Stensmältande krafter som förekommer mycket djupare på jorden än tidigare förstått verkar driva skakningar längs ett ökänt segment av Kaliforniens San Andreas-fel, enligt ny USC -forskning som hjälper till att förklara hur skalv uppstår.

Studien från det framväxande området för jordbävningsfysik tittar på temblormekaniken från botten upp, snarare än uppifrån och ner, med fokus på underjordiska stenar, friktion och vätskor. På segmentet av San Andreas -felet nära Parkfield, Kalifornien, underjordiska excitationer - bortom djupet där skalv vanligtvis övervakas - leder till instabilitet som brister i ett skalv.

"De flesta av Kaliforniens seismicitet härstammar från skorpans första 10 mil, men vissa skakningar på San Andreas -felet sker mycket djupare, "sa Sylvain Barbot, biträdande professor i geovetenskap vid USC Dornsife College of Letters, Konst och vetenskap. "Varför och hur detta händer är i stort sett okänt. Vi visar att en djup del av San Andreas -felet ofta bryts och smälter värdstenarna, genererar dessa avvikande seismiska vågor. "Den nyligen publicerade studien visas i Vetenskapliga framsteg . Barbot, motsvarande författare, samarbetade med Lifeng Wang från China Earthquake Administration i Kina.

Fynden är viktiga eftersom de hjälper till att främja det långsiktiga målet att förstå hur och var jordbävningar sannolikt kommer att inträffa, tillsammans med de krafter som utlöser vågor. Bättre vetenskaplig förståelse hjälper till att informera byggkoder, allmän ordning och beredskap i beredskapsområden som Kalifornien. Fynden kan också vara viktiga i tekniska tillämpningar där temperaturen på bergarter ändras snabbt, såsom genom hydraulisk sprickbildning.

Parkfield valdes eftersom det är ett av de mest intensivt övervakade epicentra i världen. San Andreas -fel skivar förbi staden, och det spricker regelbundet med betydande skalv. Skakningar av magnitud 6 har skakat Parkfield -delen av felet med ganska regelbundna intervall 1857, 1881, 1901, 1922, 1934, 1966 och 2004, enligt U.S. Geological Survey. På större djup, mindre stormar inträffar varannan månad. Så vad händer djupt i jorden för att förklara den snabba jordbävningen?

Med hjälp av matematiska modeller och laboratorieexperiment med stenar, forskarna genomförde simuleringar baserade på bevis som samlats in från delen av San Andreas -felet som sträckte sig upp till 36 miles norr om - och 16 miles under - Parkfield. De simulerade dynamiken i felaktivitet på den djupa jorden som sträckte sig över 300 år för att studera ett brett spektrum av brottstorlekar och beteenden.

Forskarna observerade att, efter att en stor skalv slutar, de tektoniska plattorna som möts vid felgränsen lägger sig i en följd, umgåsfas. För en besvärjelse, de glider förbi varandra, en långsam glidning som orsakar liten störning på ytan.

Men denna harmoni förklarar problem med att brygga. Gradvis, rörelse över bitar av granit och kvarts, jordens berggrund, genererar värme på grund av friktion. När värmen intensifieras, stenblocken börjar förändras. När friktionen driver temperaturen över 650 grader Fahrenheit, bergklossarna växer mindre fasta och mer vätskeformiga. De börjar glida mer, genererar mer friktion, mer värme och mer vätska tills de snabbt glider förbi varandra - vilket utlöser en jordbävning.

"Precis som att gnugga händerna tillsammans i kallt väder för att värma upp dem, fel värms upp när de glider. Felrörelserna kan orsakas av stora temperaturförändringar, "Barbot sa." Detta kan skapa en positiv feedback som får dem att glida ännu snabbare, så småningom genererar en jordbävning. "

Det är ett annat sätt att se på San Andreas -felet. Forskare fokuserar vanligtvis på rörelse i toppen av jordskorpan, förutse att dess rörelse i sin tur ger upphov till stenarna djupt nedanför. För denna studie, forskarna tittade på problemet nedifrån och upp.

"Det är svårt att göra förutsägelser, "Barbot tillade, "så istället för att förutsäga bara jordbävningar, Vi försöker förklara alla de olika rörelsetyper som ses i marken. "