Thomas H. Heaton

El trabajo de Heaton se centra en comprender mejor la naturaleza de las sacudidas del suelo cerca de grandes terremotos. Para ello, se simulan los movimientos sísmicos de grandes terremotos mediante la propagación de ondas a través de modelos tridimensionales de la estructura terrestre. Estos modelos generan estimaciones realistas de los grandes desplazamientos (varios metros en pocos segundos) que se producen durante los grandes terremotos. Si bien las aceleraciones asociadas a estos grandes desplazamientos pueden no ser lo suficientemente grandes como para provocar el fallo de estructuras robustas de muros de corte, sí pueden causar deformaciones severas en edificios flexibles cuya resistencia ante grandes terremotos depende en gran medida de su ductilidad. El trabajo del grupo de Heaton en este campo se centra en investigar el comportamiento potencial de edificios con pórticos de acero resistentes a momento y edificios con aislamiento sísmico en grandes terremotos de zonas de subducción.

Heaton está particularmente interesado en comprender los orígenes del deslizamiento espacialmente heterogéneo en los terremotos. Existe evidencia convincente de que el deslizamiento en los terremotos y la tensión en la corteza terrestre son espacialmente heterogéneos, y posiblemente fractales. En su grupo se están explorando varios enfoques para comprender las propiedades dinámicas de este sistema. Uno de ellos es el modelado de elementos finitos en 3D para regiones de la corteza con rupturas que ocurren en planos de falla controlados por fricción dinámica, buscando las condiciones necesarias para mantener las características heterogéneas observadas de tensión y deslizamiento en ciclos sísmicos. Por otro lado, Heaton fue de los primeros en reconocer que la heterogeneidad en la corteza podía modelarse mediante modelos de tensores fractales en 3D para la tensión. Junto con Deborah E. Smith, generaron esos tensores de tensión fractales y los utilizaron para producir catálogos de ubicaciones de terremotos y mecanismos focales. Pudieron explicar varias observaciones de campo con este modelo. Además, el modelo predice que la resistencia de la corteza debería ser una propiedad dependiente de la escala, un tema que actualmente se está investigando con mayor profundidad en el grupo de Heaton.

Heaton inicialmente se interesó en la predicción de terremotos . Sin embargo, una de las implicaciones de su modelo de rupturas sísmicas, ahora aceptado, es que predecir cuándo ocurrirá un terremoto es muy difícil, si no imposible. Esto se debe a que no requiere que la tensión de fondo en el plano de falla sea uniformemente alta en todas partes para iniciar la ruptura, ya que las rupturas de tipo pulso pueden propagarse en tensiones de fondo relativamente bajas. ^{[ 2 ]} En consecuencia, las tensiones solo necesitan ser altas en ubicaciones aisladas que pueden no ser accesibles a la observación directa, ya que dichas ubicaciones no se conocen a priori. Sin embargo, el modo de ruptura de tipo pulso tiene un mérito inherente; implica que el deslizamiento en cualquier punto cesa en un corto período de tiempo después del paso del frente de ruptura en esa ubicación y mucho antes de que termine todo el terremoto. Dado que existen relaciones de escala entre el deslizamiento y la longitud total de la ruptura, el modelo tipo pulso implica que podría ser posible predecir, al menos de forma probabilística, la duración de la ruptura sísmica una vez registrados los valores de deslizamiento en ciertos puntos. Además, este modelo permite obtener información sobre los valores finales de deslizamiento poco después del inicio de la ruptura. Esto abre nuevas perspectivas en el campo de las alertas sísmicas tempranas. El sismólogo virtual , una técnica innovadora de alerta temprana de terremotos, es un ejemplo de los logros del grupo de Heaton en este campo.