Au niveau régional et mondial, l'occurrence de grands tremblements de terre peu profonds semble suivre un modèle mathématique appelé l'escalier du diable, où des groupes d'événements sismiques sont séparés par de longs mais irréguliers intervalles de calme sismique.

Le constat publié dans le Bulletin de la Société sismologique d'Amérique diffère du modèle prédit par la modélisation classique des tremblements de terre qui suggère que les tremblements de terre se produiraient périodiquement ou quasi-périodiquement sur la base des cycles d'accumulation et de libération de contraintes tectoniques. En réalité, dit Yuxuan Chen de l'Université du Missouri, Colombie, et collègues, les grandes séquences sismiques périodiques sont relativement rares.

Les chercheurs notent que leurs résultats pourraient avoir des implications pour l'évaluation des risques sismiques. Par exemple, ils ont constaté que ces grandes séquences sismiques (ceux avec des événements de magnitude 6,0 ou plus) sont "plus éclatées" que prévu, ce qui signifie que le regroupement des tremblements de terre dans le temps entraîne une probabilité plus élevée de répétition des événements sismiques peu de temps après un grand tremblement de terre. L'écart irrégulier entre les sursauts d'événements rend également plus difficile la prévision d'un temps de récurrence moyen entre les grands séismes.

Les catalogues des sismologues pour les grands tremblements de terre dans une région peuvent inclure trop peu de tremblements de terre sur une période trop courte pour capturer l'ensemble du modèle d'escalier, ce qui rend « difficile de savoir si les quelques événements d'un catalogue se sont produits au sein d'un amas de séismes ou ont couvert à la fois des amas et des intervalles de repos, " Chen et ses collègues ont noté.

« Pour cette même raison, nous devons être prudents lors de l'évaluation d'un événement « en retard » simplement parce que le temps mesuré à partir de l'événement précédent a dépassé un « temps de récurrence moyen » basé sur un catalogue incomplet, " ont-ils ajouté.

L'escalier du diable, parfois appelée fonction de Cantor, est une fractale démontrée par des systèmes dynamiques non linéaires, dans lequel un changement dans n'importe quelle partie pourrait affecter le comportement de l'ensemble du système. Dans la nature, le motif peut être trouvé dans les séquences de sédimentation, les changements dans les taux de soulèvement et d'érosion et les inversions du champ magnétique terrestre, entre autres exemples.

Le doctorat de Chen le conseiller Mian Liu a eu une introduction inhabituelle à l'escalier du diable. "Je suis tombé sur ce sujet il y a quelques années lorsque j'ai lu l'étude de deux chercheurs de l'UCLA sur le modèle temporel d'un tueur en série notoire, Andreï Chikatilo, qui a tué au moins 52 personnes de 1979 à 1990 dans l'ex-Union soviétique, " expliqua-t-il. " Le schéma temporel de ses meurtres est un escalier du diable. Les chercheurs essayaient de comprendre comment fonctionnait l'esprit du criminel, comment les neurones se stimulent mutuellement dans le cerveau. J'étais intrigué parce que j'ai réalisé que les tremblements de terre fonctionnent de la même manière, qu'une rupture de faille pourrait stimuler l'activité sur d'autres failles par transfert de contraintes."

"Conceptuellement, nous savons aussi que de nombreux grands tremblements de terre, qui impliquent la rupture de segments de faille multiples et variables dans chaque rupture, violer l'hypothèse de base du modèle des séismes périodiques, qui est basé sur l'accumulation et la libération répétées d'énergie sur un plan de faille donné, " ajouta Liu.

Les facteurs contrôlant les événements groupés sont complexes, et pourrait impliquer le stress qui stimule un tremblement de terre, modifications des propriétés de frottement et transfert de contraintes entre failles ou segments de failles lors d'une rupture, entre autres facteurs, a déclaré Gang Luo de l'Université de Wuhan. Il a noté que les intervalles semblent être inversement liés au taux de déformation tectonique de fond pour une région.