पेपर में, रुबिनो और उनके सह-लेखक नादिया लापुस्तालॉरेंस ए। हैनसन, जूनियर, मैकेनिकल इंजीनियरिंग और भूभौतिकी के प्रोफेसर, और एरेस रोसाकिसोएरोनॉटिक्स और मैकेनिकल इंजीनियरिंग के थियोडोर वॉन कार्मन प्रोफेसर बताते हैं कि तथाकथित “स्थिर” या “रेंगने” दोष वास्तव में बड़े टूटने के लिए प्रतिरक्षा नहीं हैं, जैसा कि पहले संदेह था। इस तरह के दोष तब होते हैं जब टेक्टोनिक प्लेट्स बड़े भूकंप उत्पन्न किए बिना धीरे-धीरे एक-दूसरे से पीछे हटते हैं (उदाहरण के लिए, मध्य कैलिफ़ोर्निया में सैन एंड्रियास फॉल्ट का वर्तमान में रेंगने वाला खंड)।

इसके बजाय, रॉक गॉज का एक जटिल व्यवहार है। यह सबसे पहले टूटने, ऊर्जा को अवशोषित करने और इसकी प्रगति को अवरुद्ध करने में बाधा के रूप में कार्य करता है। लेकिन, जब प्लेटें एक-दूसरे को पर्याप्त उच्च वेग से खिसकाती हैं, तो रॉक गॉज इंटरफ़ेस कमजोर हो जाता है और नाटकीय रूप से दो प्लेटों के बीच घर्षण को कम कर देता है, जिससे भूकंप फिर से उभर आता है। इस प्रक्रिया को “पुनर्न्यूक्लियेशन” के रूप में जाना जाता है।

“रॉक-घर्षण प्रयोगों के पिछले समृद्ध शरीर के आधार पर, हम जानते हैं कि रॉक गॉज या तो गलती पर्ची के साथ मजबूत हो सकता है और एक बाधा के रूप में कार्य कर सकता है, या कमजोर हो सकता है और भूकंप के टूटने को बढ़ावा दे सकता है,” लापुस्टा कहते हैं। “हालांकि, इन व्यवहारों को आम तौर पर अलग-अलग गलती स्थानों पर कमजोर और मजबूत होने के साथ अंतरिक्ष में अलग माना जाता है। हमारे प्रयोग दिखाते हैं कि गतिशील टूटने के समय के दौरान, एक ही पर्ची घटना के दौरान ये व्यवहार एक ही गलती स्थानों पर कैसे गठबंधन कर सकते हैं, जिससे रुक-रुक कर फिसलन होती है और संभावित रूप से एक भूकंप-प्रवण क्षेत्र में एक गलती बाधा बन जाती है।”

प्रकृति अध्ययन भूकंपीय गतिविधि के लिए रॉक गॉज, एक माइक्रोमीटर के आकार की दानेदार सामग्री की भूमिका और प्रतिक्रिया की पड़ताल करता है। भूकंप के प्रसार पर रॉक गॉज के प्रभाव का अनुकरण करने के लिए, टीम ने कैल्टेक की तथाकथित भूकंपीय पवन सुरंग का उपयोग किया, जिसकी स्थापना रोसाकिस और पूर्व कैल्टेक सीस्मोलॉजिकल लेबोरेटरी निदेशक हिरो कानामोरी, जॉन ई। और हेज़ल एस। स्मिट्स, भूभौतिकी, एमेरिटस के प्रोफेसर द्वारा की गई थी। यह सुविधा, 1999 से अस्तित्व में है, इंजीनियरों और वैज्ञानिकों को छोटे पैमाने पर बड़े भूकंपों का अध्ययन करने की अनुमति देती है।

भूकंप का अनुकरण करने के लिए, टीम ने पहले एक प्रकार के प्लास्टिक के आधे पारदर्शी मीटर-आकार के ब्लॉक को काट दिया, जिसे होमालाइट कहा जाता है। Homalite के थोक गुण दसियों सेंटीमीटर व्यास के छोटे नमूनों के भीतर गतिशील टूटना न्यूक्लियेशन को सक्षम करते हैं; चट्टान में इन प्रभावों का अध्ययन करने के लिए ऐसे नमूनों की आवश्यकता होगी जो दसियों मीटर आकार के हों।

शोधकर्ताओं ने तब होमालाइट के दो हिस्सों को उच्च दबाव और कतरनी (ऐसी स्थिति जिसमें दो हिस्सों को विपरीत दिशाओं में एक दूसरे के खिलाफ स्लाइड करना चाहते हैं) के तहत रखा, टेक्टोनिक दबाव का अनुकरण जो धीरे-धीरे एक गलती रेखा के साथ बनता है। टुकड़ों के बीच, महीन दाने वाले क्वार्ट्ज पाउडर को फॉल्ट गॉज के लिए स्टैंड-इन के रूप में एम्बेड किया गया था। इसके बाद, टीम ने दो हिस्सों के बीच एक छोटा तार फ्यूज लगाया; इसका स्थान भूकंप का “उपरिकेंद्र” था जिसे उन्होंने अनुकरण करने की योजना बनाई थी। जैसे-जैसे नकली भूकंप आगे बढ़ा, हाई-स्पीड इमेजिंग तकनीक का उपयोग इसके विकास को रिकॉर्ड करने के लिए किया गया, एक समय में एक सेकंड का दस लाखवां हिस्सा।

“1990 के दशक के उत्तरार्ध में, जब हम ‘सीस्मोलॉजिकल विंड टनल’ डिजाइन कर रहे थे, तो हम कभी भी घर्षण भूकंप स्रोत प्रक्रियाओं से संबंधित भौतिक घटनाओं के इतने समृद्ध स्पेक्ट्रम की खोज में इसकी सफलता की कल्पना नहीं कर सकते थे और इस तरह की घटनाओं को समझाने के लिए सख्ती से बढ़ाया जा सकता था। प्राकृतिक भूकंप का व्यवहार दुनिया भर में बड़े पैमाने पर अलग-अलग लंबाई के पैमाने पर होता है,” रोसाकिस कहते हैं। “यह यांत्रिकी के अनुशासन की जबरदस्त शक्ति का एक वसीयतनामा है।”

इसके बाद, टीम रॉक गेज के घर्षण व्यवहार पर तरल पदार्थों के प्रभावों का अध्ययन करने की योजना बना रही है, जो पृथ्वी की पपड़ी में स्वाभाविक रूप से मौजूद हैं।

प्रकृति कागज का शीर्षक है “गतिशील रूप से कमजोर फॉल्ट गॉज में आंतरायिक प्रयोगशाला भूकंप।” इस शोध को नेशनल साइंस फाउंडेशन (एनएसएफ), यूएस जियोलॉजिकल सर्वे, एनएसएफ-आईयूसीआरसी कार्यक्रम द्वारा कैलटेक सेंटर फॉर जियोमैकेनिक्स एंड मिटिगेशन ऑफ जियोहाजर्ड्स (जीएमजी) और दक्षिणी कैलिफोर्निया भूकंप केंद्र (एससीईसी) द्वारा वित्त पोषित किया गया था।