Žemės drebėjimas dažniausiai primena užtrauktuko prasivėrimą. Plyšys atsiranda viename taške ir ima skrieti išilgai lūžio, o teritorijai už jo lieka tik atlaikyti sklindančias seismines bangas. Tačiau seismologai kartais stebi reiškinį, kuris šią tvarką visiškai sugriauna. Plyšys gali staiga pakeisti kryptį ir grįžti tuo pačiu keliu atgal – tarsi kas nors atsuktų laiką atgal, tik pati „juosta“ ir toliau intensyviai dreba. Toks reiškinys vadinamas „boomerang earthquake“, arba bumeranguojančiu žemės drebėjimu – tai tas pats įvykis su antriniu plyšio frontu, judančiu atgal.
Nauji tyrimai rodo, kad tokiam „apsisukimui“ visai nereikia sudėtingo geologinio labirinto su daugybe atšakų, posūkių ir lūžių sankirtų. Pakanka paprasto, iš pirmo žvilgsnio nuobodaus lūžio – net tokio, kuris atrodo kaip tiesi linija.
Kas iš tikrųjų yra „bumerangas“ ir kodėl žala gali didėti, jei tai vis dar vienas drebėjimas?
Svarbiausia suprasti, kad kalbame apie tą patį seisminį įvykį – ne apie „antrą drebėjimą“ po kelių akimirkų. Tai veikiau antrinis, atgal judantis plyšio frontas, kuris per kelias sekundes grįžta lūžiu priešinga kryptimi. Praktikoje tai reiškia, kad teritorijos, kurias plyšys ką tik praėjo, labai greitai gauna dar vieną energijos porciją.
Plyšio sklidimo kryptis gali stiprinti drebėjimą toje pačioje „važiavimo“ kryptyje – tai vadinamasis kryptingumo efektas. Jei plyšys pirmiausia bėga viena kryptimi, o paskui grįžta atgal, sistema tampa gerokai sudėtingesnė už paprastą schemą iš vadovėlio. Prasideda energijos „dozės“, kelios stiprių smūgių fazės ir sudėtingesni galimų pažaidos raštai – ir visa tai be būtinybės pridėti dar vieną atskirą seisminį įvykį laike.
Mokslininkai nurodo tam tikrą sąlygų rinkinį, kurioms susiklosčius bumeranguojantis plyšys gali susiformuoti net ir paprastame lūžyje. Pirma, plyšys turi būti vienakryptis – pradėti vystytis netoli vieno lūžio galo ir sklisti daugiausia viena kryptimi, o ne simetriškai į abi puses. Antra, lūžis turi būti pakankamai ilgas, kad plyšys spėtų pasiekti sritis su kitokiu įtempimų pasiskirstymu. Trečia – ir čia prasideda pagrindinis mechanizmo esmės momentas – būtina tam tikra specifinė trinties dinamika lūžyje.
Reikalinga trintis, kuri silpnėja didėjant slydimo greičiui (angl. velocity-weakening), ir kuri paties drebėjimo metu geba greitai „nukristi, šoktelėti aukštyn ir vėl kristi“. Būtent toks trinties „šokis“ sudaro sąlygas antriniam, atgal bėgančiam plyšio frontui susiformuoti.
Nuo nuolatinio plyšimo iki impulsų ir grįžimo atgal
Paaiškėja, kad trintis lūžyje yra dinamiška – ji priklauso nuo slydimo greičio, paviršiaus būklės, slydimo raidos ir nuo to, kaip medžiaga reaguoja per sekundės dalis. Kompiuteriniuose modeliuose pasitaiko situacijų, kai viena kryptimi bėgantis plyšys sukuria savotišką „lūžimo efektą“, dėl kurio slydimas kuriam laikui sulėtėja, trintis padidėja, o realiai vienu metu ima slysti tik siauras lūžio ruožas.
Tai turi įdomią pasekmę. Sritis „už“ plyšio fronto tarsi nustoja slysti – ją tarytum kas pristabdo –, tačiau joje vis dar sukauptas didelis mechaninis įtempimas, galintis vėl inicijuoti slydimą. Dėl to gali susiformuoti antrinis frontas, kuris „užpildo“ slydimo spragas, judėdamas atgal pradinio plyšio krypties atžvilgiu.
Tyrimų autoriai pabrėžia, kad jei plyšio sugrįžimui reikalingas pakankamai didelis sklidimo atstumas, tai reiškia, jog dideli žemės drebėjimai gali turėti kokybiškai kitokius plyšimo „režimus“ nei mažesni. Skiriasi ne tik išskiriamos energijos kiekis ar paveiktas plotas – kitaip elgiasi pats uolienų suirimimo ir slydimo procesas.
Tai šiek tiek primena gaisrą. Maža ugnis ir didelis gaisras skiriasi ne vien mastu. Didelis gaisras sugeba susikurti savas meteorologines sąlygas. Panašiai ir seismologijoje: dideli įvykiai gali generuoti savitą dinamiką – zonas su kitokiu įtempimų pasiskirstymu, perėjimus tarp skirtingų slydimo režimų ir kintančią trintį pačio drebėjimo metu.
Ar tai jau yra buvę? Turime kelias užuominas
Mokslinėje literatūroje ir stebėjimų duomenyse jau buvo fiksuota atvejų, rodančių galimą plyšio krypties pasikeitimą. Tarp jų – 2016 m. žemės drebėjimas Romantšo (Romanche) lūžyje Atlanto vandenyne ar 2021 m. įvykis Taitungo (Taitung) regione.
Kartu mokslininkai atkreipia dėmesį į nemalonią tiesą: daugelis standartinių metodų, taikomų plyšio sklidimui aprašyti, gali tiesiog būti nepakankamai jautrūs tokiems atgal judantiems frontams. Tai primena bandymą atskirti antrą dainos priedainį, kai muzikos klausaisi pro sieną – jauti struktūrą, bet ne visada gali aiškiai atskirti atskiras dalis.
Išvada paprasta: jeigu toks mechanizmas įmanomas esant pakankamai įprastoms sąlygoms, tuomet bumeranguojantys plyšiai galėjo vykti gerokai dažniau, nei iki šiol manyta – mes tiesiog ne visuomet pajėgiame juos patikimai identifikuoti.
Net ir paprasti, „brandūs“ lūžiai didelių įvykių metu nebūtinai elgiasi paprastai. Jeigu bumeranguojantis plyšys yra reali galimybė, vertinant seisminę riziką verta atsižvelgti į scenarijus, kuriuose dalis teritorijos patiria ne vieną, o kelias trumpas, bet intensyvias drebėjimo fazes, atsirandančias vien dėl paties plyšimo proceso dinamikos.
