Geologer som studerer jordskjelv, opererer enten på veldig stor skala eller på veldig liten skala. Ved hjelp av kraftige datamodeller prøver forskere å koble de to nivåene sammen.
– Vi har to måter å observere og overvåke jordskjelv på. Den ene er via seismologi, der vi måler vibrasjonene på overflaten mens hendelsen pågår. Vi kan også bruke satellittbilder til å se hvor mye forkastningen har flyttet seg. Dette er data på veldig stor skala, sier Fabian Barras, forsker ved NJORD – senter for studier av jordens fysikk.
Selv om dette er viktig informasjon, sier den ikke nødvendigvis så mye om hva som foregår i sentrum av skjelvet, langt der nede under overflaten.
– Den andre måten å observere jordskjelv på er å se etter spor og signaturer som prenter seg inn i fjellet i løpet av hendelsen, sier Barras til Titan.uio.no.
Slike spor kan dukke opp når geologene er ute på feltarbeid. Da kan de observere de konkrete resultatene av jordskjelv som skjedde dypt nede i jordskorpa for veldig lenge siden.
LES OGSÅ: I Lofoten kan du se over 400 millioner år gamle jordskjelv i veikanten
– Vårt bidrag er å bygge bro mellom disse to typene observasjoner. Vi prøver å koble observasjoner som gjøres i felt til det vi observerer på stor skala, sier Barras om en studie som nylig er publisert i tidsskriftet Nature Communications.
Lynrask spredning
Jordskjelv oppstår på grunn av spenninger mellom platene i jordskorpa. De tektoniske platene skubber mot hverandre langs det som kalles en forkastningssone helt til presset blir så stort at de glipper taket i hverandre.
Intuitivt er det kanskje lett å tenke seg at hele forkastningen gir etter samtidig, men modellene Barras har vært med på å utvikle, tyder på det motsatte. Den først glippen, den første deformasjonen, skjer veldig lokalt.
– I modellene våre kan vi se på dette i sakte film. Da ser vi at deformasjonen starter på et bestemt punkt før den sprer seg som en sprekk eller et brudd i jordskorpa, sier Barras.
Hastigheten på spredningen kan være flere kilometer per sekund, og derfor kan det virke som om alt skjer i samme øyeblikk. Men det gjør det ikke.
LES OGSÅ: Knuser små steiner på laben for å etterligne jordskjelv
Snøskred og knust glass
Barras sammenligner fenomenet med det som skjer med en plate med herdet glass som knuser. Med det blotte øyet ser det ut som hele glassplaten sprekker samtidig før den kollapser, men med spesialkameraer som gjør det mulig å spille av hendelsesforløpet i veldig sakte film, blir det tydelig at det er en bevegelse fra der det første bruddet oppstår.
– Det ser ut som om alt eksploderer samtidig, men egentlig starter det fra ett punkt, en første sprekk som brer seg gjennom materialet og knuser det, forklarer Barras.
Det er det samme som skjer ved snøskred.
– Hvis snøen har en enhetlig struktur, så er det trygt å kjøre på ski. Men hvis du har et svakt lag innimellom, er det veldig farlig.
All spenningen som er hopet opp i snømassene, kan sørge for at denne svake regionen gir etter og deformeres. Derfra sprer bristen seg lynraskt og sørger for at store mengder snø blir med på lasset.
Bruddmekanikk
Hva som skjer når et materiale brister eller bryter sammen, er et eget forskningsfelt som kalles bruddmekanikk. Det brukes blant annet til å vurdere sikkerhetsrisiko ved små sprekker i et fly, en oljeplattform eller en bro.
Fabian Barras vil benytte seg av den etablerte kunnskapen om brudd og brister i materialer, til å forstå jordskjelv bedre. Tidligere har han brukt lignende metoder for å prøve å anslå hva som får et jordskjelv til å stoppe.
LES OGSÅ: Hvordan stopper jordskjelv?
Han håper etter hvert å kunne si mer om startfasen til skjelvet. Hva er det som skjer i det lille punktet som gir etter når spenningen blir for stor og hvordan sprer dette bruddet seg til resten av forkastningen.
– Målet vårt er å bruke den kjente kunnskapen om bruddmekanikk på jordskjelv og andre typer geofarer med lignende mekanikk.
– Vi vet nå at den første deformasjonen er veldig lokalisert, og vi kan bruke modellen vår til å si hvorfor og hvordan denne svakheten sprer seg til området rundt, sier Barras.
Referanse:
Fabian Barras og Nicolas Brantut: Shear localisation controls the dynamics of earthquakes, Nature Communications, januar 2025.
