, absolvents, kurš vadīja darbu. “Mūsu pētījumi liecina, ka kļūdu tīkla arhitektūras sarežģītība ir galvenais faktors un rada nozīmīgus savienojumus starp neatkarīgu novērojumu kopām un integrē tos jaunā sistēmā.”
Nākotnes virzieni zemestrīču izpētē
Pētnieki saka, ka ir jādara vairāk darba, lai pilnībā apstiprinātu modeli, taču šis sākotnējais darbs liecina, ka ideja ir daudzsološa, jo īpaši tāpēc, ka novirzi vai novirzi ir vieglāk izmērīt nekā novirzes īpašības. Ja šis darbs ir derīgs, to kādu dienu varētu iekļaut zemestrīču prognozēšanas modeļos.
Šobrīd tas joprojām ir tālu, jo pētnieki sāk noteikt, kā turpināt pētījumu.
“Visredzamākā lieta, kas nāk tālāk, ir mēģināt iziet ārpus Kalifornijas un redzēt, kā šis modelis noturas,” sacīja Tsai. “Tas, iespējams, ir jauns veids, kā saprast, kā notiek zemestrīces.”
Atsauce: “Tīkla defektu ģeometrija ietekmē zemestrīču berzes uzvedību”, Jaesuk Lee, Viktors C. Tsai, Gregs Hērts, Avigjans Čaterdžī un Daniels T. Trugmens, 2024. gada 5. jūnijs, daba.
doi: 10.1038/s41586-024-07518-6
Pētījumu atbalstīja Nacionālais zinātnes fonds. Bez Li, Tsai un Hirth komandā bija arī Avigjans Čaterdžī un Daniels Trugmens no Nevadas Universitātes Reno.
