Oprettelse af forbindelse:To måder, hvorpå fejlsegmenter kan overvinde deres adskillelse

I komplekse fejlzoner, flere tilsyneladende afbrudte fejl kan potentielt briste på én gang, øger chancen for et stort skadeligt jordskælv. Nylige jordskælv inklusive 1992 Landers, 1999 Hector Mine og 2019 Ridgecrest jordskælv i Californien, blandt andre, sprængt på denne måde. Men hvordan kan seismologer forudsige, om individuelle fejlsegmenter kan være forbundet og briste sammen under en seismisk hændelse?

En måde kan være at lede efter spor om, at segmenterne er forbundet under overfladen, ifølge David Oglesby, en forsker ved University of California, Riverside. Hans undersøgelse offentliggjort i Bulletin fra Seismological Society of America antyder, at mønsteret af glidefordelinger på forkastningssegmenter kan indikere, om segmenter adskilt af et mellemrum ved overfladen er forbundet inden for få kilometer fra jordens overflade.

Og i et andet papir offentliggjort i BSSA, Hui Wang fra den kinesiske jordskælvsadministration og kolleger konkluderer, at et brud langs en stepover-fejl, hvor parallelle fejlsegmenter overlapper hinanden i retningen af ​​et brud, måske være i stand til at "springe" over et større mellemrum mellem fejlsegmenterne end tidligere antaget.

I begge tilfælde at oprette forbindelsen mellem fejlsegmenter kan have en betydelig indvirkning på vurderingen af ​​seismiske farer for en region. "Den potentielle maksimale brudlængde, derfor den maksimale størrelse [af et jordskælv], er en vigtig parameter til vurdering af seismiske farer, " sagde Mian Liu fra University of Missouri-Columbia, en medforfatter på Wang-undersøgelsen.

"Detaljer om tilslutning kan have en kontrollerende indflydelse på, om du får et stort jordskælv, der springer over, hvad der ser ud til at være flere fejlsegmenter, eller et lille jordskælv, der forbliver på et lille segment, " sagde Oglesby.

Oglesby begyndte at tænke på dette problem med at skelne forbindelser i dybden efter en konference, hvor en af ​​talerne foreslog, at fuldstændig afbrudte fejl ville have andre glidemønstre end fejl forbundet i dybden. Modellering, der så på glidefordelingen – bredt, hvor der opstår glid langs en fejl - kan være nyttigt, han tænkte.

I hans 3-D dynamiske brudmodellering af fejlsegmenter afbrudt af huller, Oglesby så især på, hvor hurtigt slipet falder til nul ved kanten af ​​et forkastningssegment på overfladen. Falder mængden af ​​slip gradvist mod nul ved kanten, eller falder det hurtigt til nul?

Modellerne antyder, at "alt andet lige, hvis en fejl ser ud til at være afbrudt ved overfladen, men er forbundet i relativt lav dybde, så vil glidningen typisk henfalde meget hurtigt til nul ved kanten af ​​fejlsegmentet, " sagde Oglesby.

Lav dybde betyder i dette tilfælde, at segmenterne er forbundet omkring 1 til 2 kilometer (0,6 til 1,2 miles) under overfladen, bemærkede han. Hvis fejlen forbliver fuldstændig afbrudt eller er forbundet dybere end 1 til 2 kilometer, "så vil slipningen ikke falde til nul så hurtigt ved kanten af ​​overfladeforkastningssegmentet, Oglesby forklarede, da den dybere forbindelse er for langt væk til at have en stærk effekt på overfladeslipfordelingen.

Oglesby understregede, at hans modeller er forenklede, og tag ikke højde for andre faktorer såsom høj spænding og belastning og potentiel klippesvigt rundt om kanterne af forkastningssegmenter. "Og bare fordi du får dette hurtige forfald, det betyder ikke nødvendigvis, at [en fejl] er forbundet i dybden, " bemærkede han. "Der er masser af faktorer, der påvirker fejlslip. Det er et fingerpeg, men ikke en rygende pistol."

I deres modelleringsstudie, Wang og kolleger kiggede nærmere på, hvilke faktorer der kunne påvirke et bruds spring mellem parallelle fejlsegmenter i et stepover-system. De blev foranlediget af begivenheder såsom Kaikoura i 2016 i størrelsesordenen 7,8, New Zealand, jordskælv, hvor brud sprang mellem næsten parallelle forkastningssegmenter med så meget som 15 til 20 kilometer fra hinanden.

Forskerne fandt ud af, at ved at inkludere baggrundseffekterne af ændringer i stress i et stepover, brud kunne springe over et bredere rum end de 5 kilometer (ca. 3,1 miles) forudsagt af nogle tidligere undersøgelser.

Wang og kollegers modeller antyder i stedet, at et brud kan springe mere end 15 kilometer (9,3 miles) i et frigørende eller forlængende stepover, eller 7 kilometer (4,3 miles) i en tilbageholdende eller kompressiv stepover-fejl.

Deres modeller kombinerer data om langsigtede tektoniske stressændringer med ændringer i stress forudsagt af fejldynamiske brudmodeller, giver et mere fuldstændigt billede af stressændringer langs en fejl over en tidsskala på både millioner af år og få sekunder. "Vi indså, at vi var nødt til at bygge bro mellem disse forskellige fejlmodeller for bedre at forstå fejlmekanik, " sagde Liu.

Liu advarede også om, at deres modeller kun måler ét aspekt af kompleks fejlgeometri. "Selvom mange faktorer kan bidrage til spredning af brud på tværs af stepovers, trinbredden er måske en af ​​de nemmeste at måle, så forhåbentlig vil vores resultater føre til flere undersøgelser og en bedre forståelse af komplekse fejlsystemer."