De aardbeving in Kaikoura in Nieuw-Zeeland in 2016 heeft grote schade aangericht. LMU-onderzoekers hebben nu de mechanismen ervan ontleed en verrassende inzichten over aardbevingsfysica onthuld met behulp van simulaties die zijn uitgevoerd op de supercomputer SuperMUC.

De aardbeving in Kaikoura in 2016 (magnitude 7,8) op het Zuidereiland van Nieuw-Zeeland is een van de meest intrigerende en best gedocumenteerde seismische gebeurtenissen overal ter wereld - en een van de meest complexe. De aardbeving vertoonde een aantal ongewone kenmerken, en de onderliggende geofysische processen zijn sindsdien het onderwerp van controverse geweest. LMU-geofysici Thomas Ulrich en Dr. Alice-Agnes Gabriel, in samenwerking met onderzoekers van de Université Côte d'Azur in Valbonne en van de Hong Kong Polytechnic University, hebben nu het verloop van de aardbeving gesimuleerd met een ongekende mate van realisme. hun voorbeeld, die werd uitgevoerd op de supercomputer SuperMUC van de Beierse Academie van Wetenschappen in het Leibniz Computing Center (LRZ) in München, verheldert dynamische redenen voor zo'n ongewone aardbeving met meerdere segmenten. Dit is een belangrijke stap in de richting van het verbeteren van de nauwkeurigheid van aardbevingsrisicobeoordelingen in andere delen van de wereld. Hun bevindingen verschijnen in het online tijdschrift Natuurcommunicatie .

Volgens de auteurs van het artikel is de aardbeving in Kaikoura de meest gecompliceerde die ooit is geregistreerd en roept een aantal belangrijke vragen op. Een van de meest opvallende kenmerken was dat het resulteerde in de opeenvolgende breuk van meer dan 20 segmenten van een storingsnetwerk. "Kijkend naar het patroon van oppervlaktefouten die door de aardbeving zijn getroffen, daartussen vindt men grote gaten van meer dan 15 km. Tot nu toe, analyses van seismisch gevaar zijn gebaseerd op de veronderstelling dat storingen die meer dan 5 km uit elkaar liggen niet in één keer zullen worden verholpen, " zegt Gabriel. Een tweede ongewone observatie was dat, hoewel de aardbeving op het land begon, het resulteerde ook in de grootste tsunami die sinds 1947 in de regio is geregistreerd. Dit geeft aan dat de ondergrondse breuken uiteindelijk lokale verplaatsingen van de zeebodem veroorzaakten.

De inzichten die de simulaties opleveren, hebben nu geleid tot een beter begrip van de oorzaken van de reeks breukbreuken die de aardbeving kenmerkten. "Dit werd mogelijk gemaakt door het realistische karakter van ons model, waarin de essentiële geofysische kenmerken van foutuitval zijn verwerkt, en reproduceert realistisch hoe ondergrondse rotsen breken en seismische golven genereren, ", zegt Gabriel. Het model bevestigde dat de aardbeving in Kaikoura een complexe cascade van breuken met zich meebracht, die zich zigzaggend voortplantte. Voortplantingssnelheden langs de individuele breuksystemen waren niet ongewoon traag, maar de complexe geometrie van het breuknetwerk en vertragingen bij de overgangen tussen breuksegmenten leidden tot een kronkelig breukpad. Hoewel een grote hoeveelheid tektonische krachten die zich in de loop van tientallen jaren hebben opgehoopt intuïtief nodig lijken om een ​​aardbeving door dergelijke complexe breuknetwerken te sturen, de auteurs suggereren dat de vereiste forcering juist vrij zwak was. "De breuk van zo'n zwakbelaste fout werd versterkt door een zeer geleidelijke slip of kruip onder de fouten, waar de korst meer ductiel is en een lage wrijvingsweerstand heeft, bevorderd door de aanwezigheid van vloeistoffen", Gabriël legt uit. "In aanvulling, hoge scheursnelheden resulteren in het algemeen in de snelle dissipatie van wrijvingsweerstand."

De onderzoekers stellen dat hun model zou kunnen bijdragen aan het verbeteren van de schattingen van het aardbevingsgevaar in bepaalde gebieden. De huidige gevarenbeoordelingen vereisen een zorgvuldige inventarisatie van de storingssystemen in de betreffende regio, en hun gevoeligheid voor scheuren onder seismische spanning wordt vervolgens geschat. "Aardbevingsmodellering wordt nu een belangrijk onderdeel van de toolset voor snelle respons op aardbevingen en voor het verbeteren van bouwvoorschriften op lange termijn in aardbevingsgevoelige gebieden door fysica-gestuurde interpretaties te leveren die synergetisch kunnen worden geïntegreerd met gevestigde gegevensgestuurde inspanningen", zegt de eerste auteur van de studie, doctoraat student Thomas Ulrich.