トーマス・H・ヒートン

ヒートン氏の研究は、大地震付近における地盤振動の性質をより深く理解することを目的としている。すなわち、大地震による地盤振動を、3次元地盤構造モデルを通して波動を伝播させることでシミュレーションする。このモデルは、大地震で発生する大きな変位（数秒間に数メートル）を現実的に推定する。こうした大きな変位に伴う加速度は、強固な耐震壁構造の破壊を引き起こすほど大きくはないかもしれないが、大地震時の性能を延性に大きく依存する柔軟な建物では、深刻な変形を引き起こす可能性がある。ヒートン氏の研究グループは、この分野において、沈み込み帯で発生する大地震における鋼製モーメント抵抗フレーム構造の建物や免震構造の建物の潜在的な性能を調査することに重点を置いている。

ヒートンは、地震における空間的に不均一な滑りの起源を理解することに特に興味を持っている。地震における滑りと地殻内の応力は空間的に不均一であり、おそらくフラクタルであるという説得力のある証拠がある。彼の研究グループでは、このシステムの動的特性を理解するためにいくつかの手法が研究されている。その1つは、動的摩擦によって制御される断層面で破壊が発生する地殻領域を3D有限要素法でモデル化し、地震の周期における応力と滑りの観測された不均一な特性を維持するために必要な条件を探すことである。一方、ヒートンは、地殻の不均一性を応力の3Dフラクタルテンソルモデルでモデル化できることを最初に認識した人物の1人である。デボラ・E・スミスと共に、彼らはこれらのフラクタル応力テンソルを生成し、それを用いて地震の位置と震源メカニズムのカタログを作成した。彼らはこのモデルでいくつかの現場観測結果を説明することができた。また、このモデルは地殻の強度がスケールに依存する特性であると予測しており、この点は現在ヒートンの研究グループでさらに研究が進められている。

ヒートンは当初、地震予測に興味を持っていた。しかし、現在では受け入れられている彼のパルス状地震破壊モデルの含意の一つは、地震がいつ起こるかを予測することは不可能ではないにしても非常に難しいということである。これは、パルス状破壊は比較的低い背景応力でも伝播できるため、破壊を開始するために断層面上の背景応力がどこでも均一に高い必要はないからである。^{[ 2 ]}したがって、応力は孤立した場所でのみ高ければよく、それらの場所は事前に知られていないため、直接観測できない可能性がある。しかし、パルス状破壊モードには固有の利点がある。それは、どの地点でも、その場所での破壊前線の通過後、地震全体が停止するずっと前に、短時間のうちに滑りが停止することを意味する。滑りと総破壊長の間にはスケーリング関係が存在するため、パルス状モデルは、いくつかの地点での滑り値が記録されれば、少なくとも確率論的な意味で、地震の破壊がどのくらいの長さになるかを予測できる可能性を示唆しています。また、パルス状モデルでは、破壊開始直後に最終的な滑り値に関する情報を得ることができます。これは、地震早期警報の分野に新たな展望を開くものです。革新的な地震早期警報技術である仮想地震学者は、ヒートン氏のグループがこの分野で達成した成果の一例です。