Plats för undersökningsplatsen vid brott över en väg nära Castelluccio, Italien. Brottningen inträffade under den tredje jordbävningen i den seismiska sekvensen och ger forskarna ett register över deformationen. Kredit:Laura Gregory, University of Leeds
Tidpunkten och storleken på tre dödliga jordbävningar som drabbade Italien 2016 kan ha varit förutbestämd, enligt ny forskning som kan förbättra framtida jordbävningsprognoser.
Ett gemensamt brittisk-italienskt team av geologer och seismologer har visat att klustringen av de tre skalven kan ha orsakats av arrangemanget av ett tvärgående nätverk av underjordiska förkastningar.
Resultaten visar att även om alla tre jordbävningarna inträffade på samma stora förkastning, flera mindre förkastningar hindrade en enda massiv jordbävning från att inträffa istället och fungerade också som vägar för naturligt förekommande vätskor som utlöste senare jordbävningar.
Klustret av tre jordbävningar, kallad en "seismisk sekvens" av seismologer, var och en hade magnituder större än sex och dödade mer än 300 människor i Italiens Apenninberg mellan 24 augusti och 30 oktober 2016.
Forskningen, leds av Durham University, STORBRITANNIEN, kommer före den andra årsdagen av början av jordbävningssekvensen.
Studien publiceras i tidskriften Earth and Planetary Science Letters .
Forskarna säger att fynden kan ha bredare konsekvenser för studiet av seismiska faror, gör det möjligt för forskare att bättre förstå potentiella jordbävningssekvenser efter ett skalv.
Dr Richard Walters, biträdande professor vid institutionen för geovetenskaper, Durham University, sa:"Dessa resultat tar upp ett långvarigt mysterium inom jordbävningsvetenskapen - varför ett stort förkastningssystem ibland misslyckas i en enda stor jordbävning som bryter hela sin längd, kontra att misslyckas i flera mindre jordbävningar utdragna över månader eller år.
"Våra resultat tyder på att även om vi inte kunde ha förutspått när jordbävningssekvensen skulle starta, när det väl kom igång, både storleken och tidpunkten för de stora jordbävningarna kan ha förutbestämts av arrangemanget av förkastningar på djupet.
"Det här är all information vi hypotetiskt kunde veta innan händelsen, och därför, detta kan vara en oerhört viktig väg för att förbättra framtida jordbävningsprognoser."
Framträdande ytbrott på sidan av Mt Vettore, Italien, med staden Castelluccio i bakgrunden. Kredit:Laura Gregory, University of Leeds
Dr Walters och teamet använde satellitdata för att uppskatta vilken del av felet som misslyckades i varje jordbävning, och jämförde detta mönster med platsen och tidpunkten för tusentals små efterskalv genom hela den seismiska sekvensen.
De fann att korsningar av små förkastningar med huvudförkastningssystemet skilde var och en av de tre största jordbävningarna, Detta tyder starkt på att dessa korsningar stoppar tillväxten av varje jordbävning och förhindrar att felen misslyckas i en enda stor händelse.
Men dessutom forskarna fann också att efter den första jordbävningen, tusentals efterskalv smög sig norrut längs samma förkastningskorsningar med en hastighet av cirka 100 meter per dag, på ett sätt som överensstämmer med att naturligt förekommande vatten och gas pumpas längs förkastningarna av den första jordbävningen den 24 augusti, 2016.
Den andra jordbävningen, den 26 oktober, inträffade exakt när dessa vätskor nådde sin plats, kontrollerar därför den relativa tidpunkten för fel.
Dr Walters tillade:"Det var en stor överraskning att dessa relativt små fel hade ett så stort inflytande över hela sekvensen.
"De stoppar den första jordbävningen i dess spår, och sedan kanaliserar de vätskorna som startar sekvensen upp igen månader senare. Ingen har någonsin sett detta förut."
Medförfattare Dr Laura Gregory, i Skolan för jord och miljö, vid University of Leeds, STORBRITANNIEN, sa att det var viktigt att förstå huruvida ett fel misslyckas i en seismisk sekvens, och att teamets resultat endast möjliggjordes genom att kombinera ett varierat utbud av olika datamängder.
Dr Gregory sa:"En seismisk sekvens har väldigt olika konsekvenser för seismisk fara jämfört med en enda stor jordbävning. Om felen i Italien 2016 hade misslyckats tillsammans i en stor händelse, påverkan på lokalbefolkningen skulle ha varit mycket värre.
"Det här är första gången vi någonsin har haft den här kvaliteten på modern data över en av dessa jordbävningssekvenser, och att sammanföra en rad specialister var nyckeln för att ta reda på hur jordbävningarna förhöll sig till varandra.
"Jag klättrade över bergssidan direkt efter varje jordbävning med brittiska och italienska kollegor, mäter de meterhöga klipporna som plötsligt hade bildats. Under tiden, andra medlemmar i vårt team analyserade data från seismometrar stationerade runt om i världen, eller kartlade den lilla böjningen av marken runt förkastningarna med hjälp av satelliter som kretsar runt planeten på 500 miles höjd."
