Mesin Gempa

Di bawah Hood dari Mesin GempaPara ilmuwan di Caltech Tektonik Observatorium telah mengembangkan sebuah model, sepenuhnya dinamis numerik yang dapat menentukan pola siklik gempa bumi pada lokasi tertentu (yaitu, jangka waktu istirahat antara gempa bumi, diselingi oleh peristiwa seismik mendadak), jika diberikan cukup data pada kedua masa lalu gempa bumi (seperti besarnya, lokasi, dan tanggal), serta tingkat saat ini selip lambat dan kegempaan.
Para ilmuwan menggunakan model ini untuk menjelaskan mengapa gempa bumi 2004 Parkfield terjadi kemudian dari yang diharapkan, dan di lokasi yang tak terduga di sepanjang Patahan San Andreas.
Para ilmuwan difokuskan pada daerah Parkfield dari San Andreas Fault karena mengalami berbagai perilaku yang berbeda:

    Lambat selip (sehingga memperlambat bahwa manusia tidak bisa merasakannya, meskipun instrumen sensitif dapat mendeteksi itu)

    Sedang berukuran gempa bumi yang berulang beberapa kali dalam seumur hidup manusia rata-rata (dan dengan demikian memungkinkan untuk prediksi model yang akan diuji dan diuji ulang)
Selain itu, kawasan ini Patahan San Andreas memiliki catatan sejarah besar data seismik dan GPS.
Pada Parkfield, stres membangun sepanjang sesar sebagai Lempeng Pasifik bergerak relatif ke utara Lempeng Amerika Utara. Stres ini kemudian dirilis, rata-rata, sekitar setiap 20 tahun oleh gempa bumi berkekuatan antara 5,5 dan 6,0.
Para ilmuwan yang tergabung data laboratorium ke dalam model tentang bagaimana hukum-hukum gesekan tergantung pada tekanan, temperatur, dan kecepatan. Dan untuk menangani berbagai macam skala waktu, para ilmuwan mempercepat waktu komputasi selama periode waktu yang panjang tenang di antara gempa bumi, dan kemudian diperlambat ke bawah selama ledakan singkat kegempaan.
Video di bawah ini menunjukkan simulasi dinamis dari siklus gempa di Parkfield, yang dihasilkan oleh model baru ini. Ini menunjukkan urutan dua gempa bumi, dengan gempa setiap mulai pada akhir yang berbeda dari zona seismogenik, dalam perjanjian dengan 1966 dan 2004 gempa bumi diamati di Parkfield.

Pandangan skematis dalam sebuah gempa bumi yang terjadi pada segmen Parkfield dari Patahan San Andreas, bersama dengan berbagai stasiun GPS di permukaan untuk memantau gerakan tanah - Catatan geologi gempa bumi masa lalu dan pemantauan terus menerus dari aktifitas patahan seismik dan aseismic memungkinkan kita untuk model siklus seismik dan mereproduksi seluruh kejadian seperti 1996 dan 2004 Mw 6,0 gempa bumi (lihat video di bawah). Warna menunjukkan tingkat slip, atau kecepatan di mana bahwa daerah sepanjang sesar bergerak. Daerah kuning, yang berkisar dari 7 sampai 10 km secara mendalam, bergerak tercepat, 0,1 meter / detik. Kecepatan ini, yang disebut "kecepatan seismik," adalah kecepatan minimum yang diperlukan untuk menghasilkan gelombang seismik yang cukup besar untuk dirasakan oleh manusia. Wilayah hitam terkunci, yang berarti mereka tidak bergerak. Dan daerah biru yang bergerak dengan kecepatan rata-rata lempeng tektonik (dalam hal ini sekitar 3 cm / tahun). Riak terlihat pada pola warna menunjukkan gerak gelombang seismik. Pecah bergerak ke kiri, jauh dari pembaca.


Under the Hood of the Earthquake Machine
Scientists at Caltech's Tectonics Observatory have developed a fully dynamic, numerical model that can determine the cyclic pattern of earthquakes at a given location (i.e., the long periods of rest between earthquakes, punctuated by sudden seismic events), if given enough data on both past earthquakes (such as magnitude, location, and date), as well as current rates of slow slippage and seismicity.

The scientists used this model to explain why the 2004 Parkfield earthquake occurred later than expected, and at an unexpected location along the San Andreas Fault.

The scientists focused on the Parkfield area of the San Andreas Fault because it undergoes a variety of distinct behaviors:

    Slow slippage (so slow that humans cannot feel it, though sensitive instruments are able detect it)

    Moderate-sized earthquakes that recur several times within an average human lifetime (and thus allow for model predictions to be tested and retested)

Moreover, this region of the San Andreas Fault has a large historical record of seismic and GPS data.

At Parkfield, stress builds along the fault as the Pacific Plate moves north relative to the North American Plate. The stress is then released, on average, about every 20 years by an earthquake of magnitude between 5.5 and 6.0.

The scientists incorporated laboratory data into the model on how the laws of friction depend on pressures, temperatures, and speeds. And to handle the large range of time scales, the scientists sped up the computation time during the long time periods of quiet in between earthquakes, and then slowed it down during the short bursts of seismicity.

The video below shows a dynamic simulation of the earthquake cycle at Parkfield, generated by this new model. It shows a sequence of two earthquakes, with each earthquake starting at a different end of the seismogenic zone, in agreement with the 1966 and 2004 earthquakes observed at Parkfield.
   

Schematic view inside an earthquake occurring on the Parkfield segment of the San Andreas Fault, along with an array of GPS stations on the surface to monitor the ground motion - The geological record of past earthquakes and the continuous monitoring of seismic and aseismic fault activity allows us to model the entire seismic cycle and reproduce events such as the 1996 and 2004 Mw 6.0 earthquakes (see video below). Color indicates the slip rate, or speed at which that area along the fault is moving. The yellow area, which ranges from 7 to 10 km in depth, moves the fastest, 0.1 meters/second. This speed, called the "seismic speed," is the minimum speed required to generate seismic waves large enough to be felt by humans. Black areas are locked, which means they are not moving. And blue areas are moving at the average speed of the tectonic plate (in this case about 3 cm/year). The ripples seen in the color pattern indicate the motion of the seismic waves. The rupture is moving to the left, away from the reader.