Stressem sterowane wielofaultowe dynamiki pęknięć sekwencji trzęsień ziemi Kahramanmaraş 2023, Turcja

Dlaczego to podwójne trzęsienie ma znaczenie

W lutym 2023 r. dwa potężne trzęsienia ziemi uderzyły w południowo-wschodnią Turcję w odstępie zaledwie kilku godzin, zabijając dziesiątki tysięcy ludzi i dewastując całe miasta. Badanie stawia pozornie proste pytanie o wielkich konsekwencjach dla bezpieczeństwa publicznego: dlaczego dwa sąsiednie uskoki zerwały się tak szybko po sobie i czy drugie wydarzenie mogło stać się bardziej prawdopodobne wskutek pierwszego? Śledząc, jak naprężenia stopniowo narastały przez dwa stulecia, a następnie gwałtownie zmieniły się podczas wydarzeń z 2023 r., autorzy pokazują, jak jedno trzęsienie może przygotować i następnie odblokować drugie, przekształcając pojedynczą katastrofę w kaskadową sekwencję.

Długie pamięci ukryte w skałach

Trzęsienia ziemi nie pojawiają się znikąd. Każde z nich nieco przekształca pole naprężeń w skorupie, obciążając jedne uskoki i odciążając inne. Zespół odnowił wcześniejszy model tych zmian naprężeń dla wschodniej Turcji, aktualizując go o nowe zapisy historyczne, mapy uskoków i nowoczesną sejsmologię. Śledzili, jak naprężenie kumulowało się od serii dużych trzęsień zaczynając od 1822 r., obejmując zarówno nagłe impulsy podczas każdego zdarzenia, jak i powolne, pełzające korekty, które następowały głęboko w skorupie. Pozwoliło to oszacować, jak bardzo „uzbrojone” były różne odcinki uskoków na progu katastrofy 2023 r., na długo zanim ziemia zaczęła się trząść.

Pierwszy wstrząs: uskok gotowy do zerwania

Początkowe trzęsienie o magnitudzie 7,8 w Kahramanmaraş nie zaczęło się na głównym, dobrze znanym uskoku, lecz na mniejszym, pobliskim odcinku zwanym uskoku Narlı. Ich obliczenia pokazują, że ten uskok był stopniowo obciążany przez dwa stulecia, w szczególności przez wielkie trzęsienie z 1822 r. Gdy w końcu się zerwał, naprężenie w sąsiednim odcinku Pazarcık głównego uskok East Anatolian Fault już osiągnęło wysokie wartości. Pęknięcie Narlı dało kolejny impuls, podnosząc naprężenie jeszcze bardziej i pomagając przerzucić się pęknięciu na Pazarcık zaledwie sekundy później. Wzdłuż części tego odcinka naprężenia były wysokie i stosunkowo jednorodne — warunki, które z eksperymentów laboratoryjnych i modeli komputerowych wydają się sprzyjać niezwykle szybkiej, „nadprędkościowej” fali pęknięcia wyprzedzającej własne fale sejsmiczne, jak zaobserwowano na północny wschód. W przeciwieństwie do tego, na południowy zachód, gdzie wzór naprężeń był bardziej łatkawy i lokalnie nawet ujemny, pęknięcie poruszało się wolniej.

Bariera, cienie i drugie wielkie trzęsienie

Nie każdy pobliski uskok był gotów do załamania. Odcinek Amanos, który pękł po Pazarcık, początkowo leżał w tym, co autorzy opisują jako „cień” naprężeń, z częściami doświadczającymi obniżenia naprężenia na skutek wcześniejszych zdarzeń. Jednak skumulowany efekt pęknięć Narlı i Pazarcık odwrócił ten obraz, pozostawiając większość Amanos silnie obciążoną i umożliwiając postęp wolniejszego, podprędkościowego pęknięcia. Naprawdę zaskakująca historia dotyczy jednak trzęsienia o magnitudzie 7,6 w Elbistan, które nastąpiło dziewięć godzin później na innym, w przybliżeniu wschód–zachód biegnącym uskoku. Przed 2023 r. większość tego uskoku znajdowała się w niekorzystnym stanie, z takimi zmianami naprężeń, które raczej hamowałyby złamanie niż je sprzyjały.

Jak jedno trzęsienie odblokowało inne

Modele ujawniają, że główny wstrząs w Kahramanmaraş dramatycznie przekształcił warunki na uskoku Elbistan. Zamiast głównie przesuwać go na boki, pierwsze trzęsienie skutecznie „odzaciskowało” drugi uskok poprzez zmniejszenie siły zaciskającej, która trzymała go zamkniętym, o ponad dziesięć barów ciśnienia na rozległym obszarze. Mimo że wzrost siły ścinającej bocznej był umiarkowany, to zwolnienie siły zaciskającej, w połączeniu z subtelnymi zmianami średniego naprężenia kontrolującego ciśnienie płynów w skałach, przechyliło szalę. Autorzy sugerują, że płyny pękowe mogły przemieścić się w kierunku stref, gdzie skorupa była nieco rozciągnięta, dodatkowo osłabiając uskok. W rezultacie wcześniej niekorzystny uskok przekształcił się w taki, na którym nastąpiła dodatnia zmiana naprężeń, umożliwiając mu szybkie pęknięcie, znów z odcinkami poruszającymi się z prędkościami nadprędkościowymi.

Co to oznacza dla przyszłego ryzyka

Badanie konkluduje, że katastrofy z 2023 r. nie da się zrozumieć patrząc tylko na proste „luki sejsmiczne” ani rozpatrując każdy uskok oddzielnie. Zamiast tego długoterminowe obciążenie wynikające z historycznych trzęsień i krótkoterminowe zmiany wywołane przez duży wstrząs mogą łączyć się, tworząc złożone, kaskadowe awarie obejmujące wiele uskoków. Dla osób nietechnicznych kluczowym przesłaniem jest to, że jedno duże trzęsienie może po cichu przygotować grunt pod kolejne, przesuwając naprężenia i rozluźniając sąsiednie uskoki, nawet jeśli wcześniej wydawały się one stosunkowo bezpieczne. Rozpoznawanie i modelowanie tych ukrytych powiązań jest niezbędne, jeśli chcemy poprawić przewidywania trzęsień i lepiej przewidywać, kiedy pojedyncze duże zdarzenie może przemienić się w śmiertelne podwójne lub nawet reakcję łańcuchową.

Cytowanie: Nalbant, S.S., Uzunca, F., Main, I.G. et al. Stress-mediated multi-fault rupture dynamics of the 2023 Kahramanmaraş earthquake sequence, Türkiye. Sci Rep 16, 10705 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45723-7

Słowa kluczowe: wyzwalanie trzęsień ziemi, interakcje uskoków, naprężenie Coulomba, sekwencja Kahramanmaraş, zagrożenie sejsmiczne