Tectonic loading rate controls magnitude–rupture-length scaling
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि विवर्तनिक लोडिंग दर (tectonic loading rate) स्ट्रेस ड्रॉप और रप्चर क्षेत्र को प्रभावित करके भूकंप की तीव्रता को महत्वपूर्ण रूप से नियंत्रित करती है, जिससे यह पता चलता है कि धीमी गति से लोड होने वाले फॉल्ट्स, समान रप्चर लंबाई वाले तेज़ गति से लोड होने वाले फॉल्ट्स की तुलना में छह गुना तक बड़े भूकंप उत्पन्न कर सकते हैं, जो एक महत्वपूर्ण कारक है जिसे भूकंपीय जोखिम स्केलिंग कानूनों में शामिल किया जाना चाहिए।
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भूकंप पृथ्वी की पपड़ी में संचित ऊर्जा का अचानक मुक्त होना है, एक ऐसी प्रक्रिया जो तब होती है जब टेक्टोनिक प्लेटें एक-दूसरे से रगड़ खाती हैं और अंततः टूट जाती हैं। किसी विशिष्ट फॉल्ट लाइन (भ्रंश रेखा) कितनी खतरनाक हो सकती है, इसे समझने के लिए वैज्ञानिक लंबे समय से एक सरल नियम पर भरोसा करते आए हैं: दरार जितनी लंबी टूटेगी, भूकंप उतना ही बड़ा होगा। यह संबंध शोधकर्ताओं को किसी पिछली घटना द्वारा जमीन पर छोड़े गए निशान की लंबाई को मापकर आपदा के आकार का अनुमान लगाने की अनुमति देता है। हालांकि, इस नियम में हमेशा एक निराशाजनक खामी रही है। समान लंबाई वाले दो फॉल्ट्स बहुत अलग आकार के भूकंप उत्पन्न कर सकते हैं, जिनमें ऊर्जा का अंतर छह गुना तक हो सकता है। दशकों तक, इस विसंगति को 'रैंडम नॉइज़' (यादृच्छिक शोर) माना जाता रहा, जिसे हमारे शहरों के लिए सबसे खराब स्थिति का अनुमान लगाने में एक अपरिहार्य अनिश्चितता के रूप में देखा जाता था।
एक नया अध्ययन इस विचार को चुनौती देता है कि यह भिन्नता यादृच्छिक है। शोधकर्ताओं ने खोजा है कि पृथ्वी की पपड़ी के हिलने की गति ही इस पहेली की गायब कड़ी है। प्रमुख भूकंपों के एक वैश्विक कैटलॉग का विश्लेषण करके और हजारों वर्षों में फॉल्ट्स के व्यवहार के विस्तृत कंप्यूटर सिमुलेशन चलाकर, टीम ने पाया कि धीमी गति से चलने वाले फॉल्ट्स, तेज गति वाले फॉल्ट्स की तुलना में काफी बड़े भूकंप उत्पन्न करते हैं, भले ही वे समान दूरी तक टूटते हों। यह निष्कर्ष बताता है कि भूकंप के खतरे का आकलन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले मानक नियम मध्य एशिया जैसे स्थिर महाद्वीपीय आंतरिक क्षेत्रों में भूकंप के संभावित आकार को व्यवस्थित रूप से कम आंकते हैं।
यह जांच मंगोलिया के 20वीं सदी के महान भूकंपों को देखने से शुरू हुई। ये विशाल घटनाएं, जिनमें से कुछ की तीव्रता 8.4 तक पहुंच गई थी, उन फॉल्ट्स पर फटी थीं जो प्रति वर्ष एक मिलीमीटर से भी कम की अत्यंत धीमी गति से चलते हैं। इसके विपरीत, कैलिफोर्निया का प्रसिद्ध सैन एंड्रियास फॉल्ट लगभग 30 मिलीमीटर प्रति वर्ष की दर से चलता है, फिर भी इसके प्रमुख भूकंप अक्सर अपनी रप्चर लेंथ (दरार की लंबाई) के अनुपात में छोटे होते हैं। जब शोधकर्ताओं ने पचास ऐतिहासिक भूकंपों को उनकी रप्चर लेंथ के विरुद्ध प्लॉट किया, तो एक स्पष्ट पैटर्न उभर कर आया। पांच मिलीमीटर प्रति वर्ष से कम गति से चलने वाले फॉल्ट्स ने वैश्विक औसत की तुलना में लगातार उच्च परिमाण के भूकंप उत्पन्न किए। यह अंतर काफी बड़ा था: एक लंबी दरार के लिए, परिमाण आधा यूनिट अधिक हो सकता है, जो ऊर्जा के छह गुना वृद्धि के बराबर है।
यह समझने के लिए कि ऐसा क्यों होता है, वैज्ञानिकों ने भौतिकी-आधारित सिमुलेशन का सहारा लिया जो एक फॉल्ट के जीवन चक्र की नकल करते हैं। उन्होंने दो अलग-अलग वातावरणों का मॉडल तैयार किया: मंगोलिया महाद्वीप का ठंडा, कठोर आंतरिक भाग और सैन एंड्रियास फॉल्ट की गर्म, अधिक सक्रिय सीमा। सिमुलेशन ने आकार के अंतर के दो पूरक कारणों का खुलासा किया। पहला, मंगोलिया में धीमी गति का अर्थ है कि भूकंपों के बीच का समय बहुत लंबा होता है। यह विस्तारित अवधि फॉल्ट को "हील" (ठीक होने) और महत्वपूर्ण रूप से मजबूत होने की अनुमति देती है, जिससे टूटने से पहले बहुत उच्च स्तर का तनाव (स्ट्रेस) जमा हो जाता है। जब यह टूटता है, तो इस संचित ऊर्जा का विमोचन कहीं अधिक हिंसक होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक बड़ा स्लिप और एक बड़ा भूकंप आता है।
दूसरा, चट्टान का तापमान एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। मंगोलिया के नीचे स्थित ठंडी लिथोस्फीयर (स्थल मंडल) भूकंप उत्पन्न करने वाली भंगुर परत को बहुत गहराई तक—लगभग 24 किलोमीटर तक—विस्तारित होने देती है, जबकि गर्म सैन एंड्रियास फॉल्ट में यह परत लगभग 14 किलोमीटर पर पतली हो जाती है। एक गहरी परत का मतलब है कि चट्टान का एक बड़ा सतही क्षेत्र टूटने के लिए उपलब्ध है। जब एक फॉल्ट टूटता है, तो वह केवल एक रेखा के साथ नहीं फिसलता; वह चट्टान के त्रि-आयामी आयतन में फट जाता है। गहरी रप्चर ज़ोन और लंबे समय तक हीलिंग से प्राप्त अतिरिक्त मजबूती का संयोजन इन धीमी गति वाले फॉल्ट्स को उनकी लंबाई के सुझाव से कहीं अधिक बड़े भूकंप उत्पन्न करने की अनुमति देता है।
शोधकर्ताओं ने भूकंप चक्रों के तीन-आयामी कंप्यूटर मॉडल चलाकर इस विचार का परीक्षण किया। इन सिमुलेशन में, मंगोलिया की धीमी दर से चलने वाले फॉल्ट ने न केवल गहरा रप्चर पैदा किया बल्कि एक समान लंबाई के लिए टूटने वाले सैन एंड्रियास दर वाले फॉल्ट की तुलना में लगभग छह गुना अधिक ऊर्जा भी छोड़ी। मॉडलों ने पुष्टि की कि धीमा लोडिंग रेट प्राथमिक चालक है, जो फॉल्ट को उच्च घर्षण शक्ति की स्थिति में जमा होने की अनुमति देता है, जो तेजी से चलने वाली सीमाओं पर संभव ही नहीं है। हालांकि गहरा रप्चर ज़ोन आकार में योगदान देता है, लेकिन विस्तारित हीलिंग समय प्रमुख कारक है, जो एक धीमी, शक्तिशाली स्प्रिंग की तरह कार्य करता है जिसे अपनी तनी हुई शक्ति को छोड़ने से पहले सदियों तक खिंचने दिया जाता है।
इस खोज के भूकंपीय जोखिम के आकलन के लिए गहरे निहितार्थ हैं। वर्तमान खतरा मॉडल अक्सर फॉल्ट की लंबाई को भूकंप के परिमाण में बदलने के लिए एक एकल, सार्वभौमिक सूत्र का उपयोग करते हैं, एक ऐसी विधि जो तेज गति वाली प्लेट सीमाओं के लिए तो ठीक काम करती है लेकिन महाद्वीतों के धीमे, स्थिर आंतरिक भागों के लिए विफल हो जाती है। टेक्टोनिक लोडिंग की गति को नजरअंदाज करके, ये मॉडल मंगोलिया, तिब्बती पठार और अन्य महाद्वीपीय आंतरिक क्षेत्रों के फॉल्ट्स के लिए अधिकतम संभावित भूकंप के आकार को व्यवस्थित रूप से कम आंकते हैं। अध्ययन बताता है कि इन धीमी गति वाले फॉल्ट्स के लिए, सबसे बड़ा संभावित भूकंप पहले की तुलना में काफी बड़ा हो सकता है।
ये निष्कर्ष केवल मंगोलिया के चरम मामलों पर लागू नहीं होते हैं। शोध इंगित करता है कि लोडिंग स्पीड और भूकंप के आकार के बीच का संबंध एक निरंतर स्पेक्ट्रम है। जैसे-जैसे फॉल्ट की गति धीमी होती है, भूकंप का संभावित आकार बढ़ता जाता है। इसका अर्थ है कि किसी भी फॉल्ट के खतरे के आकलन में उसकी विशिष्ट लोडिंग दर पर विचार किया जाना चाहिए। सबसे धीमी गति वाले फॉल्ट्स के लिए, जिनका पुनरावृत्ति अंतराल हजारों वर्षों का हो सकता है, एक विशाल, उच्च-परिमाण की घटना की संभावना वास्तविक और मापने योग्य है। टेक्टोनिक मूवमेंट की गति को स्केलिंग लॉ (पैमाने के नियमों) में शामिल करके, वैज्ञानिक अपने अनुमानों को परिष्कृत कर सकते हैं, जिससे पृथ्वी की सबसे धीमी गति से फटने वाली दरारों से उत्पन्न खतरे की अधिक सटीक तस्वीर मिल सके। अध्ययन का निष्कर्ष है कि भूकंप का आकार केवल इस बात का मामला नहीं है कि फॉल्ट कितना लंबा है, बल्कि यह इस बात का प्रतिबिंब भी है कि वह टूटने के लिए कितने समय से इंतजार कर रहा है।
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