Erdbebenforscher blicken näher auf Rock Friction

Genauere Vorhersagen von Erdbeben könnten sich aus einem neuen Computermodell ergeben, das sich auf die Physik des Gesteins in einem bebengefährdeten Abschnitt der San-Andreas-Verwerfung konzentriert, sagen Forscher.

Obwohl die grundlegende Physik von Erdbeben seit einem Jahrhundert bekannt ist, war die Entwicklung von Computermodellen der Erdbebendynamik eine Herausforderung. Die Menge der historischen Daten aus dem Parkfield-Segment der San-Andreas-Störung kann sich jedoch als hilfreich erweisen.

"Eine wesentliche Einschränkung der Erdbebenvorhersage besteht darin, dass wir die Physik, die das gesamte Spektrum des Fehlerverhaltens erklärt, heute nicht kennen", sagte der Forscher Sylvain Barbot, ein Geophysiker am California Institute of Technology. "Die Schwierigkeit der Vorhersage des Erdbebens ist, dass sie innerhalb weniger Sekunden auftreten, sich aber alle hundert Jahre wiederholen und dass die Einzelheiten dessen, was in diesen wenigen Sekunden passiert ist, viel Gewicht in der Zeit bis zur nächsten haben."

Forscher versuchen nun herauszufinden, was während dieser paar Sekunden passiert, indem sie die Reibung von Gestein analysieren. Ihre Ergebnisse sind in der 11. Mai Ausgabe der Zeitschrift Science detailliert.

Fehlreibung

Die Wahrscheinlichkeit eines Bebens wird durch die Physik der Reibung zwischen Felsen und die auf sie ausgeübten Kräfte bestimmt, ähnlich wie das Reiben der Hände mit und ohne Handschuhe unterschiedlich viel Anstrengung erfordert.

Barbot und seine Kollegen verwendeten ihre Rockphysik-Strategie auf dem Parkfield-Gebiet, etwa 200 Meilen (320 Kilometer) nordwestlich von Los Angeles. Es hat in den letzten 150 Jahren einen relativ vorhersehbaren Erdbebenzyklus erlebt, in dem im Durchschnitt alle 20 Jahre Erdbeben mittlerer Stärke beobachtet wurden. Dieses Muster führte zur einzigen offiziellen Erdbebenprognose in den Vereinigten Staaten: 1985 sagten Wissenschaftler voraus, dass dort vor 1993 ein Erdbeben der Stärke 6 auftreten würde. Ein Beben der Stärke 6 trat dort auf, aber erst im September 2004. Der genaue Zeitpunkt für Beben bei Parkfield entzieht sich weiterhin den Forschern.

Die Forscher nutzten Parkfields detaillierte Messdaten und konstruierten ein auf Physik basierendes Modell der Region.

"Was an diesen Erdbeben großartig ist, ist, dass sie niemanden töten, und wir können sie jedes Mal mit der besten verfügbaren Technologie untersuchen", sagte Barbot. "Wenn es einen Ort auf der Welt gibt, an dem wir Erdbeben vorhersagen könnten, wäre es in Parkfield."

Ihr Modell könnte die Verteilung von kleinen Erdbeben bei Parkfield und deren Zusammenhang mit dem Auftreten großer Erdbeben erklären.

"Wir können physikalische Gesetze machen, die beschreiben, wie sich Fehlgesteine ‚Äč‚Äčim Labor verhalten, und Modelle erstellen, die eine ganze Reihe von Beobachtungen in einer natürlichen Umgebung reproduzieren", sagte Barbot OurAmazingPlanet. "Dies bedeutet, dass wir näher daran kommen, zu verstehen, wie Erdbeben wirklich funktionieren."

Keine Vorhersage

Barbot sagte, es wäre gefährlich, aus den Ergebnissen der Forscher zu folgern, "dass wir bereit sind, Erdbeben vorauszusagen". Stattdessen kann dieses Modell "leicht dazu verwendet werden, den Bereich des Fehlers zu identifizieren, der besser überwacht werden muss, um Erdbebenvorläufer zu erfassen und zu testen, ob sie überhaupt existieren", sagte er.

Dieses Modell könnte somit im Laufe der Zeit die Grundlage für die Vorhersage des Erdbebens bilden. "Selbst wenn wir nicht bereit sind für eine vollständige Physik-basierte Erdbebenvorhersage, richten wir die Werkzeuge für diese Art von Analyse ein", sagte Barbot.

In Zukunft könnte diese Strategie auch andere Fehler analysieren. "Im Allgemeinen werden solche Modelle am genauesten in Gebieten sein, in denen wir eine lange und detaillierte Geschichte vergangener Erdbeben, Kenntnisse über die genaue Geometrie des Fehlers in der Tiefe und eine Vorstellung von der räumlichen Verteilung der Reibung an der Plattengrenzfläche haben ", Sagte Barbot.

Ein langfristiges Ziel der Forscher "ist es, die Wechselwirkung zwischen benachbarten Fehlern oder Fehlersegmenten zu integrieren und zu untersuchen", sagte Barbot. "Das Cholame-Segment der San-Andreas-Verwerfung in der Carrizo-Ebene beherbergte 1857 ein Erdbeben der Stärke 7,9, und es besteht die Möglichkeit, dass die Parkfield-Erdbeben unmittelbar im Norden ein Ereignis ähnlicher Größe auslösen könnten."

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