Ģeometrija kā revolucionāra zemestrīču prognozētāja | Huepaintco

SciTechDaily

Brauna universitātes pētnieki ir atklājuši, ka bojājumu tīklu ģeometrija, nevis tikai lūzumu līniju berze, būtiski ietekmē zemestrīču rašanos un intensitāti. Kredīts: SciTechDaily.com

Brauna universitātes pētnieki atklāja, ka defektu ģeometrijai, ieskaitot novirzes un sarežģītas struktūras bojājumu zonās, ir izšķiroša nozīme zemestrīču iespējamības un stipruma noteikšanā. Šis atklājums, kas balstīts uz Kalifornijas lūzumu līniju pētījumiem, izaicina tradicionālos uzskatus, kas galvenokārt koncentrējas uz berzi.

Sīkāk aplūkojot iežu ģeometrisko uzbūvi, kur notiek zemestrīces, Brauna universitātes pētnieki pievieno jaunu grumbu ilgstošai pārliecībai par to, kas galvenokārt izraisa seismiskās zemestrīces.

Zemestrīču dinamikas pārdomāšana

Pētījums, kas aprakstīts nesen publicētajā rakstā žurnālā Daba, atklāj, ka bojājumu tīklu izlīdzināšanai ir izšķiroša nozīme, nosakot zemestrīces vietu un tās stiprumu. Rezultāti apstrīd tradicionālāku priekšstatu, ka galvenokārt berzes veids, kas rodas šajos defektos, nosaka, vai notiek zemestrīces, un tie var uzlabot pašreizējo izpratni par zemestrīču darbību.

“Mūsu raksts zīmē ļoti atšķirīgu priekšstatu par to, kāpēc notiek zemestrīces,” sacīja Brauns ģeofiziķis Viktors Tsai, viens no darba vadošajiem autoriem. “Un tam ir ļoti svarīga ietekme uz to, kur sagaidīt zemestrīces, salīdzinot ar to, kur zemestrīces nav gaidīt, kā arī uz prognozēšanu, kur būs vispostošākās zemestrīces.”

Tradicionālie uzskati par zemestrīču mehāniku

Lūzuma līnijas ir redzamās robežas uz planētas virsmas, kur cietās plāksnes, kas veido Zemes litosfēru, saskaras viena pret otru. Tsai saka, ka gadu desmitiem ģeofiziķi ir skaidrojuši, ka zemestrīces notiek, kad defektu radītais stress palielinās līdz vietai, kur defekti ātri paslīd vai pāriet viens otram garām, atbrīvojot uzkrāto spiedienu darbībā, kas pazīstama kā slīdēšanas uzvedība.

Zinātnieki izvirzīja teoriju, ka straujā slīdēšana un intensīvās zemes kustības, kas tai seko, ir nestabilas berzes rezultāts, kas var rasties defektu gadījumā. Turpretim ideja ir tāda, ka tad, kad berze ir stabila, plāksnes lēnām slīd viena pret otru bez zemestrīces. Šī stabilā un vienmērīgā kustība ir pazīstama arī kā šļūde.

Jaunas perspektīvas defektu līnijas uzvedībai

“Cilvēki ir mēģinājuši izmērīt šīs berzes īpašības, piemēram, vai defekta zonā ir nestabila berze vai stabila berze, un pēc tam, pamatojoties uz laboratoriskiem mērījumiem, viņi mēģina paredzēt, vai jūs tur nenotiks zemestrīce vai nē,” sacīja Tsai. “Mūsu rezultāti liecina, ka varētu būt lietderīgāk aplūkot šo defektu tīklu kļūdu ģeometriju, 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, plaisas un pakāpienus. Pētījums ir balstīts uz matemātisko modelēšanu un bojājumu zonu pārbaudi Kalifornijā, izmantojot datus no ASV Ģeoloģijas dienesta kvartāra defektu datu bāzes un Kalifornijas ģeoloģijas dienesta.

Detalizēti piemēri un iepriekšējie pētījumi

Pētnieku komanda, kurā ietilpst arī Brauna absolvents Džeisoks Lī un Brauna ģeofiziķis Gregs Hirts, piedāvā detalizētāku piemēru, lai ilustrētu zemestrīču norises. Viņi saka, ka viens otram saskaras defektus var iedomāties kā zobainus zobus kā zāģa malu.

Ja ir mazāk zobu vai zobu, kas nav tik asi, akmeņi slīd viens otram garām gludāk, ļaujot slīdēt. Tomēr, ja iežu struktūras šajos defektos ir sarežģītākas un robainākas, šīs struktūras iesprosto viena otru un iestrēgst. Kad tas notiek, tie rada spiedienu un galu galā, arvien stiprāk velkot un spiežot, tie plīst, sadalās un izraisa zemestrīces.

Ģeometriskās sarežģītības sekas

Jaunais pētījums balstās uz to Bijusī nodarbinātība aplūko, kāpēc dažas zemestrīces rada vairāk zemestrīču, salīdzinot ar citām zemestrīcēm dažādās pasaules daļās, dažreiz pat tādas pašas. Pētījums parādīja, ka bloki, kas saduras bojājuma zonā, kad notiek zemestrīce, ievērojami veicina augstfrekvences vibrāciju rašanos, un radīja domu, ka, iespējams, zemes ģeometriskā sarežģītība arī spēlēja lomu tajā, kur un kāpēc notiek zemestrīces.

Pārvietošanās un zemestrīces intensitāte

Analizējot datus par defektiem Kalifornijā, kas ietver labi zināmo Sanandreas defektu, pētnieki atklāja, ka bojājumu zonās, kurām ir sarežģīta pamata ģeometrija, kas nozīmē, ka struktūras nebija tik izlīdzinātas, tika konstatētas spēcīgākas zemes kustības nekā mazāk ģeometriski sarežģīti defekti. zonām. Tas nozīmē arī to, ka dažās no šīm zonām būtu spēcīgākas zemestrīces, citās būtu vājākas, un dažās nebūtu zemestrīču.

Pētnieki to noteica, pamatojoties uz analizēto kļūdu vidējo neatbilstību. Šis novirzes koeficients mēra, cik cieši ir izlīdzināti defekti noteiktā apgabalā un visi iet vienā virzienā, salīdzinot ar to, cik cieši ir dažādi virzieni. Analīze atklāja, ka bojājumu zonas, kurās defekti ir nepareizāki, izraisa slīdēšanas epizodes zemestrīču veidā. Bojājumu zonas, kur lūzumu ģeometrija bija vairāk pielāgota, atviegloja rāpošanu bez zemestrīcēm.

“Izpratne par to, kā defekti darbojas kā sistēma, ir svarīgi, lai saprastu, kāpēc un kā notiek zemestrīces,” sacīja Lī, absolvents, kurš vadīja darbu. “Mūsu pētījumi liecina, ka defektu tīkla ģeometrijas sarežģītība ir galvenais faktors, kas veido nozīmīgus savienojumus starp neatkarīgu novērojumu kopām un integrē tos jaunā sistēmā.”

Nākotnes virzieni zemestrīču izpētē

Pētnieki saka, ka ir jāveic vairāk darba, lai pilnībā apstiprinātu modeli, taču šis sākotnējais darbs liecina, ka ideja ir daudzsološa, jo īpaši tāpēc, ka kļūdu izlīdzināšanu vai novirzi ir vieglāk izmērīt nekā defektu berzes īpašības. Ja darbs būtu derīgs, kādu dienu tas varētu tikt ieausts zemestrīču prognozēšanas modeļos.

Pagaidām tas vēl ir tālu, jo pētnieki sāk izklāstīt, kā turpināt pētījumu.

“Visredzamākā lieta, kas nāk tālāk, ir mēģināt iziet ārpus Kalifornijas un redzēt, kā šis modelis izturēsies,” sacīja Tsai. “Tas, iespējams, ir jauns veids, kā saprast, kā notiek zemestrīces.”

Atsauce: Jaeseok Lee, Viktors C. Tsai, Greg Hirth, Avigyan Chatterjee un Daniel T. Trugman “Fault Network Geometry Affects Earthquake Friction Behavior”, 2024. gada 5. jūnijs, Daba.
DOI: 10.1038/s41586-024-07518-6

Pētījumu atbalstīja Nacionālais zinātnes fonds. Kopā ar Lee, Tsai un Hirth komandā bija arī Avigyan Chatterjee un Daniel T. Trugman no Nevada Reno universitātes.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *