År innan den förödande jordbävningen i Tohoku drabbade Japans kust 2011, Jordskorpan nära platsen för skalvet började röra på sig. Forskare vid University of Texas i Austin använder datormodeller för att undersöka om små skakningar som upptäckts nära denna plats kan vara kopplade till själva katastrofen.

Forskningen kan bidra till att förbättra forskarnas förståelse för krafter som driver megatrust jordbävningar - världens mest kraftfulla typ av jordbävningar - och förbättra riskbedömningen av jordbävningar. Studien publicerades den 15 december, 2018, i Earth and Planetary Science Letters .

Huvudförfattare Thorsten Becker, en professor vid UT Jackson School of Geosciences och forskare vid University of Texas Institute for Geophysics, sa att detta var den första omfattande studien som visade förändringar i knappt märkbar tremoraktivitet före Tohoku megathrust-jordbävningen.

"Den del av jordskorpan som ligger nära platsen som så småningom brast ändrar stresstillstånd ett par år före händelsen, "sa Becker." Genom att demonstrera detta, vårt arbete kompletterar studier av jordskorpans deformation och vår förståelse av de krafter som driver jordbävningar."

Institutet för geofysik är en forskningsenhet vid Jackson School of Geosciences.

Medan platsen för skakningarna väcker frågor om deras potentiella koppling till skalvet, Becker sa att det är okänt för tillfället om de två händelserna relaterar. Dock, skakningarnas seismiska signatur hjälper till att förfina en datormodell som kan hjälpa till att reda ut anslutningen. Denna nya modelleringsteknik gör det möjligt för forskare att skapa en fyrdimensionell bild av jordskorpan och interaktioner mellan tektoniska plattor, visar hur krafter som trycker på felet förändras över tiden.

När seismiska data väl matats in, modellen matchade observationer av hur plattan deformerades under åren före och efter jordbävningen. Detta gjorde det möjligt för forskarna att dra slutsatser om vilken typ av krafter som äger rum vid plattgränsen, punkten där en platta dyker in i jordens heta, trögflytande mantel. I detta halvsmälta skikt, fasta stenar sipprar ut och beter sig på oväntade sätt, så att förstå skiktets dynamik kan hjälpa till att identifiera sambandet mellan tryck längs ett förkastning före och efter en större jordbävning.

Den nya forskningen är betydelsefull eftersom modellen ursprungligen utvecklades med hjälp av en annan datauppsättning:geodetisk information om formen på jordens yta. Genom att få liknande resultat med hjälp av olika datamängder – seismiska vågor och förändringar i planetens form – kan forskare vara mycket mer säkra på noggrannheten hos jordbävningsmodeller.

Becker tror att med rätt forskning och stöd, avancerade datormodeller kan användas för att studera jordbävningarnas fysik och kanske bidra till förbättrade prognoser.

För närvarande, forskare kan i bästa fall erbjuda farokartor som visar kända jordbävningszoner och en vag sannolikhet för en jordbävning under de kommande decennierna. Att veta mer om när och var en sådan jordbävning kan inträffa, även inom några år, skulle innebära en betydande förbättring av nuvarande jordbävningsprognoser och kanske ge myndigheter och industri tillräckligt med tid att förbereda sig för en sådan händelse.

För detta ändamål, författarna hoppas att deras studie kommer att bidra till globala ansträngningar för att förbättra bedömningen av jordbävningsrisker, såsom Modeling Collaboratory for Subduction RCN, ett nytt nätverk för forskningssamarbete som leds av UT finansierat av National Science Foundation (NSF).