Op regionaal niveau en wereldwijd, het optreden van grote ondiepe aardbevingen lijkt een wiskundig patroon te volgen dat de Devil's Staircase wordt genoemd, waar clusters van aardbevingen worden gescheiden door lange maar onregelmatige intervallen van seismische stilte.

De bevinding gepubliceerd in de Bulletin van de Seismologische Vereniging van Amerika verschilt van het patroon voorspeld door klassieke aardbevingsmodellering die suggereert dat aardbevingen periodiek of quasi-periodiek zouden plaatsvinden op basis van cycli van opbouw en vrijlating van tektonische spanning. In feite, zeg Yuxuan Chen van de Universiteit van Missouri, Colombia, en collega's, periodieke grote aardbevingen zijn relatief zeldzaam.

De onderzoekers merken op dat hun resultaten gevolgen kunnen hebben voor de beoordeling van seismische gevaren. Bijvoorbeeld, ze ontdekten dat deze grote aardbevingsreeksen (die met gebeurtenissen met een magnitude van 6,0 of groter) "burstier" zijn dan verwacht, wat betekent dat de clustering van aardbevingen in de tijd resulteert in een grotere kans op herhaling van seismische gebeurtenissen kort na een grote aardbeving. De onregelmatige kloof tussen uitbarstingen van gebeurtenissen maakt het ook moeilijker om een ​​gemiddelde herhalingstijd tussen grote aardbevingen te voorspellen.

De catalogi van seismologen voor grote aardbevingen in een regio kunnen te weinig aardbevingen bevatten in een te korte tijd om het hele trappenpatroon vast te leggen, waardoor het "moeilijk te weten of de weinige gebeurtenissen in een catalogus plaatsvonden binnen een aardbevingscluster of beide clusters en rustintervallen overspannen, " merkten Chen en zijn collega's op.

"Om dezelfde reden we moeten voorzichtig zijn bij het beoordelen van een gebeurtenis die 'te laat' is, alleen omdat de tijd gemeten vanaf de vorige gebeurtenis een 'gemiddelde herhalingstijd' heeft overschreden op basis van een onvolledige catalogus, " voegden ze eraan toe.

De trap van de duivel, soms een Cantor-functie genoemd, is een fractal gedemonstreerd door niet-lineaire dynamische systemen, waarin een verandering in een onderdeel het gedrag van het hele systeem kan beïnvloeden. In de natuur, het patroon is te vinden in sedimentatiesequenties, veranderingen in opwaartse en erosiesnelheden en omkeringen in het magnetisch veld van de aarde, onder andere voorbeelden.

Chen's Ph.D. adviseur Mian Liu had een ongebruikelijke introductie tot de Devil's Staircase. "Ik kwam dit onderwerp een paar jaar geleden tegen toen ik las over het onderzoek van twee UCLA-onderzoekers naar het temporele patroon van een beruchte seriemoordenaar, Andrei Chikatilo, die tussen 1979 en 1990 in de voormalige Sovjet-Unie ten minste 52 mensen heeft vermoord, ' legde hij uit. 'Het tijdspatroon van zijn moorden is een duivelstrap. De onderzoekers probeerden te begrijpen hoe de geest van de crimineel werkte, hoe neuronen elkaar in de hersenen stimuleren. Ik was geïntrigeerd omdat ik me realiseerde dat aardbevingen op een vergelijkbare manier werken, dat een breukbreuk activiteit op andere fouten zou kunnen stimuleren door stressoverdracht."

"Conceptueel, we weten ook dat veel grote aardbevingen, die een breuk van meerdere en variabele foutsegmenten in elke breuk met zich meebrengen, de basisveronderstelling van het model van periodieke aardbevingen schenden, die is gebaseerd op herhaalde accumulatie en afgifte van energie op een bepaald breukvlak, ' voegde Liu eraan toe.

De factoren die de geclusterde gebeurtenissen beheersen, zijn complex, en kan de stress inhouden die een aardbeving stimuleert, veranderingen in wrijvingseigenschappen en spanningsoverdracht tussen fouten of foutsegmenten tijdens een breuk, onder andere factoren, zei Gang Luo van de universiteit van Wuhan. Hij merkte op dat de intervallen omgekeerd gerelateerd lijken te zijn aan de tektonische reksnelheid op de achtergrond voor een regio.