Wetenschap
Het geheim van het nabootsen van natuurlijke fouten? Plexiglas en teflon
Wetenschappers gebruiken meerdere technieken, waaronder modellering en laboratoriumexperimenten, om foutgedrag opnieuw te creëren en beter te begrijpen. In laboratoriumexperimenten bouwen onderzoekers kleinschalige modellen van breuken met behulp van materialen als steen en plastic om te zien hoe deze reageren op breuken.
De huidige methoden kennen echter verschillende valkuilen. De meeste experimenten gebruiken bijvoorbeeld monsters die uniforme, snelheidsverzwakkende eigenschappen hebben. Anderen hebben poeders gebruikt, bekend als breukguts, samengesteld uit verschillende mineralen om snelheidsverzwakkende en snelheidsversterkende secties opnieuw te creëren, maar guts kan inconsistent verdichten en de resultaten compliceren.
In een nieuwe studie gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research:Solid Earth Jun Young Song en Gregory C. McLaskey creëerden een techniek om natuurlijke breukbreuken gemakkelijker weer te geven in een laboratoriumomgeving. Ze bouwden de hele modelfout uit plexiglas, of acryl, waarvan bekend is dat het snelheidsverzwakkend is.
In plaats van volledig een ander materiaal te gebruiken, bedekten ze de buitenste delen van het breukvlak met het beroemde wrijvingsarme Teflon om een snelheidsversterkend gebied na te bootsen dat een snelheidsverzwakkend gebied omringt. Hierdoor ontstond een heterogene fout die vergelijkbaar was met de omstandigheden in de natuur zonder de guts die in andere experimenten werd gebruikt.
De onderzoekers ontdekten dat wanneer ze de hoeveelheid normale spanning op de plexiglas- en teflonfout vergrootten of wanneer ze de omvang van het snelheidsverzwakkende gebied vergrootten, het slipgedrag veranderde van een stabiele slipbeweging naar meer onregelmatige stick-slip-gebeurtenissen – vergelijkbaar met hoe veel fouten bewegen zich in de natuur.
Bovendien merkten ze op dat wanneer er geen snelheidsversterkend materiaal was dat de breukbreuk opsluit, seismische golven minder efficiënt worden uitgestraald dan in de natuur. Deze bevindingen kunnen nuttig zijn voor het begrijpen van de relatie tussen de breukduur van breuken en het gedrag van aardbevingen.