Žemės drebėjimas dažniausiai primena užtrauktuko prasivėrimą: plyšys atsiranda viename taške ir ima sklisti išilgai lūžio, o teritorijai už jo lieka tik atlaikyti sklindančias seismines bangas. Tačiau seismologai kartais stebi reiškinį, kuris šią įprastą tvarką apverčia. Plyšys gali staiga pakeisti kryptį ir grįžti tuo pačiu keliu atgal – tarsi kas nors atsuktų laiką, nors pati „juosta“ ir toliau intensyviai dreba. Šis reiškinys vadinamas bumeranguojančiu žemės drebėjimu (angl. boomerang earthquake): tai tas pats įvykis, tik su antriniu plyšio frontu, judančiu atgal.
Naujausi tyrimai rodo, kad tokiam „apsisukimui“ visai nereikia sudėtingo geologinio labirinto su daugybe atšakų, posūkių ar lūžių sankirtų. Kartais pakanka ir paprasto, iš pirmo žvilgsnio net nuobodaus lūžio – net tokio, kuris žemėlapyje atrodo kaip beveik tiesi linija.
Kas iš tikrųjų yra „bumerangas“ ir kodėl žala gali didėti, jei tai vis dar vienas drebėjimas?
Svarbiausia suprasti, kad kalbama apie tą patį seisminį įvykį, o 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 vietovės, kurias plyšys ką tik praėjo, labai greitai gali gauti dar vieną energijos porciją.
Plyšio sklidimo kryptis gali sustiprinti drebėjimą toje pačioje „judėjimo“ kryptyje – tai vadinamasis kryptingumo efektas. Jei plyšys pirmiausia sklinda viena kryptimi, o paskui grįžta atgal, situacija tampa gerokai sudėtingesnė už vadovėlinę schemą. Atsiranda keli energijos „impulsai“, kelios stiprių smūgių fazės ir sudėtingesnis galimos žalos pasiskirstymas – ir visa tai be poreikio pridėti dar vieną atskirą seisminį įvykį laike.
Mokslininkai išskiria sąlygų rinkinį, kurioms susiklosčius bumeranguojantis plyšys gali susiformuoti net ir paprastame lūžyje. Pirma, plyšimas turi būti vienakryptis: prasidėti netoli vieno lūžio galo ir daugiausia sklisti viena kryptimi, o ne simetriškai į abi puses. Antra, lūžis turi būti pakankamai ilgas, kad plyšys spėtų pasiekti sritis, kuriose įtempiai pasiskirstę kitaip. Trečia – ir čia slypi mechanizmo esmė – būtina 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 sklidęs plyšys sukuria savotišką „lūžimo efektą“: slydimas kuriam laikui sulėtėja, trintis padidėja, o realiai vienu metu ima slysti tik siauras lūžio ruožas.
Tai sukelia įdomią pasekmę. Sritis „už“ plyšio fronto tarsi nustoja slysti – ją tarytum kas pristabdo – tačiau joje vis dar išlieka didelis mechaninis įtempis, galintis vėl inicijuoti slydimą. Dėl to gali susiformuoti antrinis frontas, kuris „užpildo“ slydimo spragas, judėdamas atgal, palyginti su pradinio plyšio kryptimi.
Tyrimų autoriai pabrėžia: jei plyšio sugrįžimui reikalingas pakankamai didelis sklidimo atstumas, tai gali reikšti, kad dideli žemės drebėjimai turi kokybiškai kitokius plyšimo „režimus“ nei mažesni. Skiriasi ne tik išskiriamos energijos kiekis ar paveiktas plotas – kitaip elgiasi pats uolienų irimo bei slydimo procesas.
Tai šiek tiek primena gaisrą. Maža ugnis ir didelis gaisras skiriasi ne vien mastu: didelis gaisras geba 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 paties drebėjimo metu.
Ar tai jau yra buvę? Turime kelias užuominas
Mokslinėje literatūroje ir stebėjimų duomenyse jau fiksuota atvejų, rodančių galimą plyšio krypties pasikeitimą. Tarp jų minimi 2016 m. žemės drebėjimas Romantšo lūžyje Atlanto vandenyne ir 2021 m. įvykis Taitungo regione.
Kartu mokslininkai atkreipia dėmesį į ne itin malonią aplinkybę: daugelis standartinių metodų, taikomų plyšio sklidimui aprašyti, gali būti nepakankamai jautrūs atgal judantiems frontams. Tai primena bandymą atskirti antrą dainos priedainį, kai muzikos klausaisi pro sieną: jauti struktūrą, bet ne visada aiškiai išgirsti atskiras dalis.
Išvada paprasta: jei toks mechanizmas įmanomas esant gana įprastoms sąlygoms, tuomet bumeranguojantys plyšiai galėjo vykti gerokai dažniau, nei iki šiol manyta – mes tiesiog ne visada pajėgiame juos patikimai identifikuoti.
Net ir paprasti, „brandūs“ lūžiai didelių įvykių metu nebūtinai elgiasi paprastai. Jei bumeranguojantis plyšys yra reali galimybė, vertinant seisminę riziką verta įtraukti scenarijus, kuriuose dalis teritorijos patiria ne vieną, o kelias trumpas, bet intensyvias drebėjimo fazes, atsirandančias vien dėl paties plyšimo proceso dinamikos.
