Fødsel og død af en tektonisk plade

Flere hundrede miles ud for Stillehavets nordvestlige kyst, en lille tektonisk plade kaldet Juan de Fuca glider langsomt under det nordamerikanske kontinent. Denne subduktion har skabt en kollisionszone med potentiale til at generere enorme jordskælv og ledsagende tsunamier, som sker, når forkastet sten pludselig skubber havet af vejen.

Faktisk, denne region udgør den største enkelt geofysiske fare for det kontinentale USA; skælv centreret her kunne registrere sig som hundredvis af gange mere skadelige end endda en stor storm på San Andreas -fejlen. Ikke overraskende, forskere er interesserede i at forstå så meget som muligt om Juan de Fuca -pladen.

Denne mikroplade er "født" kun 300 miles ud for kysten, på en lang række undersøiske vulkaner, der producerer ny skorpe fra smelte genereret dybt nedenunder. En del af det globale mid-ocean ridge system, der omkranser planeten, disse regioner genererer 70 procent af Jordens tektoniske plader. Imidlertid, fordi vulkanernes kæder ligger mere end en kilometer under havoverfladen, videnskabsfolk ved overraskende lidt om dem.

UC Santa Barbara geofysiker Zachary Eilon og hans medforfatter Geoff Abers ved Cornell University har udført ny forskning-ved hjælp af en ny måleteknik-der har afsløret et stærkt signal om seismisk dæmpning eller energitab ved midterhavet, hvor Juan de Fuca Pladen er oprettet. Forskernes dæmpningsdata indebærer, at smeltet sten her findes endnu dybere i Jorden, end forskere tidligere havde troet. Dette hjælper igen forskere med at forstå de processer, hvormed Jordens tektoniske plader bygges, samt den dybe VVS af vulkanske systemer. Resultaterne af arbejdet fremgår af journalen Videnskab fremskridt .

"Vi har aldrig haft mulighed for at måle dæmpning på denne måde ved en midterhavsrygge før, og signalets størrelse fortæller os, at det ikke kan forklares med lav struktur, sagde Eilon, en adjunkt i UCSB's Institut for Jordvidenskab. "Uanset hvad der er dernede, der får al denne seismiske energi til at gå tabt, strækker det sig virkelig dybt, mindst 200 kilometer under overfladen. Det er uventet, fordi vi tænker på de processer, der giver anledning til dette - især effekten af ​​smeltning under overfladen - som overfladiske, begrænset til 60 km eller mindre. "

Ifølge Eilons beregninger, den smalle strimmel under midterhavsryggen, hvor varm sten breder sig for at generere Juan de Fuca -pladen, har meget høj dæmpning. Faktisk, dens niveauer er så høje, som forskere har set overalt på planeten. Hans fund tyder også på, at pladen køler hurtigere end forventet, som påvirker friktionen ved kollisionszonen og den resulterende størrelse af enhver potentiel megaquake.

Seismiske bølger begynder ved et jordskælv og stråler væk fra det. Når de spredes, de mister energi. Noget af det tab skyldes simpelthen spredning, men en anden parameter påvirker også energitab. Kaldes kvalitetsfaktoren, det beskriver i det væsentlige, hvor knasende Jorden er, Sagde Eilon. Han brugte analogien med en klokke til at forklare, hvordan kvalitetsfaktoren fungerer.

"Hvis jeg skulle give dig en vellavet klokke, og du skulle slå den en gang, det ville ringe i lang tid, "forklarede han." Det er fordi meget lidt af energien faktisk går tabt med hver svingning, når klokken ringer. Det er meget lav dæmpning, meget høj kvalitet. Men hvis jeg giver dig en dårligt lavet klokke, og du slår den en gang, svingningerne vil dø hurtigt ud. Det er høj dæmpning, lav kvalitet."

Eilon kiggede på den måde, hvorpå forskellige frekvenser af seismiske bølger svækkede med forskellige hastigheder. "Vi kiggede ikke kun på, hvor meget energi der går tabt, men også på de forskellige mængder, hvormed forskellige frekvenser forsinkes, "forklarede han." Denne nye, mere robust måde at måle dæmpning på er et gennembrud, der kan anvendes i andre systemer rundt om i verden.

"Dæmpning er en meget svær ting at måle, derfor ignorerer mange mennesker det, "Tilføjede Eilon." Men det giver os en enorm mængde nye oplysninger om Jordens indre, som vi ellers ikke ville have. "

Næste år, Eilon vil være en del af en international indsats for at instrumentere store uudforskede strande i Stillehavet med seismometre på havbunden. Når disse data er blevet indsamlet, han vil anvende de teknikker, han udviklede på Juan de Fuca i håb om at lære mere om, hvad der ligger under havbunden i de gamle oceaner, hvor mystiske bølger i Jordens tyngdekraftsfelt er blevet målt.

"Disse nye havbundsdata, som virkelig kommer ud af teknologiske fremskridt i instrumenteringssamfundet, vil give os nye evner til at se gennem havbunden, "Sagde Eilon." Det er enormt, fordi 70 procent af Jordens overflade er dækket af vand, og vi stort set har været blinde for det - indtil nu.

"Pacific Northwest -projektet var et utroligt ambitiøst samfundseksperiment, "sagde han." Forestil dig bare den slags ting, vi finder ud af, når vi begynder at placere disse instrumenter andre steder. "