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新しい地震数学は、それらがどれほど破壊的であるかを予測します


断層がずれると、地震波の激流が解き放たれますが、すべてが同じではありません。長い低周波は発生源から遠くまで伝わり、超高層ビルなどの高い建造物を揺さぶることができますが、高周波は家屋や橋を揺さぶり、瓦礫にするのに優れています。過去半世紀のほとんどの間、地震学者は、断層の摩擦滑りがこの一連の地震全体を生成すると想定してきました。

ブラウン大学の 2 人の地球科学者が、独自の起源物語を作り上げました。地滑りと雪崩に着想を得た数学的モデルを使用して、研究者は、これらの有害な高周波は滑りそのものではなく、断層内で行われる地質学的ピンボール ゲームによって引き起こされると主張しています。

米国地質調査所の地震学者であるエリザベス・コクラン氏は、「彼らがここで行ったことは非常に素晴らしい」と語った。 「私は彼らが持っている方法で欠点を表すとは思わなかったでしょう。」

先月 Geophysical Research Letters に掲載された新しいモデル 、それらの特性を正確に予測するかどうかを確認するために、将来の地震でまだテストする必要があります.しかし、それが裏付けられれば、地震の破壊力に関する私たちの理解が覆され、おそらくその過程で命が救われるでしょう。

地質ピンボール

従来の地震モデルによると、地球のブロックが別のブロックに対して滑ったりすりつぶされたりすると、2 つの間の摩擦によって地震波が発生します。地震学者は、これらのモデルが固有の断層線で実際に起こっていることを単純化したものであることを認めています。しかし、地震の地震群の低周波成分を正確に記録しています。これは、地震のマグニチュードの重要な早期指標であり、重要な情報です。

しかし、従来のモデルでは、地震が発生する高周波の量を完全には説明できないと、パリの高等師範学校の地震物理学の専門家であるルシール ブリュア氏は述べています。特定の破裂が他の破裂よりも破壊的である理由を理解したい場合、欠乏は問題です.

Cochran によると、従来のモデルは、これらの高周波を断層の粗さと関連付けています。しかし、断層プロセスの物理学を研究するのは非常に難しいため、そのような仮定を検証することは困難です。 「地震を実験室に置くことはできません」と、研究には関与していない米国地質調査所の地球物理学者であるロバート・グレイブスは言いました。



これらの波についてより正確な洞察を得るために、ブラウン大学の 2 人の地球科学者であるビクター・ツァイとグレッグ・ハースは、さまざまなサイズの岩石が定期的に衝突する土石流の数学に注目しました。次に、それを断層断層に適用しました。断層帯にはあまりスペースがないため、「窮屈なピンボール マシン」のようなものだとツァイ氏は言います。 「ピンボール」は、長さわずか数フィートからサッカー場サイズまで、さまざまなサイズの岩です。

Tsai と Hirth がこのピンボールの大混乱を従来のモデルに追加したとき、その組み合わせは低周波とそれに対応する高周波の両方を表していました。

ピンボール メカニズムは、ある意味で、断層壁の隆起や塊が高周波の原因であるという従来の仮定を拡張したものです。しかし、Tsai と Hirth はこのアイデアを実行し、この特定のピンボール メカニズムを開発し、その背後にある正確な数学を調査しました。彼らは仮定を具体的でテスト可能なものに引き上げました。彼らは「輝かしい科学をやろうとしているだけではありません」とBruhatは言いました. 「彼らは実際に物理的なアイデアをテストして、それがどのように機能するかを確認しようとしています。これは本当にすばらしいことです。」

岩と固い場所

この新しいモデルは、長年にわたる地震学的な謎を解決するのに役立つ可能性があります。たとえば、1999 年に台湾はマグニチュード 7.7 の大地震に見舞われました。その後の余震では、同じ断層部が繰り返し断層し、そのたびに地盤が同じように動きました。しかし、不可解なことに、余震のマグニチュードは地震ごとに異なっていました.

従来のモデルでは満足のいく説明はできません。しかし、新しいピンボール モデルによると、これらすべての余震では、破裂内の同じ場所に同じサイズのピンボールが衝突し、地面が毎回同じように移動しました。しかし、一部の余震では、より多くの衝突が発生した可能性が高いため、マグニチュードが大きくなりました.

新しいモデルは、成熟した断層 (何度も滑った古い断層) での地震が、未熟な断層での同じマグニチュードの地震よりも被害が少ない理由を説明するかもしれません。地震の長い歴史を持つ前者は、内部の破片を繰り返しすりつぶして衝突を減らし、弱い高周波を生成しています。

Graves氏は、モデルが検証されれば、科学者が断層帯を注意深く研究し、その形状を使用して、将来の地震の有害な高周波成分が何であるかを予測できることを示唆しています.洞察は逆の場合もある。モデルが地震の高周波成分のより正確な特性を明らかにするならば、科学者は地震の原因となった断層の幾何学的特性をより正確に決定できるはずである、と Bruhat は述べた。 /P>

古いモデルと新しいモデルの相対的な強さを評価するには、これらの台湾型の地震カスケード (および成熟した断層と未成熟な断層の両方の地震) のさらに多くが必要になります。地震学者は、地表で観察したものをよりよく特徴付けているのはどれかを知りたいと思うでしょう。

しかし、新しいモデルは「確かに興味深いものです」と Graves 氏は述べています。 「それはもっともらしく、さらにテストする価値があると思います。」

「私は、このモデルが間違いなく正しいものであり、従来のモデルが間違いなく間違っているという証拠はまだないと言う最初の人になるだろう.しかし、新しいアイデアが優れていることが証明されれば、地震学者は「物事を理解しているかどうかについて多くの再考」を迫られるでしょう。



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