Un cutremur poate fi prezis

Sursa: Manana Kachakhidze, Nino Kachakhidze-Murphy (2022). An Earthquake Can Be Predicted, https://doi.org/10.48550/arXiv.2205.06592 (Rezumat)

 

Articolul „An Earthquake Can Be Predicted”, semnat de Manana Kachakhidze și Nino Kachakhidze-Murphy, susține că seismele moderate și puternice pot fi prezise prin monitorizarea radiațiilor electromagnetice de foarte joasă și joasă frecvență, VLF/LF, considerate de autoare drept un „precursor adevărat” al cutremurelor. Ideea centrală este că, în perioada de pregătire a unui seism, în zona focală se produce un proces de formare treptată a faliei principale, iar acest proces generează emisii electromagnetice detectabile înainte de producerea cutremurului.

Autoarele pornesc de la observația că, înaintea unor cutremure, au fost semnalate mai multe tipuri de anomalii geofizice: variații ale câmpului geomagnetic, ale curenților telurici, ale ionosferei, ale câmpului electric atmosferic, emisii infraroșii sau modificări ale conținutului total de electroni. Totuși, ele consideră că majoritatea acestor fenomene sunt doar indicatori ai procesului seismic, deoarece nu pot descrie direct și cantitativ formarea faliei și nici nu permit determinarea simultană a celor trei parametri esențiali ai predicției: magnitudinea, epicentrul și momentul producerii cutremurului.

În viziunea articolului, radiațiile electromagnetice VLF/LF se disting tocmai prin faptul că ar reflecta direct evoluția faliei. Modelul teoretic invocat leagă frecvența emisiei electromagnetice de dimensiunea liniară a corpului emitent, identificat cu falia în formare. Relația folosită este de tipul ω = βc/l, unde frecvența este invers proporțională cu lungimea faliei. Pe măsură ce fisurile mici apar, se dezvoltă și se unesc într-o falie principală, frecvența radiațiilor ar trebui să scadă, trecând de la domeniul MHz către kHz. Această evoluție este interpretată ca o semnătură fizică a procesului de pregătire a cutremurului.

Articolul corelează această interpretare cu modelul geologic al formării instabile, în avalanșă, a faliei. În prima etapă apar microfisuri haotice, reversibile, asociate cu emisii în domeniul MHz. În etapa a doua, microstructurile devin mai orientate, procesul devine ireversibil, iar fisurile încep să se unească, ceea ce ar produce o scădere treptată a frecvenței. În etapa a treia, fisurile mai mari se reunesc într-o falie principală, proces asociat cu frecvențe în domeniul kHz. Înaintea seismului propriu-zis, după formarea faliei, poate apărea o perioadă de „tăcere” electromagnetică, când emisiile slăbesc puternic sau dispar, deoarece sistemul așteaptă acumularea finală a tensiunii tectonice necesare ruperii.

Pentru susținerea modelului, autoarele discută cazul cutremurului de la L’Aquila din 2009, unde au fost raportate anomalii electromagnetice înaintea seismului. Pornind de la o frecvență observată de aproximativ 20 kHz, ele calculează o lungime a faliei de circa 15 km, apropiată de estimările seismologice publicate, și derivă o magnitudine de aproximativ 6,1, comparabilă cu magnitudinea evenimentului. Acest exemplu este folosit pentru a argumenta că frecvența radiațiilor electromagnetice poate indica dimensiunea faliei și, implicit, magnitudinea unui cutremur iminent.

Un alt exemplu analizat este cutremurul din Creta din 25 mai 2016, cu magnitudinea 5,6. Autoarele examinează retrospectiv datele rețelei europene INFREP, care monitorizează mai multe canale de frecvență VLF/LF. Ele identifică două canale active, dintre care canalul de 37.500 Hz este considerat cel mai relevant pentru procesul de pregătire a cutremurului. Potrivit calculelor lor, procesul de formare în avalanșă a faliei ar fi început cu 19 zile înainte de seism, iar perioada de „tăcere” electromagnetică ar fi apărut cu aproximativ două zile înainte de producerea cutremurului. Magnitudinea estimată prin model este apropiată de magnitudinea reală a evenimentului.

Articolul propune și o distincție conceptuală între factori declanșatori, indicatori și precursori ai cutremurelor. Factorii declanșatori, precum mareele, variațiile atmosferice sau modificările nivelului apei în rezervoare, pot influența momentul ruperii atunci când sistemul tectonic este deja aproape de pragul critic. Indicatorii sunt câmpuri fizice care se modifică anormal în timpul pregătirii seismului, dar nu descriu direct formarea faliei. Precursorul adevărat, în schimb, trebuie să fie generat chiar de procesul de formare a faliei și să permită monitorizarea cantitativă a evoluției acesteia. În această categorie, autoarele includ radiațiile electromagnetice VLF/LF.

Concluzia articolului este că monitorizarea atentă a acestor emisii ar putea permite determinarea magnitudinii prin calculul lungimii faliei, localizarea epicentrului prin metode de determinare a direcției sursei și estimarea timpului producerii cutremurului prin identificarea perioadei de „tăcere” electromagnetică. Autoarele afirmă că metoda ar fi aplicabilă mai ales cutremurelor continentale moderate și puternice, în timp ce pentru seismele slabe detectarea este mai dificilă, deoarece emisiile de frecvență mai înaltă se atenuează rapid. În ansamblu, articolul apără teza că, prin radiațiile electromagnetice VLF/LF, procesul de pregătire a cutremurului poate fi urmărit de la apariția microfisurilor până la formarea faliei principale, ceea ce ar face posibilă predicția seismelor cu o anumită precizie.