Jordskælvsprognose spor afdækket i mærkelige usikkert afbalancerede klipper

Prekært balancerede klipper (PBR'er) er formationer, der findes over hele verden, hvor en slank kampesten er afbalanceret usikkert på en sokkelsten. De dannes som blokke bevaret på klipper, eller når blødere sten eroderer og efterlader de hårdere sten. De kan også dannes, når jordskred eller tilbagetrækkende gletsjere afsætter dem i mærkelige positioner.

På trods af deres sarte balancegang, mange PBR'er - som Brimham Rocks i Yorkshire, eller Chiricahua National Monument i Arizona – har overlevet jordskælvsrystelser gennem tusinder af år. De kan derfor fortælle os den øvre grænse for jordskælvsrystelser, der har fundet sted, siden de først blev dannet - ryster det, var det stærkt nok, ville have fået dem til at vælte.

Ved at udnytte gamle geologiske data låst i californiske PBR'er, Imperial College London-forskere har brudt terræn på en ny teknik til at øge præcisionen af ​​farevurderinger for store jordskælv med op til 49 procent.

Jordskælvsfaremodeller estimerer sandsynligheden for fremtidige jordskælv på et givet sted. De hjælper ingeniører med at beslutte, hvor broer, dæmninger, og bygninger bør bygges, og hvor robuste de skal være - samt informere jordskælvsforsikringspriser i højrisikoområder.

Resultaterne er offentliggjort i dag i AGU rykker frem .

Hovedforfatter Anna Rood, fra Imperial's Department of Civil and Environmental Engineering, sagde:"Denne nye tilgang kunne hjælpe os med at finde ud af, hvilke områder der er mest tilbøjelige til at opleve et større jordskælv. PBR'er fungerer som omvendte seismometre ved at fange regional seismisk historie, som vi ikke var i nærheden af ​​at se, og fortæl os den øvre grænse for tidligere jordskælvsrystelser simpelthen ved ikke at vælte. Ved at trykke på dette, vi leverer unikke værdifulde data om frekvensen af ​​sjældne, store jordskælv."

De nuværende skøn over jordskælvsfare afhænger i vid udstrækning af observationer som nærhed til brudlinjer og hvor seismisk aktiv en region har været tidligere. Imidlertid, estimater for sjældnere jordskælv, der har fundet sted over perioder på 10, 000 til 1, 000, 000 år er ekstremt usikre på grund af manglen på seismiske data, der spænder over disse tidsskalaer og efterfølgende afhængighed af stenede antagelser.

Ved at tælle sjældne kosmisk strålegenererede atomer i PBR'er og digitalt modellere PBR-jordskælvsinteraktioner, Imperialistiske forskere har skabt en ny metode til jordskælvsfarevalidering, som kunne indbygges i eksisterende modeller for at finjustere deres præcision.

Rock ure

For at udnytte fortidens seismologi, forskerne satte sig for at bestemme skrøbeligheden (sandsynligheden for at vælte på grund af jordrystelser) og alderen af ​​PBR'er på et sted tæt på Diablo Canyon Nuclear Power Plant i kystnære Californien.

De brugte en teknik kaldet kosmogen overfladeeksponeringsdatering - tæller antallet af sjældne berylliumatomer dannet i klipper ved langvarig eksponering for kosmiske stråler - for at bestemme, hvor længe PBR'er havde eksisteret i deres nuværende formation.

De brugte derefter 3-D-modelleringssoftware til digitalt at genskabe PBR'erne og beregne, hvor meget jordskælvsrystelser de kunne modstå, før de væltede.

Både alderen og skrøbeligheden af ​​PBR'erne blev derefter sammenlignet med nuværende farevurderinger for at hjælpe med at øge deres sikkerhed.

De fandt ud af, at en kombination af deres beregninger med eksisterende modeller reducerede usikkerheden ved skøn over jordskælvsfare på stedet med 49 procent, og, ved at fjerne 'worst-case-scenario'-estimaterne, reduceret den gennemsnitlige størrelse af jordskælv, der skønnes at ske hver 10. 000 år med 27 pct. De fandt også, at PBR'er kan bevares i landskabet i dobbelt så lang tid, som tidligere antaget.

De konkluderer, at denne nye metode reducerer mængden af ​​antagelser, og derfor usikkerheden, bruges til at estimere og ekstrapolere historiske jordskælvsdata til skøn over fremtidig risiko.

Studie medforfatter Dr. Dylan Rood, fra Imperials afdeling for geovidenskab og teknik, sagde:"Vi vipper på kanten af ​​et gennembrud inden for videnskaben om jordskælvsprognoser. Vores 'rock clock'-teknikker har potentialet til at spare enorme omkostninger inden for seismisk teknik, og vi ser dem blive brugt bredt til at teste og opdatere stedspecifikke farevurderinger for jordskælvsudsatte områder - specifikt i kystområder, hvor de kontrollerende seismiske kilder er offshore-forkastninger, hvis bevægelser i sagens natur er sværere at undersøge."

Holdet bruger nu deres teknikker til at validere farevurderinger for det sydlige Californien - en af ​​de mest farlige og tætbefolkede regioner i USA.

Anna sagde:"Vi kigger nu på PBR'er i nærheden af ​​større jordskælvsforkastninger som San Andreas-forkastningen nær Los Angeles. Vi ser også på, hvordan vi kan lokalisere, hvilke data - uanset om det er fejlsliphastigheder eller valg af jordrystelsesligninger - der er skævvridning af resultaterne i de originale faremodeller. På denne måde kan vi forbedre videnskabsmænds forståelse af store jordskælv endnu mere."