Γιατί σταματούν οι σεισμοί

Από σελίδα PhysicsWeb Σεπτέμβριος 2001

Οι σεισμοί εμφανίζονται σαν το αποτέλεσμα της δημιουργίας μιας πίεσης μεταξύ συγκρουμένων τμημάτων του Γήινου φλοιού. Αυτά τα τμήματα, που είναι γνωστά ως λιθοσφαιρικές πλάκες, συναντιούνται στα "γραμμές των ρηγμάτων". Σύμφωνα με την κλασσική θεωρία του σεισμού, οι μικροί σεισμοί θα έπρεπε να συνεχίσουν να εξελίσσονται σε μεγάλους σεισμούς, έως ότου όλοι αυτοί εξαπλωθούν κατά μήκος της γραμμής των ρηγμάτων.

Εντούτοις, πόλεις όπως το Σαν Φρανσίσκο και το Τόκιο έχουν δοκιμαστεί από πλήθος μικρών σεισμών που δεν αυξάνονται σε   μεγάλους.

Οι γεωλόγοι θεωρούν ότι αυτό γίνεται επειδή οι περιοχές στη γραμμή των ρηγμάτων ενεργούν ως εμπόδια στα κύματα κλονισμού και μετριάζουν βαθμιαία τον σεισμό. Πρόσφατα μια ομάδα Αμερικανικών φυσικών έχει χρησιμοποιήσει εξισώσεις για περιγράψουν κύματα πυκνότητας φορτίου στους υπεραγωγούς για να δημιουργήσουν ένα μοντέλο της ζώνης των ρηγμάτων. Το μοντέλο τους φαίνεται να προβλέπει επιτυχώς την πίεση και τα στατιστικά πρότυπα που συνδέονται με τους σεισμούς ( Phys. Rev. Lett, Rundle και λοιποί).

Τα εμπόδια που βρίσκονται στις γραμμές των ρηγμάτων είναι συνήθως περιοχές στις οποίες μια ισχυρή ανασχετική δύναμη, μειώνει την μετακίνηση των πλακών. Εντούτοις οι γεωλόγοι δεν μπορούν να καθορίσουν την θέση αυτών των εμποδίων γύρω από τις γραμμές των ρηγμάτων.

Ο Rundle  χρησιμοποιήστε μια "στοχαστική θεωρία Griffith" για να υπολογίσει στατιστικά την κατανομή των εμποδίων, και έτσι μπορεί να προβλέπει εάν θα αυτό το εμπόδιο θα αναχαιτήσει έναν σεισμό ή όχι.
Ως γνωστόν η θεωρία Griffith προτείνει ότι η αύξηση μιας ρωγμής σε ένα υλικό - αυτό που στην ουσία είναι ένας σεισμός - καθορίζεται από παράγοντες όπως είναι η επιφανειακή ενέργεια, η τριβή και η ελαστική ενέργεια του υλικού.

Η ρωγμή γίνεται μεγαλύτερη μόνο όταν η ενέργεια που απαιτείται για να διαχωριστεί η άκρη των ρωγμών, είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια που ελευθερώνεται από την αύξηση του συνολικού εμβαδού της περιοχής. Η θεωρία τους περιλαμβάνει έναν νέο όρο που αντιπροσωπεύει μια πρόσθετη ενεργειακή απορρόφηση, η οποία προκύπτει από τα εμπόδια.

Προσομοιώσεις υπολογιστών από τον Rundle και τους συνεργάτες του, εμφανίζουν μια σειρά "κύκλων του σεισμού" - συμπεριλαμβανομένων των προηγουμένων κυμάτων κλονισμού, ενός βασικού κλονισμού και μιας μετασεισμικής δόνησης - που είναι παρόμοια με αυτό που παρατηρείται στους "πραγματικούς" σεισμούς.