Sciencemag.cz
Doporučujeme
Předpokládá se, že velká zemětřesení v severní a střední části Chile se vyskytují pravidelně cyklicky přibližně každých 100 let. Mezinárodní tým za účasti Geofyzikálního ústavu AV ČR získal poznatky, že příští velké zemětřesení v této oblasti se může chovat jinak. Zhruba 400 km dlouhá oblast aktivního zlomu je totiž v současné době rozdělena na dvě menší části. Zlom rozděluje bariéra, která by v budoucnu mohla výrazně omezit velikost zemětřesení a tím i jeho ničivé následky.
Na základě záznamů z husté sítě 70 stanic GPS, které monitorují prohýbání Jihoamerické tektonické desky, a 85 seismických stanic zmapovali vědci působící v Chile, Francii, Německu i České republice míru tzv. uzamčení.
Výsledky napovídají, že bariéra by mohla rozsah příštího velkého zemětřesení v Atacama seismic gap (úsek aktivního zlomu, který se po velmi dlouhou dobu neposunul a je kvůli narůstajícímu napětí náchylnější k zemětřesení) v severní části středního Chile omezit. Zemětřesení se pravděpodobně nerozšíří po celé jeho délce (asi 400 km), ale zasáhne pouze jednu ze dvou identifikovaných lokalit. Magnitudo by tak mohlo být nižší, než tomu bylo u předchozích velkých zemětřesení v letech 1819 a 1922.„Na úseku Atacama seismic gap jsme identifikovali dvě velké uzamčené oblasti (locked regions). Po jejich obvodu jsou tisíce malých zemětřesení, zatímco uvnitř se žádná mikrozemětřesení nevyskytují,“ popisuje Christian Sippl z Geofyzikálního ústavu AV ČR. „Z toho vyplývá, že tyto oblasti jsou mechanicky vázané, tj. v současné době akumulují elastickou deformační energii, která se jednoho dne uvolní při velkém zemětřesení.“ Zřetelná tzv. bariéra mezi nimi vykazuje v posledních letech zvýšenou seismicitu (mikrozemětřesení) i epizody neseismického pohybu (pomalý skluz) mezi deskami.
Jak se deska pohybuje
Ke zkoumání změn a pohybu desek v místě, kde se zasouvají pod sebe, použili vědci permanentní GPS stanice, které přeneseně měří pohyb horní desky, resp. její vyklenutí. Pokud se desky průběžně pohybují podél sebe, energie se uvolňuje postupně bez většího zemětřesení. Třecí síly na tektonickém zlomu ale průběžnému pohybu často brání a napětí a energie se na zlomu hromadí. Místo pohybu podél dochází v této oblasti k vyklenutí. Záznamy z velkého množství GPS stanic umožňují zmapovat stupeň „uzamčení“ a najít místa, kde se aktuálně akumuluje elastická energie pro budoucí zemětřesení. Ještě důležitější ovšem je, že segmenty zlomu s nízkou mírou „uzamčení“ mohou fungovat jako bariéry, která šíření zemětřesení brání. Rozsáhlá oblast s akumulovaným napětím se tím rozdělí na dva menší celky, čímž se omezí potenciální velikost budoucího zemětřesení.
Malá zemětřesení se vyskytují tam, kde velká pravděpodobně nebudou
Mikrozemětřesení jsou většinou příliš slabá na to, aby je člověk pocítil, ale mohou je zaznamenat citlivé seismometry. „Zpracovali jsme více než 30 tisíc epizod,“ upřesňuje Christian Sippl. „Mikrozemětřesení také napovídají, kde je energie uzamčena a kde ne. Tento typ seismické aktivity je většinou spojen s pohybem podél slabě „uzamčených“ oblastí, zatímco „uzamčené“ oblasti jsou z tohoto pohledu zcela klidné.“ Klid zde ovšem nevěstí moc dobrého, je jen zdánlivý. Hromadí se zde napětí, které se uvolní v budoucnu při zemětřesení většího rozsahu.
Reliéf na desce je dobrou bariérou
Bariéry mohou souviset s podmořskými horami, velkými podmořskými horskými řetězci, které se podsouvají/zasouvají společně s oceánskou deskou. Hřeben Capiapo, soustavu podmořských hor s reliéfem o více než 1500 m, v současné době pohlcuje subdukční zóna severního a středního Chile. Vědci naznačují, že pozorovaná bariéra vykazující množství mikrozemětřesení i epizody neseismického pohybu by mohla být přímým důsledkem zvýšené drsnosti, kterou tento řetězec hor přináší.
V terénu i od stolu z Česka
Pro vyhodnocování dat z Chile můžete sedět i za počítačem v České republice. Covidová pandemie znemožnila zahraniční cesty, nové GPS i seismické stanice proto instalovali v letech 2020–2022 kolegové v Chile sami.
Měřeno vzdušnou čarou, pohybovali se na ploše o velikosti zhruba 600 × 150 km, v místech na pobřeží i vysoko v horách přes 3000 m n. m. (nejvýše položená stanice je ve výšce 3797 m n. m.). „Množství dat o mikrozemětřesení, ke kterým máme přístup, je obrovské a ručně nezpracovatelné. Část naší práce proto zahrnuje vyvíjení a optimalizace automatizovaného přístupu založeného na hlubokém učení (deep learning). Ten kombinuje stávající a nedávno publikované algoritmy do jednoho pracovního postupu. Takto vytříděná data jsou základem pro další analýzy, srovnávání a výsledné zhodnocení,“ popisuje Christian Sippl.
González-Vidal, D., Moreno, M., Sippl, C., Baez, J. C., Ortega-Culaciati, F., Lange, D., et al. (2023). Relation between oceanic plate structure, patterns of interplate locking and microseismicity in the 1922 Atacama seismic gap, Geophysical Research Letters, 50, e2023GL103565, https://doi.org/10.1029/2023GL103565
