En naturligt förekommande injektion av underjordiska vätskor drev en fyra år lång jordbävningssvärm nära Cahuilla, Kalifornien, enligt en ny seismologisk studie som använder framsteg inom jordbävningsövervakning med en maskininlärningsalgoritm. I motsats till huvudchock/efterschocksekvenser, där en stor jordbävning följs av många mindre efterskalv, svärmar har vanligtvis inte en enda enastående händelse.

Studien, som publiceras den 19 juni i tidskriften Vetenskap , illustrerar en utvecklande förståelse för hur förkastningsarkitektur styr jordbävningsmönster. "Vi brukade tänka på fel mer i termer av två dimensioner:som gigantiska sprickor som sträcker sig in i jorden, "säger Zachary Ross, biträdande professor i geofysik och huvudförfattare till Vetenskap papper. "Vad vi lär oss är att du verkligen behöver förstå felet i tre dimensioner för att få en tydlig bild av varför jordbävningssvärmar uppstår."

Cahuillasvärmen, som det är känt, är en serie små väsen som inträffade mellan 2016 och 2019 nära berget San Jacinto i södra Kalifornien. För att bättre förstå vad som orsakade skakningarna, Ross och kollegor från Caltech, USA:s geologiska undersökning (USGS), och University of Texas i Austin använde jordbävningsdetekteringsalgoritmer med djupa neurala nätverk för att producera en mycket detaljerad katalog med mer än 22, 000 seismiska händelser i området som varierar i magnitud från 0,7 till 4,4.

När den sammanställs, katalogen avslöjade en komplex men smal förkastningszon, bara 50 meter bred med branta kurvor sett i profil. Rita de kurvorna, Ross säger, var avgörande för att förstå orsaken till åren av regelbunden seismisk aktivitet.

Vanligtvis, fel tros antingen fungera som ledningar för eller barriärer för flödet av underjordiska vätskor, beroende på deras orientering mot flödesriktningen. Även om Ross forskning stöder det generellt, han och hans kollegor fann att förkastningens arkitektur skapade komplexa förhållanden för underjordiska vätskor som flödade inuti det.

Forskarna noterade att förkastningszonen innehöll böljande underjordiska kanaler som var förenade med en underjordisk reservoar av vätska som från början var förseglad från förkastningen. När förseglingen gick sönder, vätskor injicerades i förkastningszonen och diffunderades genom kanalerna, utlöser jordbävningar. Denna naturliga injektionsprocess pågick under cirka fyra år, laget hittade.

"Dessa observationer för oss närmare att ge konkreta förklaringar till hur och varför jordbävningssvärmar startar, växa, och avsluta, " säger Ross.

Nästa, laget planerar att bygga på dessa nya insikter och karakterisera rollen för denna typ av process i hela södra Kalifornien.

Studien har titeln "3D-felarkitektur styr dynamiken i jordbävningssvärmar."