Det verkar som en slät platta av rostfritt stål, men titta lite närmare, och du kommer att se ett förenklat tvärsnitt av Los Angeles sedimentbassäng.

Caltech -forskaren Sunyoung Park och hennes kollegor skriver ut 3D -modeller som metallen Los Angeles -proxy för att ge en ny plattform för seismiska experiment. Genom att skriva ut en modell som replikerar en bassängs kant eller uppgång och fall av ett topografiskt särdrag och rikta laserljus mot det, Park kan simulera och registrera hur seismiska vågor kan passera genom den verkliga jorden.

I hennes presentation vid Seismological Society of America (SSA) årsmöte 2021, Park förklarade varför dessa fysiska modeller kan hantera några av nackdelarna med numerisk modellering av markrörelse i vissa fall.

Småskalig, komplexa strukturer i ett landskap kan förstärka och förändra markrörelsen efter en jordbävning, men seismologer har svårt att modellera dessa effekter, sa Park. "Även om vi vet att dessa saker är mycket viktiga för markskakning, effekterna av topografi, gränssnitt och kanter är svåra problem att studera numeriskt."

Att införliva dessa funktioner i markrörelsesimuleringar kräver mycket beräkningskraft, och det kan vara svårt att verifiera dessa numeriska beräkningar, tillade hon.

För att möta dessa utmaningar, Park började skapa 3D -modeller av enkla topografiska funktioner och bassängfunktioner för att utforska dessa effekter vid markskakningar. Metall är hennes föredragna tryckmaterial, "eftersom den kan vara lika stel som förhållandena vid jordens nedre skorpa, " Hon sa.

Genom att styra utskriftsparametrarna, Park kan också kontrollera metallens densitet när den läggs ner av skrivaren, skapa ett material med olika seismiska hastigheter. Resultatet, i fallet med Los Angeles-bassängexemplet som hon visade på mötet, är en modell på 20 gånger 4 centimeter som representerar ett 50 kilometer långt tvärsnitt genom bassängen.

I en skala av cirka 1:250, 000 för det tryckta landskapet, Park behövde skala ner våglängderna som hon använde för att simulera seismiska vågor också, vilket är där det laserbaserade källan och mottagarsystemet kommer in. Ett laserskott på modellen efterliknar en seismisk källahändelse, och laserdopplermottagare känner av de resulterande vibrationerna när de seismiska vågorna interagerar med modellens egenskaper.

Experiment med modellerna har gett några spännande fynd. Med ett grunt bassängtvärsnitt, till exempel, Park fann att några av de högfrekventa vågorna blockerades från att färdas över bassängen.

"Vi vet att bassänger vanligtvis förstärker markrörelser, " Hon sa, "men detta tyder på att vi också bör tänka på det när det gäller olika frekvensinnehåll."

Park sa att modellerna också kan vara användbara för att studera vågutbredning genom andra seismologiskt komplexa egenskaper, såsom starkt skadad sten nära ett förkastning, bergskikt som injiceras med vätskor och gaser under olje- och gasutvinning eller kolbindning, och funktioner i den djupa jorden.

Park kommer att ansluta sig till Institutionen för geofysiska vetenskaper vid University of Chicago i juni 2021.