Wissenschaftler isolieren frühwarnende Zittermuster bei im Labor erzeugten Erdbeben

Forscher der University of Texas in Austin haben erfolgreich ein Muster im Labor erzeugter „Vorbeben“-Erschütterungen isoliert. Der Befund gibt Anlass zur Hoffnung, dass künftige Erdbeben durch den Schwarm kleinerer Erschütterungen, die ihnen vorausgehen, vorhergesagt werden könnten.

Die Forschung Ist veröffentlicht im Tagebuch Naturkommunikation.

Der nächste Schritt besteht darin, die Ergebnisse in der realen Welt zu reproduzieren. Der leitende Forscher Chas Bolton wird diese Arbeit noch in diesem Jahr beginnen, zunächst in Texas, wo er hofft, ähnliche Muster in Messungen des staatlichen seismischen Netzwerks TexNet zu isolieren.

„Wenn wir jemals Erdbeben vorhersagen oder vorhersagen wollen, müssen wir in der Lage sein, zu messen, zu charakterisieren und zu verstehen, was unmittelbar vor dem Erdbeben passiert“, sagte Bolton, der die Arbeit als Postdoktorand am University of Texas Institute durchgeführt hat für Geophysik (UTIG).

Bolton ist jetzt wissenschaftlicher Mitarbeiter am Bureau of Economic Geology der UT Austin, das TexNet verwaltet. Sowohl UTIG als auch das Büro sind Teil der UT Jackson School of Geosciences.

Erdbeben ereignen sich in unregelmäßigen Zyklen, so dass es schwierig ist, vorherzusagen, wann und wo das nächste Erdbeben zuschlagen könnte. Obwohl seismische Aufzeichnungen zeigen, dass Erschütterungen und andere geologische Bewegungen vor großen Erdbeben auftreten, erzeugen Erdbebenverwerfungen ebenso viele zufällige Grollen wie bedeutende Erschütterungen.

Wissenschaftler suchen seit langem nach Hinweisen, die auf ein bevorstehendes Erdbeben hinweisen könnten. Boltons Ansatz bestand darin, im Labor eigene Erdbeben zu erzeugen und nach Mustern im seismischen „Rauschen“ zu suchen, das den Beben vorausging.

Bolton und seine Mitarbeiter haben Erdbebenzyklen an einer im Labor hergestellten Miniaturverwerfung im US-Bundesstaat Pennsylvania gemessen. Die Verwerfung ist nur fünf Zentimeter lang und damit um Größenordnungen kleiner als das Original. Experimente ergaben jedoch ein Muster von Erschütterungen, die stärker wurden und näher beieinander auftraten, je näher das Erdbeben im Labor kam. Für langsamere oder schwächere Erdbeben wurde kein solches Muster gefunden.

Dieses Muster sei bedeutsam, weil es bedeute, dass die Erschütterungen mit der Haupterschütterung in Zusammenhang stünden, sagte Bolton.

„Es gibt Ihnen eine physikalische Erklärung dafür, was die Vorbeben kontrolliert“, sagte er.

Es gibt Forschern auch ein verräterisches Muster, nach dem sie in der realen Welt suchen können.

Bei Verwerfungen, die Hunderte von Kilometern lang sind und tief in die Erde reichen, wird es nicht einfach sein, solche Muster zu erkennen. Dennoch verdeutlichen die Ergebnisse, warum es so wichtig ist, reale Verwerfungen mit seismischen Monitoren zu verkabeln, die subtile Veränderungen in der Erde erkennen können, sagte Co-Autor und UTIG-Direktor Demian Saffer.

„Wenn wir diese Vorläuferphänomene wirklich erkennen wollen, brauchen wir Sensoren und Langzeitobservatorien, die dieses Knarren und Ächzen überwachen können, um uns zu sagen, wie sich der Fehler im Vorfeld des Ausfalls verhält“, sagte er.

Bolton experimentiert derzeit an einer viel größeren, 3 Fuß langen künstlichen Verwerfung bei UTIG. Er sagte, die größere Laborstörung werde dazu beitragen, das Verständnis dafür zu verbessern, wie sich das Zittermuster in der Natur auswirken könnte. Die Experimente ergänzen seine TexNet-Forschung, bei der er Bebensequenzen in Texas im Zusammenhang mit Erdbeben größer als Magnitude 5 analysieren wird. Ergebnisse erwartet er innerhalb eines Jahres.