Naukowcy odkryli podwójne epicentra podczas noworocznego trzęsienia ziemi w Noto

Pierwsze siedem miesięcy 2024 r. było tak bogate w wydarzenia, że ​​łatwo zapomnieć, że rok rozpoczął się w Nowy Rok trzęsieniem ziemi o sile 7,5 w skali Richtera, które miało miejsce pod japońskim półwyspem Noto. W trzęsieniu ziemi zginęło ponad 280 osób i uszkodzono ponad 83 000 domów.

Geolodzy odkryli teraz, że trzęsienie ziemi rozpoczęło się niemal jednocześnie w dwóch różnych punktach uskoku, co umożliwiło pęknięciu sejsmicznemu otoczenie i przedarcie się przez oporny obszar uskoku zwany barierą. Ten rzadki mechanizm „podwójnej inicjacji” wywarł silny nacisk z obu stron bariery, co doprowadziło do potężnego uwolnienia energii i znacznego wstrząsu gruntu na półwyspie Noto.

Trzęsienie ziemi w Noto zostało poprzedzone intensywnymi rojami sejsmicznymi, które są sekwencjami wielu małych trzęsień ziemi, które czasami mogą prowadzić do większego, katastrofalnego zdarzenia. Wykorzystując zaawansowane technologie sejsmiczne i geodezyjne, zespół badawczy szczegółowo przeanalizował ruchy Ziemi podczas roju, który doprowadził do trzęsienia ziemi.

badanie, opublikowany w dzienniku Naukaoferuje wgląd w rolę barier uskokowych, zwanych również nierównościami, w genezie trzęsień ziemi i pomoże ulepszyć ocenę ryzyka sejsmicznego i prognozowanie przyszłych trzęsień ziemi.

Trzęsienia ziemi mają miejsce, gdy pęknięcia w skorupie ziemskiej, zwane uskokami, umożliwiają przesuwanie się bloków skalnych po obu stronach uskoku. Ruch ten jest zlokalizowany, a nie ciągły wzdłuż linii uskoku, ponieważ linia nie jest równa i gładka, co rozprasza energię i ostatecznie zatrzymuje ruch.

Bariera to nierówny obszar, który blokuje obie strony uskoku. Bariery absorbują energię ruchu uskokowego, spowalniając go lub całkowicie zatrzymując. Bariera może jednak wchłonąć tylko tyle energii, że w odpowiednich warunkach stłumiona energia powoduje jej gwałtowne pęknięcie, co prowadzi do silnych wstrząsów. Rój małych trzęsień ziemi może nie wystarczyć do przełamania bariery, ale jeśli w miejscu uskoku nastąpi znacznie silniejszy ruch, pęknięcie bariery uwolni całą zgromadzoną energię.

Międzynarodowy zespół badaczy ze Stanów Zjednoczonych, Francji, Chin i Japonii, pod przewodnictwem Lingsena Menga, profesora nadzwyczajnego nauk o Ziemi, planet i przestrzeni kosmicznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles, absolwenta Liuwei Xu na Uniwersytecie Kalifornijskim i profesora geofizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara Chen Ji, przeanalizował dane geoprzestrzenne i nagrania fal sejsmicznych, aby zrozumieć powiązania między rojem mniejszych wstrząsów a większym trzęsieniem ziemi, które po nich nastąpiło. Zidentyfikowali nieznaną wcześniej barierę w rejonie roju.

Ku ich zaskoczeniu noworoczne trzęsienie ziemi rozpoczęło się niemal jednocześnie w dwóch różnych miejscach na uskoku. Energia z każdego miejsca przesunęła się w stronę bariery, powodując gwałtowne pęknięcie i niezwykle silne wstrząsy.

„Trzęsienie ziemi rozpoczęło się w dwóch miejscach i krążyło wokół siebie” – powiedział Meng. „Pierwszy zapoczątkował fale, które przemieszczały się szybko i wywołały inne epicentrum. Następnie obie części rozprzestrzeniły się razem na zewnątrz, spotkały się pośrodku, gdzie znajdowała się bariera, i rozbiły ją”.

Mechanika przypomina zginanie ołówka na obu końcach, aż zatrzaśnie się w środku.

Odkrycie było zaskakujące, ponieważ chociaż podwójną inicjację, jak nazywa się ten proces, zaobserwowano w symulacjach, znacznie trudniej było ją zaobserwować w naturze. Mechanizmy podwójnej inicjacji wymagają odpowiednich warunków, które można ustalić w laboratorium, ale są mniej przewidywalne w świecie rzeczywistym.

„Mogliśmy to zaobserwować, ponieważ Japonia ma bardzo dobre stacje monitorowania sejsmicznego, a także korzystaliśmy z danych GPS i radarów satelitarnych. Przechwyciliśmy wszystkie dane, jakie mogliśmy znaleźć! Tylko dzięki zebraniu wszystkich tych danych uzyskaliśmy naprawdę dobrą rozdzielczość w tej kwestii winy i mógł zagłębić się w te drobne szczegóły” – powiedziała Meng.

W przypadku zdecydowanej większości trzęsień ziemi zebrano niewiele danych zbliżonych do tego poziomu, więc możliwe jest, że trzęsienia ziemi z mechanizmami podwójnej inicjacji są częstsze, niż sądzą geolodzy.

„Być może będzie tak, że dzięki lepszemu obrazowaniu i rozdzielczości będziemy w przyszłości identyfikować więcej takich obiektów” – powiedziała Meng.

Trzęsienia ziemi z podwójnymi epicentrami wiążą się z większym ryzykiem silniejszych wstrząsów, ponieważ występuje silniejszy ruch. Grupa Menga planuje rozważyć przyszłe scenariusze, aby poznać warunki i prawdopodobieństwo wystąpienia tych trzęsień ziemi.

„Nasze odkrycia podkreślają złożoną naturę inicjacji trzęsienia ziemi i krytycznych warunków, które mogą prowadzić do zdarzeń sejsmicznych na dużą skalę” – powiedział Meng. „Zrozumienie tych procesów jest niezbędne dla poprawy naszej zdolności przewidywania i łagodzenia skutków przyszłych trzęsień ziemi”.