Le simulazioni numeriche hanno individuato la fonte dei segnali acustici emessi dalle faglie sollecitate nelle macchine sismiche di laboratorio. Il lavoro spiega ulteriormente la fisica che guida le faglie geologiche, conoscenze che un giorno potrebbero consentire di prevedere con precisione i terremoti.

"Precedenti studi di apprendimento automatico hanno scoperto che i segnali acustici rilevati da una faglia sismica possono essere utilizzati per prevedere quando si verificherà il prossimo terremoto, " ha detto Ke Gao, geofisico computazionale nel gruppo di geofisica del Los Alamos National Laboratory. "Questo nuovo lavoro di modellazione ci mostra che il collasso delle catene di stress all'interno della sgorbia del terremoto emette quel segnale in laboratorio, indicando meccanismi che potrebbero essere importanti anche sulla Terra." Gao è l'autore principale dell'articolo, "Dalle catene di stress alle emissioni acustiche, " pubblicato oggi in Lettere di revisione fisica e selezionato come "Suggerimento della redazione".

Le catene di sollecitazione sono ponti composti da grani che trasmettono sollecitazioni da un lato all'altro di un blocco di faglia.

Gao lavora su un team di Los Alamos che ha identificato il segnale acustico predittivo nei dati provenienti sia dai terremoti di laboratorio che dalle regioni megathrust del Nord America, Sud America e Nuova Zelanda. Il segnale indica con precisione lo stato di stress nel guasto, non importa quando viene letto il segnale.

"Utilizzando il modello numerico che abbiamo sviluppato a Los Alamos, esaminiamo e colleghiamo le dinamiche in un sistema granulare di fault gouge ai segnali rilevati su monitor remoti passivi, " Gao ha detto. La sgorbia del difetto è la base, materiale roccioso ghiaioso creato dalle sollecitazioni e dai movimenti di una faglia.

Per indagare sulla causa dei segnali acustici, il team ha condotto una serie di simulazioni numeriche su supercomputer utilizzando il codice sviluppato da Los Alamos HOSS (Hybrid Optimization Software Suite). Questo nuovo strumento numerico è una metodologia ibrida:il metodo combinato degli elementi finiti discreti. Unisce tecniche sviluppate con metodi a elementi discreti, descrivere le interazioni grano-grano; e con metodi agli elementi finiti, descrivere le sollecitazioni in funzione della deformazione all'interno dei grani e della propagazione delle onde lontano dal sistema granulare. Le simulazioni imitano accuratamente la dinamica dell'evoluzione delle faglie sismiche, come il modo in cui i materiali all'interno della sgorbia si macinano e si scontrano tra loro, e come le catene di sollecitazione si formano ed evolvono nel tempo attraverso le interazioni tra i materiali di sgorbia adiacenti.

Los Alamos ha finanziato un multimilionario, programma pluriennale costituito da esperimenti, modellazione numerica, e gli sforzi di apprendimento automatico per sviluppare e testare un approccio altamente innovativo per sondare il ciclo dei terremoti e, in particolare, per rilevare e localizzare guasti stressati che si avvicinano al fallimento.