Genom att matematiskt modellera rörelserna hos ett lok som välte från spåren norr om San Francisco under stadens ökända jordbävning 1906, forskare har beräknat en nedre gräns för jordbävningens markrörelse vid platsen för det tippade tåget.

Deras rapport i tidskriften Seismologiska forskningsbrev drar slutsatsen att markskakningen motsvarade åtminstone en "allvarlig" nivå som kunde välta tunga möbler, kollapsa skorstenar och orsaka betydande strukturella skador. Riktningen och styrkan av markrörelserna överensstämmer med simuleringar av markskakningar för jordbävningen 1906 från en studie från 2008, sa Swetha Veeraraghavan med kollegor.

Seismologer förlitar sig på dessa markrörelsessimuleringar eftersom de närmaste markrörelserna för den historiska händelsen kom från en station som ligger 35 kilometer från San Andreas -felet, som sprack under jordbävningen. Simuleringarna hjälper forskare att avgöra vilken typ av markrörelse som kan vara trolig under framtida stora jordbävningar i regionen.

Data hämtade från det ovanliga fallet med det störtade tåget, sa Veeraraghavan, kan användas för att testa resultaten av högpresterande datorsimuleringar av skalvet från 1906 och möjliga framtida skalv. "Med den begränsade tillgängligheten av markrörelserekord för stora jordbävningar, dessa ögonvittnesobservationer blir kritiska datapunkter som ger trovärdighet till dessa stora jordbävningssimuleringar, " Hon sa.

Tåget var nära Point Reyes station norr om San Francisco, stannade på ett sidospår för att tanka, när det tog sin historiska fall. Ett ögonvittne till händelsen sa att konduktören precis hade klättrat tillbaka in i loket:

"när tåget gav ett stort svall österut, följt av en annan i väster, som kastade hela tåget på sidan. Den förvånade konduktören hoppade av när den gick över, och vid åsynen av stationens fallande skorstenar och krossande änkor, han förstod att det var Temblor."

Veeraraghavan och kollegor använde ögonvittnesskildringen, ett foto på det störtade tåget taget av tågets brandman och information om tågets storlek och utformning (ungefär som ett rektangulärt block) för att styra deras modellering av markrörelserna som skulle ha varit nödvändiga för att tåget skulle falla i vägen att det gjorde det.

Från denna analys, forskarna beräknade två mått på markskakning - toppmarkacceleration (PGA) och toppmarkhastighet (PGV) - för att bestämma den minsta markskakning som krävs för att välta tåget. Deras resultat för dessa två mätningar motsvarar poängen VIII (svår) på den modifierade Mercalli-intensitetsskalan.

Det här är inte första gången som seismologer har försökt extrahera markrörelsedata från det störtade tåget. Thomas Heaton från Caltech, en av medförfattarna på den aktuella tidningen, var en del av ett team som publicerade en liknande analys i Bulletin från Seismological Society of America 1999. Den nya studien förbättrar dessa fynd genom att beakta potentiella vertikala såväl som horisontella markrörelser från 140 världsomspännande jordbävningsrekord i sin analys.

Forskarna jämförde markrörelserna som beräknats från deras tågmodell med tre olika simuleringar av jordbävningen 1906 från en studie från 2008, dra slutsatsen att var och en av dessa simulerade jordbävningar kan orsaka tillräckligt kraftiga skakningar för att välta tåget.

Resultaten tyder på att stora jordbävningssimuleringar för regionen "är realistiska, " Sa Veeraraghavan. "Sådan skakning kan resultera i betydande skada på en mängd icke-duktila strukturer i Bay Area, inklusive vissa typer av höga byggnader."

Ögonvittnesberättelsen om tåget som slingrar sig österut och sedan västerut innan det välter tyder på att 1906 års hypocenter sannolikt ligger söder om Point Reyes, kanske utanför San Francisco och San Juan Bautista som andra har beräknat, skriver författarna.