Ny forskning nära Uluru i Australiens torra centrum visar att stenstrukturer som bildades djupt inne i den antika Gondwana-superkontinenten kontrollerade brottvägarna för en av Australiens största moderna jordbävningar.

Seismologiska och geologiska studier ledda av forskare vid University of Melbourne visar att Petermann-jordbävningen 2016 med magnituden 6,0 orsakade ett landskapsförskjutande 21 km ytbrott. Dimensionerna och glidningen av förkastningsplanet styrdes av zoner av svaga stenar som bildades för mer än 500 miljoner år sedan.

Det ovanligt långa och jämna brottet som orsakades av denna jordbävning förbryllade först forskarna eftersom Australiens typiskt starka antika kratoner tenderar att vara värd för kortare och grövre jordbävningar med större förskjutningar i denna magnitud.

"Vi fann att i regioner där svagare stenar finns, jordbävningar kan bryta fel under låg friktion, " sa University of Melbourne Research Fellow, Dr Januka Attanayake.

"Detta betyder att strukturella egenskaper hos bergarter erhållna från geologisk kartläggning kan hjälpa oss att förutsäga möjliga geometri- och glidfördelningar för framtida jordbävningar, som i slutändan tillåter oss att bättre förstå den seismiska faran som våra många potentiellt aktiva fel utgör.

"Australien ådrar sig regelbundet jordbävningar av denna magnitud som kan, om de ligger nära våra stadskärnor, skapa katastrofala skador som liknar den som uppstod i den dödliga jordbävningen i Christchurch 2011 med magnituden 6,2 i Nya Zeeland. Lyckligtvis, de flesta av dessa jordbävningar i Australien har inträffat i avlägsna områden."

Petermann Ranges, sträcker sig 320 km från östra centrala västra Australien till det sydvästra hörnet av Northern Territory, började bildas för cirka 600 miljoner år sedan när en australisk intrakontinental bergsbyggnadshändelse kallad Petermann Orogeny inträffade.

Dr. Attanayake sa seismiska och geologiska data som samlats in från närfältsundersökningen av Petermann-jordbävningen för fyra år sedan av ett forskarteam bestående av Dr. Tamarah King, Docent Mark Quigley, Gary Gibson, och Abe Jones vid School of Earth Sciences hjälpte till att fastställa att svaga bergskikt inbäddade i den starka skorpan kan ha spelat en roll för att starta den sällsynta jordbävningen.

Trots en stor ökenstorm som allvarligt hämmade fältarbete, geologerna genomsökte landet efter bevis på ett ytbrott, både till fots och med drönare, som de så småningom hittade två veckor in i sitt fältarbete. Som ett resultat kunde forskare i detalj kartlägga deformationen i samband med ett 21 kilometer långt spår av ett ytbrott, längs vilken marken hade lyfts med en maximal vertikal förskjutning på en meter.

Seismologer använde snabbt bredbandsseismometrar för att upptäcka och lokalisera efterskalv som ger oberoende information för att uppskatta geometrin för det förkastningsplan som brast.

Dr. Attanayake sa:"Jordbävningen i Petermann är ett sällsynt exempel där vi har kunnat koppla jordbävningar med redan existerande geologisk struktur genom att kombinera seismologisk modellering och geologisk fältkartering.

"Med denna insikt om vad som orsakade centrala Australiens gamla, stark, och kall kratonisk skorpa för att bryta och producera denna betydande jordbävning, seismiska och geologiska data kan hjälpa oss att sluta oss till möjliga geometrier för förkastningsplan som finns under våra stadskärnor och förutsäga seismisk fara."