Lær af jordskælv med langsom skridning

Ud for New Zealands kyst, der er et område, hvor jordskælv kan ske i slowmotion, da to tektoniske plader sliber forbi hinanden. Stillehavspladen bevæger sig under New Zealand med cirka 5 centimeter om året der, trækker den nordlige ende af øen ned, mens den bevæger sig. Hver 14. måned eller deromkring, grænsefladen glider langsomt, frigive stress, og jorden kommer tilbage.

I modsætning til typiske jordskælv, der brister i løbet af sekunder, disse slow-slip begivenheder tager mere end en uge, skabe et ideelt laboratorium til at studere fejladfærd langs den lavvandede del af en subduktionszone.

I 2015, Spahr Webb, Jerome M. Paros Lamont forskningsprofessor i observationsfysik ved Lamont-Doherty Earth Observatory, og et internationalt team af kolleger blev de første til at fange disse langsomt glidende jordskælv i gang ved hjælp af instrumenter indsat under havet. De data, de indsamlede fra webstedet New Zealand, udgivet i år af hovedforfatter Laura Wallace fra University of Texas, vil hjælpe forskere med bedre at forstå risici for jordskælv, især ved skyttegrave, de seismisk aktive grænseflader mellem tektoniske plader, hvor en plade dykker under en anden. Medlemmer af teamet diskuterer deres arbejde i denne uge på American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting.

"Vi forstår endnu ikke den klæbrige grænseflade mellem de to plader, og det er dels det, der bestemmer, hvor stort et jordskælv du kan have, "Sagde Webb." Især vi bekymrer os om klæbrigheden nær skyttegraven, fordi når du har meget bevægelse nær en skyttegrav, du kan generere store tsunamier. "

Tidligere har videnskabsfolk mente, at de bløde sedimenter, der blev samlet i nærheden af ​​skyttegrave, normalt ikke var stærke nok til at understøtte et jordskælv, og at de ville dæmpe glidningen, Sagde Webb. "Vi har for nylig set en masse store tsunamier, hvor der har været et stort skrid lige tæt på skyttegraven, " han sagde.

En af grundene til, at Tōhoku -jordskælvet i 2011 i Japan var så ødelæggende, var, at en del af grænsefladen meget tæt på skyttegraven bevægede sig en stor afstand, omkring 50 meter, skubber vandet med det, Sagde Webb. Mens hovedparten af ​​Tōhoku -jordskælvet involverede løft af kun få meter, delen nær skyttegraven fordoblet størrelsen af ​​tsunamien, hvilket fører til næsten 40 meter høje bølger på nogle punkter langs kysten.

For at kunne forudse tsunamiproducerende jordskælv og mere præcist vurdere regionale risici, forskere undersøger, hvorfor nogle områder af skyttegravene har disse langsomt glidende begivenheder, hvorfor andre løbende kryber, og andre låser sig fast og bygger belastning, der til sidst bryder ud som et tsunami-genererende jordskælv.

Alaska -risikoen

Webb har sine seværdigheder ved siden af ​​den aleutiske skyttegrav, lige ved Kodiak -øen, Alaska. Det er en af ​​de mest seismisk aktive dele af verden. Et stort tsunami-genererende jordskælv der kunne skabe ravage ikke kun i Alaska, men langs Nordamerikas vestkyst og så langt som til Hawaii og Japan, som jordskælvet langfredag ​​gjorde i 1964.

Lamont -forskere, herunder Donna Shillington og Geoffrey Abers, som også præsenterer deres arbejde i denne uge på AGU, har brugt år på at studere strukturen af ​​den aleutiske grøft og hvad der sker, når stillehavspladen dykker under den nordamerikanske plade. Webb og en stor gruppe samarbejdspartnere ønsker nu at finde ud af, hvor dele af skyttegraven glider, og hvor sektioner låses for at hjælpe med at forstå, hvad der bestemmer, hvor den låses. At finde jordskælv med langsom skridning kan hjælpe med at afsløre nogle af disse hemmeligheder.

For at studere New Zealand's slow-slip-begivenhed, Webb og hans kolleger installerede en vifte af 24 absolutte manometre og 15 seismometre med havbund direkte over Hikurangi-trug, hvor to plader konvergerer. Absolutte manometre på havbunden registrerer løbende ændringer i vandets tryk ovenfor. Hvis havbunden stiger, trykket falder; hvis havbunden bevæger sig nedad, trykket stiger på grund af den stigende vanddybde. Da begivenheden med langsom skridning begyndte, instrumenterne registrerede, hvordan havbunden bevægede sig.

Forskerne fandt ud af, at dele af Hikurangi-grænsefladen gled, og andre ikke gjorde det under langsom skridning. "Det kan være, at meget af grænsefladen glider i disse begivenheder, men du har et par steder, der er låst, og dem bryder til sidst og skaber jordskælv og tsunamier, der forårsager skade, "Sagde Webb.

De fleste af de instrumenter, der blev brugt i New Zealand-undersøgelsen, blev bygget på Lamont i OBS (ocean-bottom seismometer) laboratoriet startet af Webb.

I Alaska, Webb og hans samarbejdspartnere har foreslået et eksperiment, der igen ville bruge et stort antal lamontbyggede havbundsseismometre og manometre, denne gang for at indsamle data i nærheden af ​​Kodiak Island. Alaska er en særlig udfordring for målinger af havbunden. Havet er ganske lavt syd for Alaska, før det uddybes nær den aleutiske skyttegrav, og seismiske instrumenter på havbunden kan flyttes af stærke strømme eller blive beskadiget af bundtrawl. Webb og teamet i OBS -laboratoriet i Lamont udviklede en løsning:De byggede heavy metal -skjolde, der synker ned til havbunden med seismometre for at beskytte dem.

Når data fra instrumenterne er indsamlet, de vil blive gjort offentligt tilgængelige, så seismologer over hele landet kan begynde at analysere optegnelserne på jagt efter spor til områdets jordskælvsadfærd.

Ved at opdage mønstre af jordskælv, forskere kan hjælpe regionale ingeniører med at planlægge byggeri for bedre at modstå værste tilfælde af jordskælv, men forudsigelse af jordskælv er stadig undvigende.

"Hvis vi begynder at se forstadier baseret på off-shore data, så får vi måske også en eller anden forudsigelsesevne, "Sagde Webb." Håbet er, hvis du har bedre off-shore målinger, du begynder at forstå tingene bedre, og måske er der et tegn på bevægelse, der sker før jordskælvet, som vil give en advarsel. "