Wie beginnen Erdbeben? Es ist eine alte Frage - und während Wissenschaftler die rachsüchtigen Götter, die in den letzten Jahrtausenden beschuldigt wurden, ausgeschlossen haben und sich einig sind, dass Zittern eher eine Frage der Schleifplattentektonik als des Poseidon-Zorns ist, bleiben viele Facetten dieses seismischen Puzzles trübe.
Ein anhaltendes Rätsel ist das Phänomen von Vorbeben, kleinen, manchmal nicht wahrnehmbaren Erschütterungen, die größeren Beben in demselben Gebiet mehrere Tage oder Wochen vorausgehen können. Studien haben ergeben, dass 10% bis 50% der großen Erdbeben diesen Minischocks folgen. Dies hat viele Forscher dazu veranlasst, sich zu fragen, ob Vorbeben ein geophysikalischer Zufall oder ein Standardmerkmal großer Beben sind, das moderne Instrumente einfach nicht empfindlich genug sind, um mit Sicherheit erkannt zu werden.
Eine am 30. Juli in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlichte Studie bietet überzeugende neue Beweise für die zweite Hypothese. Unter Verwendung des umfassendsten Katalogs der Erdbebenaktivitäten in Südkalifornien, der jemals zusammengestellt wurde, stellte ein Forscherteam fest, dass zwischen 2008 und 2017 etwa 72% der großen Beben (Stärke 4,0 oder höher) in der Region deutlichen Vorbeben folgten, die bis zu einem Monat vor dem Veranstaltung.
"Wir hoffen, dass diese Beobachtungen dazu beitragen werden, verbesserte physikalische Modelle für den Beginn von Erdbeben zu liefern", sagte der leitende Studienautor Daniel Trugman, Seismologe am Los Alamos National Laboratory in New Mexico, gegenüber Live Science. "Mit diesem verbesserten physikalischen Verständnis können wir schließlich auch die Erdbebenvorhersage verbessern."
Trugman und seine Kollegen begannen ihre Suche nach Vorbeben, indem sie einen Katalog von rund 284.000 Erdbeben zusammenstellten, die zwischen 2008 und 2017 von verschiedenen Überwachungsstationen in Südkalifornien entdeckt wurden. Mithilfe einer Technik namens Quake Template Matching (QTM) trainierten die Forscher einen Computer, um die Unterschiede zu erkennen Wellenform Diese Beben erzeugten, durchsuchten dann die Aufzeichnungen nach Hinweisen auf kleinere Beben, die dieselben Schwingungsmuster zeigten, Hinweise, die im konstanten, rumpelnden Hintergrundgeräusch der Erde verborgen lagen.
Das Team hat mehr als 1 Million zusätzliche Erdbeben festgestellt, von denen viele eine Stärke von 0,0 oder weniger haben (Seismologen messen die Erdbebenstärke auf einer logarithmischen Skala, sodass ein Beben der Stärke 0,0 etwa 10.000-mal schwächer wäre als ein Beben der Stärke 4,0). Insgesamt erweiterten die Forscher ihren Katalog um 1,81 Millionen Erdbeben oder durchschnittlich ein Beben alle 3 Sekunden in den letzten 10 Jahren, sagte Trugman.
Aus dieser erweiterten Liste wählten die Forscher 46 Beben mit einer Stärke von 4,0 oder höher aus, um die Vorbebenaktivität zu untersuchen. Aber zuerst musste das Team die durchschnittliche Anzahl von Erdbeben in der Nähe jeder Verwerfungslinie in Südkalifornien berechnen.
"Wenn Sie einen Punkt in der Erdkruste auswählen, insbesondere in der Nähe einer aktiven Verwerfungszone, wird es eine Hintergrundrate der Seismizität geben", sagte Trugman. "Um zu zeigen, dass es Vorbeben gibt, muss man zeigen, dass es mehr Erdbeben gibt, als man vor dem größeren Ereignis erwarten würde."
Mit diesen seismischen Durchschnittswerten bewaffnet, zeigten die Forscher kurz vor 33 der 46 großen Beben einen statistisch signifikanten Anstieg der Vorbebenaktivität. Die Vorbebenaktivität stieg zwischen drei und 35 Tagen vor einem Hauptschock an, wobei die durchschnittliche Zunahme des Rumpelns etwa 16 Tage vor dem großen Ereignis auftrat.
"Die Ergebnisse legen nahe, dass das Auftreten von Vorbeben in der Natur häufiger auftritt als bisher angenommen", folgerten die Forscher in ihrer Studie.
Und was ist mit den 28% der Beben, bei denen es an einem Anstieg der Vorbebenaktivität mangelte? Trugman sagte, es sei wahrscheinlich, dass viele dieser Beben auch Vorbeben sahen, aber die Forscher konnten sie einfach nicht mit "99% iger Sicherheit" definieren.
"Es gibt eine Reihe von Fällen, in denen die seismische Aktivität zunimmt, aber wir sind nicht sicher, ob sie statistisch signifikant ist", sagte Trugman. Mit der Verbesserung der seismischen Überwachungsausrüstung sollte auch die Erkennung von Vorbeben verbessert werden, sagte er.
Trotzdem, fügte Trugman hinzu, haben einige der großen Beben einen solchen Anstieg der Vorbeben deutlich übersehen, bevor das schwere Grollen begann. Und auf der anderen Seite ging eine große Mehrheit der winzigen Beben, die er und sein Team entdeckt hatten, großen Erdbeben überhaupt nicht voraus, was bedeutet, dass es kein verlässlicher Prädiktor für ein größeres Erdbeben ist, nur eine Zunahme der seismischen Aktivität entlang einer bestimmten Verwerfungslinie zu sehen Kommen Sie.
"Was wir in diesem Artikel zeigen, ist, dass den meisten, wenn nicht allen Hauptschocks eine erhöhte seismische Aktivität vorausgeht, die nicht als einfache Hintergrundseismizität erklärt werden kann", sagte Trugman. "Aber das ist eine ganz andere Aussage als zu sagen, dass 'die meisten Verbesserungen der Seismizität Vorbeben sind, die signalisieren, dass ein Hauptschock bevorsteht'."
Dies alles zeigt, dass die Prozesse, die Erdbeben auslösen, "ziemlich variabel" sind, sagte Trugman und erinnerte uns daran, dass Seismologen noch weit davon entfernt sind, Erdbeben mit Sicherheit vorhersagen zu können. Vielleicht sollten wir Poseidon doch noch nicht vom Haken lassen.
