การทดลองในห้องปฏิบัติการแผ่นดินไหวก่อให้เกิดพฤติกรรมคล้ายอาฟเตอร์ช็อก

Greg McLaskey '05 รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อมใน Cornell Engineering และสมาชิกกลุ่มวิจัยของเขาสร้างแบบจำลองแผ่นดินไหวใน Bovay Laboratory Complex และได้พัฒนาวิธีการเลียนแบบประเภทของการเกิดแผ่นดินไหวที่ล่าช้าซึ่งเกิดขึ้นภายหลังแผ่นดินไหว ทีมของ McLaskey ใช้ตัวอย่างแบบผสมผสานที่ผสมผสานบล็อกพลาสติกและหินผง ศึกษาการเกิดแผ่นดินไหวแบบหน่วงเวลา โดยพยายามทำความเข้าใจกลไกของอาฟเตอร์ช็อกให้ดียิ่งขึ้น และท้ายที่สุด แรงที่บ่งชี้ถึงการเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ McLaskey เป็นผู้เขียนอาวุโสของ "Creep Fronts and Complexity in Laboratory Earthquake Sequences Illuminate Delayed Earthquake Triggering" เผยแพร่เมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายนในNature Communications ผู้เขียนร่วมคือ Sara Beth Cebry, M.Eng '18 นักศึกษาปริญญาเอกสาขาวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อม และ Chun-Yu Ke, Ph.D. '21 ปัจจุบันเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Pennsylvania State University อาฟเตอร์ช็อกสามารถเกิดขึ้นได้ทุกเวลาตั้งแต่ไม่กี่ชั่วโมงจนถึงหลายปีหลังเหตุการณ์แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ และเกิดจากกลไกกระตุ้นที่ซับซ้อนและไม่เข้าใจ และเนื่องจากเหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นใต้พื้นผิวหลายไมล์ การวัดโดยตรงของหินที่เคลื่อนตัวจึงเป็นไปไม่ได้ McLaskey กล่าวว่า "แม้แต่ในห้องทดลองก็ยังยากที่จะศึกษาเพราะมันเกิดขึ้นเร็วมาก "แผ่นดินไหวนั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับการแตกร้าว ซึ่งเป็นรอยแตกที่แพร่กระจายผ่านพื้นโลกด้วยความเร็ว 3 กิโลเมตร (1.8 ไมล์) ต่อวินาที" McLaskey และห้องทดลองของเขาได้จำลองการเกิดแผ่นดินไหวในระดับที่ค่อนข้างใหญ่ ตัวอย่างเช่น การกดแผ่นหินแกรนิตยาว 3 เมตรคู่หนึ่งด้วยแรงมากกว่า 2 ล้านปอนด์ เป็นต้น แต่สำหรับงานนี้ โมเดลถูกลดขนาดลงอย่างมาก แผ่นดินไหว ทีมใช้บล็อกพลาสติกยาวประมาณ 2 ½ ฟุต โดยมีฝุ่นควอตซ์อยู่ระหว่างบล็อกเพื่อจำลองประเภทของแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างแผ่นเปลือกโลกขนาดมหึมาที่อยู่ลึกลงไปใต้พื้นผิวโลก 15 กิโลเมตร McLaskey กล่าวว่า "ผงควอตซ์นั้นเหมือนกับทรายที่บดเป็นผง "ถ้าคุณนำหินแกรนิตมาบดกับตัวมันเอง มันก็จะก่อให้เกิดสิ่งที่คล้ายกัน ดังนั้นเราจึงคิดว่ามันเป็นตัวแทนที่ค่อนข้างดี" Cebry และ Ke ทดลองกับวัสดุหลายชนิดเพื่อค้นหาส่วนผสมที่เหมาะสมระหว่างพลาสติกและฝุ่นหินที่จะก่อให้เกิดกิจกรรมที่คล้ายกับอาฟเตอร์ช็อก แม้ว่าจะมีขนาดที่เล็กกว่ามากก็ตาม Cebry เรียกสูตรของพวกเขาว่า "น่าสนใจในปริมาณที่เหมาะสม" เพื่อเป็นประโยชน์ McLaskey กล่าวว่า "สิ่งที่ยอดเยี่ยมคือ เราสามารถทำให้ส่วนหนึ่งของตัวอย่างลื่นไถลอย่างรวดเร็ว แผ่คลื่นไหวสะเทือน ทำให้เกิดแผ่นดินไหวเล็กน้อย จากนั้นจะเกิดความล่าช้า" McLaskey กล่าว "แล้วปลายอีกด้านหนึ่งของตัวอย่างก็จะแตกออก มันเหมือนกับอาฟเตอร์ช็อก" McLaskey กล่าวว่า "Creep Fronts" ซึ่งพาดพิงถึงในชื่อเรื่องของกระดาษคือกุญแจสำคัญ รอยเลื่อนเหล่านี้เป็นส่วนของรอยเลื่อนที่ลื่นไถลอย่างช้าๆ และในอัตราที่แตกต่างกันไปตามรอยเลื่อน แต่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในพื้นผิวด้านล่าง “ตัวอย่างเช่น ในแคลิฟอร์เนีย มีรอยเลื่อนมากมายที่คุณเห็นว่าทางเท้าอาจเปลี่ยนไปเล็กน้อยหลังจากผ่านไป 10 ปี แต่ไม่มีแผ่นดินไหว” เขากล่าว "มันกำลังคืบคลานเข้ามา" แทนที่จะเลื่อนหินใต้ผิวดินด้วยความเร็วคงที่ ส่วนหนึ่งของรอยเลื่อนจะเลื่อนเร็วกว่าอีกส่วนหนึ่ง McLaskey กล่าว และจุดตัดระหว่างส่วนที่เร็วกว่าและส่วนที่ลื่นไถลช้ากว่ากำลังเคลื่อนที่ “พฤติกรรมของหินด้านหนึ่งเคลื่อนตัวไปกระทบกับพฤติกรรมอีกด้านหนึ่ง” เขากล่าว จากการสร้างแบบจำลอง กลุ่มได้พิจารณาว่าความเร็วและความแรงของแนวหน้าคืบมีความไวต่อระดับความเครียดของรอยเลื่อนจากแผ่นดินไหวครั้งก่อน สิ่งเหล่านี้อาจวัดได้และใช้เป็นเครื่องวัดความเครียดในท้องถิ่น ซึ่งสักวันหนึ่งอาจช่วยทำนายเหตุการณ์แผ่นดินไหวได้ McLaskey กล่าวว่า "การทำนายแผ่นดินไหวยังอีกยาวไกล" แต่ด้วยงานนี้ ฉันคิดว่าเรามีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับลักษณะสำคัญประการหนึ่งของฟิสิกส์"