Kaikoura -jordbävningen i Nya Zeeland 2016 orsakade omfattande skador. LMU -forskare har nu dissekerat dess mekanismer som avslöjar överraskande insikter om jordbävningsfysik med hjälp av simuleringar som utförts på superdatorn SuperMUC.

Jordbävningen Kaikoura 2016 (magnitud 7,8) på Sydön i Nya Zeeland är bland de mest spännande och bäst dokumenterade seismiska händelserna i världen-och en av de mest komplexa. Jordbävningen uppvisade ett antal ovanliga drag, och de bakomliggande geofysiska processerna har sedan dess varit föremål för kontroverser. LMU-geofysiker Thomas Ulrich och Dr Alice-Agnes Gabriel, i samarbete med forskare baserade på Université Côte d'Azur i Valbonne och vid Hong Kong Polytechnic University, har nu simulerat jordbävningens gång med en oöverträffad grad av realism. Deras modell, som kördes på den bayerska vetenskapsakademiens superdator SuperMUC vid Leibniz Computing Center (LRZ) i München, belyser dynamiska orsaker till en sådan ovanlig flersegment jordbävning. Detta är ett viktigt steg mot att förbättra noggrannheten i riskbedömningar av jordbävningar i andra delar av världen. Deras resultat visas i onlinejournalen Naturkommunikation .

Enligt tidningens författare är jordbävningen i Kaikoura den mest komplicerade som någonsin registrerats och väcker ett antal viktiga frågor. En av dess mest slående egenskaper var att det resulterade i successiv bristning av mer än 20 segment av ett felnät. "Tittar på mönstret för ytfel som påverkas av skalvet, man hittar stora luckor på mer än 15 km mellan dem. Tills nu, analyser av seismisk fara har baserats på antagandet att fel som är mer än 5 km från varandra inte kommer att brytas i en enda händelse, "säger Gabriel. En andra ovanlig observation var att, även om jordbävningen började på land, det resulterade också i den största tsunamin som registrerats i regionen sedan 1947. Detta indikerar att underjordiska bristningar slutligen utlöste lokala förskjutningar av havsbotten.

Insikterna från simuleringarna har nu gett en bättre förståelse av orsakerna till sekvensen av felbrott som präglade jordbävningen. "Detta möjliggjordes av den realistiska karaktären av vår modell, som innehåller de väsentliga geofysiska egenskaperna hos felfel, och återger realistiskt hur stenar under ytan bryts och genererar seismiska vågor, "säger Gabriel. Modellen bekräftade att jordbävningen i Kaikoura innebar en komplex kaskad av felbrott, som förökade sig i sicksack. Förökningshastigheterna längs de enskilda felsystemen var inte ovanligt långsamma, men den komplexa geometrin hos felnätet och förseningar vid övergångarna mellan felsegment ledde till en krånglig bristningsbana. Även om en stor mängd tektoniska krafter som ackumuleras under decennier kan verka intuitivt krävs för att styra en jordbävning genom så komplexa felnätverk, författarna föreslår att den nödvändiga tvången tvärtom var ganska svag. "Brottet av ett så svagt laddat fel förstärktes av mycket gradvis glidning eller krypning under felen, där skorpan är mer seg och med låga friktionsmotstånd, främjas av närvaron av vätskor ", Förklarar Gabriel. "Dessutom, höga sprickhastigheter resulterar i allmänhet i en snabb försvinnande av friktionsmotståndet. "

Forskarna uppger att deras modell kan bidra till att förbättra uppskattningarna av jordbävningsrisk i vissa områden. Nuvarande riskbedömningar kräver noggrann kartläggning av felsystemen i den berörda regionen, och deras känslighet för bristning under seismisk stress uppskattas sedan. "Jordbävningsmodellering blir nu en viktig del av verktygsuppsättningen för snabba jordbävningssvar och för att förbättra långsiktiga byggkoder i områden som är benägna för jordbävningar genom att leverera fysikdrivna tolkningar som kan integreras synergistiskt med etablerade datadrivna insatser", säger den första författaren till studien, Ph.D. student Thomas Ulrich.