Lake Erie-skælv udløst af skiftende vandstand? Undersøgelse finder ingen rygende pistol, opfordrer til yderligere forskning

En ny undersøgelse ledet af forskere ved University at Buffalo undersøger en række små jordskælv mellem 2011 og 2015 i nærheden af ​​Lake Erie, der skabte bekymring, givet deres nærhed til atomkraftværket i Perry, Ohio, og anden nærliggende infrastruktur. Undersøgelsen finder, at mens væskeændringer i søen eller regionale hævninger kunne have spillet en rolle i at forårsage jordskælvene, er der ikke nok beviser til at identificere en enkelt medvirkende faktor.

Undersøgelsen er publiceret i tidsskriftet Seismological Research Letters.

Jordskælvene fandt sted i Lake Eries centrale bassin nær Conneaut, Ohio; to af jordskælvene registrerede en styrke på 4,0, mens resten var mindre. Mens mindre jordskælv ikke er ualmindelige i det nordøstlige USA, var dette den første sværm af jordskælv, der vides at have fundet sted nær Lake Erie, hvor sådan aktivitet var blevet betragtet som sjælden eller ikke-eksisterende.

Forskerne gennemgik oprindeligt mere end 25 geologiske og geofysiske datasæt for at undersøge, om jordskælvene kunne tilskrives allerede eksisterende forkastninger, saltstrukturer eller andre underjordiske formationer under søen. For at teste sandsynligheden for væskeinduceret seismicitet, kørte de to typer modellering - en for at forstå reaktionen af ​​jordmaterialer nær jordskælvene på forskellige trykændringer, og en anden for at simulere spændingsændringerne i området, hvor nogle af simuleringerne bl.a. poretrykket stiger eller falder.

For bedre at begrænse deres modeller installerede forskerne også seks instrumenter på søbunden og registrerede seismisk aktivitet i næsten ni måneder. Baseret på dataene fra de nye instrumenter ser jordskælvene ud til at være koncentreret nær en nord-sydlig trendzone, der strækker sig 20 kilometer syd fra nærheden af ​​Elk Creek, Ontario.

Undersøgelsen fandt ingen beviser for nogen specifikke fejl, saltstrukturer eller underjordiske svaghedszoner på dybder i overensstemmelse med jordskælvets placeringer, der kunne være blevet genaktiveret af trykændringer.

"Jordskælvssekvensen er stadig uforklarlig, men vi kan begrænse nogle af dens karakteristika," sagde studiets hovedforfatter Yajing Liu, en forsker ved universitetet ved Buffalo College of Arts and Sciences 'afdeling for geologi. "Fremtidige undersøgelser vil drage fordel af at overvåge yderligere lokal seismicitet og installere et seismisk array i Lake Erie for bedre at lokalisere jordskælvene."

Selvom der ikke er kendte aktive fejl i Lake Erie-bassinet, der kunne have forårsaget jordskælvene, siger forskerne, at det er muligt, at der stadig er uopdagede fejl, der er i stand til at producere små jordskælv.

Forskerne siger, at deres undersøgelse viser, at væskerelaterede processer ikke kan udelukkes som en potentiel årsag til jordskælvene, selvom det er udfordrende at bevise forbindelsen. En mulighed, siger de, er, at søens vandstand kan have indflydelse.

Lake Erie er en lavvandet sø med en maksimal vanddybde på 64 meter. Dens vandstand svinger naturligt, med søniveau rekorder, der går tilbage til begyndelsen af ​​1900-tallet. I våde år stiger vandstanden, hvilket oversvømmer regionens vådområder og øger vægten af ​​vandsøjlen i dybe dele af søen. Denne ekstra vægt kan øge væsketrykket i underjordiske formationer. Derudover bemærker forskerne, at tidspunktet for jordskælvene - mellem december og februar - er i overensstemmelse med de historiske maksimale søniveauer, der har tendens til at forekomme i den sene vinter.

"I betragtning af den store volumenændring i Lake Erie, kan selv en relativt lille ændring i søniveau skabe en betydelig ændring i belastning og porevæsketryk," sagde medforfatter Hao Zhang, professor i geologi ved UB College of Arts and Sciences.

Selvom jordskælvene var små, siger forskerne, at sekvensen var tilstrækkelig stor til at kunne mærkes over et bredt område. 2012-skælvet nåede et intensitetsniveau V, som er stærkt nok til at forårsage skader på ældre eller dårligt konstruerede bygninger, og 2014-skælvet nåede et intensitetsniveau IV. Forskerne peger på, at disse intensiteter kan være højere, hvis der er bygninger baseret på bløde sedimenter på søbredden.

"I nærheden af ​​Lake Erie er der Perry-atomkraftværket og, mere tæt, vindmøller bygget i søen," sagde Zhang. "Selvom disse infrastrukturfunktioner er designet til at rumme større jordskælv, er fremtidige undersøgelser om seismicitet i denne region berettiget for at afbøde enhver risiko."