Istraživanje u časopisu Science otkriva da podzemne barijere mogu naglo zaustaviti širenje rupture i proizvesti karakterističnu "fazu zaustavljanja" koja šalje udarni talas u suprotnom smeru. Analizom podataka sa 12 velikih zemljotresa, u pet slučajeva je jasno uočena ova faza, a mekši površinski slojevi mogu pojačati podrhtavanje. Nalazi obećavaju bolju mapu rizika, ali su potrebna dodatna istraživanja, naročito za thrust zemljotrese koji izazivaju cunamije.
Seizmički „stop znak“: Kako podzemne barijere mogu zaustaviti (ili pojačati) zemljotrese
An aerial view of the San Andreas Fault crossing the Carrizo Plain in California.(Cavan Images/Peter Essick/Getty Images)
U ponedeljak su stanovnici severoistočne Japana osetili snažan zemljotres magnitude 7,7 registrovan u moru uz obalu, uz upozorenje na moguće cunamije i malu verovatnoću pojave magnitude 8 ili više u narednim danima. Novo istraživanje objavljeno u časopisu Science istražuje kako takozvani "megazemljotresi" rastu, šta ih može zaustaviti i kako se to može iskoristiti za procenu seizmičkog rizika.
Zemljotres počinje duboko ispod površine kada velike tektonske sile uzrokuju nakupljanje napetosti duž rasjeda — pukotine u Zemljinoj kori gde se stenski blokovi pomeraju jedan pored drugog. Kada napetost u hipocentru nadjača trenje koje drži stene, nastaje klizanje rasjeda i ruptura koja brzo propagira duž njega, oslobađajući energiju u obliku seizmičkih talasa.
Ruptura se širi sve dok ne naiđe na zonu niske napetosti i polako izgubi zamah, ili dok ne naleti na podzemnu prepreku koja je naglo zaustavi. Kada dođe do naglog zaustavljanja, stvara se karakterističan potpis — tzv. faza zaustavljanja (stopping phase) — koja proizvodi seizmički „udarni“ talas u suprotnom smeru od glavne rupture.
"Kada ruptura brzo naiđe na prepreku koja je naglo zaustavi, šalje šok talas," kaže Jesse Kearse, koautor studije i geofizičar sa Victoria University of Wellington. "Osoba iznad takve barijere prvo bi osetila pomeranje tla u smeru rupe, a potom nagli povratak u suprotnom pravcu — kao naglo zakočenje auta."
Kearse i njegov kolega Yoshihiro Kaneko (Kyoto University) pretražili su seizmičke i geodetske zapise blizu 12 velikih zemljotresa širom sveta tražeći ovaj potpis. U pet od tih događaja bilo je dovoljno bliskih senzora duž rasjeda da jasno izdvoje fazu zaustavljanja.
Istraživači su takođe utvrdili da određene površinske karakteristike — poput mekših slojeva stena blizu površine iznad zone zaustavljanja — mogu pojačati talas zaustavljanja, dovodeći do intenzivnijeg podrhtavanja tla na površini. Drugim rečima, barijera ponekad može delovati i kao „amplifikator“ lokalnog potresa.
Praktični značaj i ograničenja
Ako se faza zaustavljanja prepozna u arhivskim podacima, naučnici mogu mapirati podzemne barijere, proceniti koliko energije one mogu apsorbovati i identifikovati mesta gde površinske karakteristike pojačavaju podrhtavanje. To bi moglo unaprediti procenu seizmičkog rizika i pomoći u proceni verovatnoće da se lokalni potres razvije u veći, kaskadni događaj.
Međutim, studija ima važne ograničenja: autori su se fokusirali na strike-slip rasjede (horizontalno klizanje blokova), jer za njih postoje bogatiji podaci. Zemljotres u Japanu bio je thrust tip (pomera tlo gore-dole), koji je skloniji izazivanju cunamija — i za sada nema potvrde da su isti mehanizmi lako uočljivi za thrust događaje.
Šta sledi?
Dalja istraživanja treba da prošire analizu na različite vrste rasjeda i iskoriste gustu mrežu bliskih mernih stanica kako bi se potvrdilo koliko je mehanizam zaustavljanja univerzalan. Ako se potvrdi za thrust i druge tipove događaja, metoda bi mogla postati vredan alat u seizmičkom inženjerstvu i mapiranju rizika.
Zaključak: Otkrivanje i razumevanje faze zaustavljanja pruža novi uvid u to kada i zašto se zemljotresi zadržavaju ili eskaliraju, ali su potrebne šire analize i više podataka pre nego što se ta saznanja ugrade u operativne modele procene rizika.
Pomozite nam da budemo bolji.
