Hemmeligheden bag at efterligne naturlige fejl? Plexiglas og Teflon

Når en forkastning brister i naturen, glider nogle dele af forkastningen pludseligt og seismisk og svækkes, når hastigheden stiger. Andre områder kryber langsomt og forstærkes med stigende hastighed. De relative placeringer af disse sektioner påvirker størrelsen og arten af ​​seismisk aktivitet langs forkastningen. I en almindelig konfiguration er en hastighedssvækkende sektion omgivet af en hastighedsforstærkende sektion, som stopper spredningen af ​​brud.

Forskere bruger flere teknikker, herunder modellering og laboratorieeksperimenter, til at genskabe og bedre forstå fejlagtig adfærd. I laboratorieforsøg bygger forskere småskalamodeller af fejl ved hjælp af materialer som sten og plastik for at se, hvordan de reagerer på brud.

De nuværende metoder har dog forskellige faldgruber. For eksempel bruger de fleste eksperimenter prøver, der har ensartede, hastighedssvækkende egenskaber. Andre har brugt pulvere, kendt som forkastningshul, sammensat af forskellige mineraler til at genskabe hastighedssvækkende og hastighedsforstærkende sektioner, men huljern kan komprimere inkonsekvent og komplicere resultaterne.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Journal of Geophysical Research:Solid Earth , Jun Young Song og Gregory C. McLaskey skabte en teknik til lettere at repræsentere naturlige fejlbrud i laboratoriemiljøer. De byggede hele modelfejlen af ​​plexiglas eller akryl, som er kendt for at svække hastigheden.

I stedet for at bruge et helt andet materiale, coatede de de ydre områder af fejlgrænsefladen med berømt lavfriktions-teflon for at efterligne et hastighedsforstærkende område, der omgiver et hastighedssvækkende område. Dette skabte en heterogen fejl svarende til de forhold, der findes i naturen uden den hulning, der blev brugt i andre eksperimenter.

Forskerne fandt ud af, at når de øgede mængden af ​​normal belastning på plexiglas- og teflon-forkastningen, eller når de øgede størrelsen af ​​det hastighedssvækkende område, ændrede slipadfærden sig fra stabil glidebevægelse til mere uregelmæssige stick-slip-begivenheder - svarende til hvordan mange fejl bevæger sig i naturen.

Derudover bemærkede de, at når der ikke var noget hastighedsforstærkende materiale, der begrænsede fejlbruddet, blev seismiske bølger udstrålet mindre effektivt end i naturen. Disse resultater kan være nyttige til at forstå sammenhængen mellem brudlængden af ​​forkastninger og jordskælvsadfærd.

Flere oplysninger: Jun Young Song et al., Laboratory Earthquake Ruptures Contained by Velocity Strengthening Fault Patches, Journal of Geophysical Research:Solid Earth (2024). DOI:10.1029/2023JB028509

Journaloplysninger: Journal of Geophysical Research

Leveret af American Geophysical Union

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Eos, der er vært for American Geophysical Union. Læs den originale historie her.