يمكن أن تكون الزلازل مميتة وكارثية. لكن ما نشعر أنه قد يشكل قطعة صغيرة من الطاقة المدمرة للزلزال ، وفقًا لتجربة جديدة.
في ورقة AGU Advances الأخيرة ، يصف الباحثون كيف أنشأوا “زلازل مختبر” ، أو إصدارات مصغرة من الزلازل الطبيعية التي تم إنشاؤها في مختبر خاضع للرقابة. لقد سمح للقيام بذلك للفريق باستخلاص ميزانية طاقة كاملة للزلازل ، “تمثيلي مبسط” من الزلازل الواقعية ، حسبما ذكروا في الورقة.
والمثير للدهشة ، وجدوا أن حوالي 10 ٪ فقط من طاقة الزلزال تسبب الهز البدني الذي يربطه معظم الناس بالزلازل. بشكل عام ، ما بين 68 و 98 ٪ من الطاقة يذهب إلى توليد الحرارة حول مركز الزلزال. يتم استخدام أقل من 1 ٪ من هذه الطاقة لتفكيك الصخور وإنشاء أسطح جديدة.
وقال Matěj Peat ، وهو مؤلف مشارك في الدراسة ، لـ MIT News: “تقدم تجاربنا نهجًا متكاملًا يوفر واحدة من أكثر المناظر الكاملة لفيزياء تمزقات تشبه الزلزال في الصخور حتى الآن”. “سيوفر هذا أدلة على كيفية تحسين نماذج الزلزال الحالية والتخفيف من المخاطر الطبيعية.”
كارثة اصطناعية
بالنسبة للتجربة ، استخدم الفريق عينات من الجرانيت لتقليد الطبقة الزلازل ، وهو قسم من قشرة الأرض حيث تنشأ الزلازل عادة. كان الهدف هو محاكاة العمليات الميكروفيزيائية أثناء الزلزال الذي يدفع الطبقات الصخرية إلى الانزلاق على طول منطقة الصدع ، وفقًا للورقة.
إنها ترتدي الجرانيت في مسحوق ناعم ويخلطونه مع جزيئات مغناطيسية ، مع الجسيمات بمثابة علامة درجة حرارة للباحثين. بعد ذلك ، وضعوا العينة تحت ظروف الضغط المتزايدة بشكل مطرد التي تكررت ظروف ما قبل Earthquake الطبيعية.
من التغييرات في الخصائص الفيزيائية لطبقات الزلازل المصغرة ، حدد الباحثون ديناميات الطاقة لكل زلزال مختبر. ووجدوا أيضًا أن ميزانية الطاقة تغيرت وفقًا لتاريخ تشوه المنطقة ، أو “ما تتذكره الصخرة بشكل أساسي” ، كما أوضح دانييل أورتيغا أرويو ، المؤلف الرئيسي للدراسة وطالب دراسات عليا ، ل MIT News.
وأضاف: “يؤثر هذا التاريخ على الكثير من خصائص المواد في الصخرة ، ويملي إلى حد ما كيف ستنزلق”.
توسيع نطاق الواقع
يعتقد الفريق أن فيزياء زلزال المختبر تعكس بشكل وثيق تلك الموجودة في الزلازل الحقيقية. من المؤكد أن العالم الحقيقي أكثر تعقيدًا ، لكن التجربة تميز بشكل كافٍ العمليات المادية الأساسية في اللعب أثناء الزلازل الزلزالية ، كما ادعوا.
وقال الباحثون إن النتائج توضح طريقة قابلة للتطبيق لتجاوز “القيود المكانية والزمنية لأدوات الزلزالية الحالية والملاحظات الجيولوجية”. على الأقل ، يمكن أن تساعد الدراسة في إبلاغ النموذج المادي لديناميكيات الزلازل أو جهود علماء الزلازل لاختيار المناطق الأكثر عرضة للزلازل.
وقال بيس: “لا يمكننا أبدًا إعادة إنتاج تعقيد الأرض ، لذلك يتعين علينا عزل فيزياء ما يحدث في هذه الزلازل المختبرية”. “نأمل أن نفهم هذه العمليات ونحاول استقراءها بالطبيعة.”