Langsomme jordskælv i havsubduktionszoner kaster lys over tsunamirisikoen

At forstå "slow-slip" jordskælv på havbunden - seismiske hændelser, der opstår over en periode på dage eller uger - giver forskere ny indsigt i undersøiske jordskælv og den efterfølgende skabelse af tsunamier. Gennem et havopdagelsesprogram støttet af National Science Foundation (NSF), forskere studerer havbunden ud for Japans kyst. Regionen kunne give vigtige spor.

To tektoniske plader, Stillehavspladen og Den eurasiske plade, mødes der. I denne havgravszone, Stillehavspladen glider under den eurasiske plade. Sådanne subduktionszoner er ofte forbundet med store jordskælv.

"Dette område er den laveste del af pladegrænsesystemet, " sagde Demian Saffer, en geovidenskabsmand ved Penn State University. "Hvis denne region nær havgraven glider i et jordskælv, det har potentialet til at generere en stor tsunami."

Saffer og Eiichiro Araki, seniorforsker ved Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, offentliggjorde resultaterne af deres undersøgelser af pladegrænsen i denne uges udgave af tidsskriftet Videnskab .

Resultaterne er vigtige for at forstå tsunamirisikoen, ifølge James Allan, programdirektør i NSF's afdeling for havvidenskab.

"Sådanne flodbølger kan påvirke hundredtusindvis af menneskers liv og resultere i milliarder af dollars i skader, som det skete i Sydøstasien i 2004, " sagde Allan. "Denne forskning understreger vigtigheden af ​​videnskabelige boreskibsbaserede undersøgelser, og at indsamle oceanografiske og geologiske data over lange perioder."

Jordskælvszonen ved pladegrænsen ud for Japans kyst udgør en del af "ildringen", der omgiver Stillehavet. Når enden af ​​en plade, der glider - eller subducerer - under en anden når en vis dybde, materialet fra den faldende plade smelter, danner vulkaner, der ofte er placeret på land. Mount St. Helens i USA er en af ​​disse vulkaner, ligesom Mount Fuji i Japan.

I 2009 og 2010 forskere med IODP (Integrated Ocean Drilling Program, nu borede International Ocean Discovery Program) NanTroSEIZE (Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment) projektet to boringer i Nankai Troget sydvest for Honshu, Japan. Hullerne blev boret fra et videnskabeligt boreskib. I 2010, også fra et videnskabeligt boreskib, forskere installerede overvågningsinstrumenter i hullerne som en del af et netværk, der omfatter sensorer på havbunden. NSF støtter IODP.

De to boringer er 6,6 miles fra hinanden, skrævende grænsen for det sidste store jordskælv i dette område, som fandt sted i 1944 og målte størrelsesorden 8,1. Den resulterende tsunami, som ramte Tokyo, var 26 fod høj.

Forskning viser, at langsomme jordskælv er en vigtig del af forkastning og jordskælvs forekomst ved tektoniske pladegrænser. De kan forklare, hvor noget af den energi, der er opbygget i en fejl eller en subduktionszone, går hen.

"Indtil vi havde disse data, ingen vidste om nul procent eller hundrede procent af energien i den lavvandede subduktionszone blev spredt af langsomme jordskælv, " sagde Saffer. Forskerne fandt ud af, at omkring 50 procent af energien frigives i langsomme jordskælv.

De resterende 50 pct. Saffer sagde, kunne tages op i en permanent afkortning af en af ​​pladerne eller opbevares til det næste 100- eller 150-årige jordskælv.

"Vi ved stadig ikke, hvad der er tilfældet, men det gør en stor forskel for tsunamifarer, Saffer sagde. "Den langsomme slip kunne reducere tsunamirisikoen ved periodisk at lindre stress, men det er nok mere kompliceret end bare at fungere som støddæmper."

Forskerne opdagede en række langsom glidehændelser, hvor de tektoniske plader mødes, mod havet af et område med tilbagevendende jordskælv med en styrke på 8. Nogle af disse blev udløst af ikke-forbundne jordskælv, og nogle skete spontant.

Denne gruppe af langsomme jordskælv gentog sig hver 12. til 18. måned. "Vi opdagede langsomme jordskælv af størrelsesordenen 5 eller 6 i regionen, der varer fra dage til uger, " sagde Saffer.

Disse jordskælv går normalt ubemærket hen, fordi de er så langsomme og langt ude.

Forskerne bemærker også, at fordi jordskælv, der opstår i en afstand fra denne subduktionszone, kan udløse langsomme jordskælv, området er meget mere følsomt end hidtil antaget.

"Spørgsmålet er nu, om det frigiver stress, når disse langsomme jordskælv opstår, " sagde Saffer. "Der kræves en vis forsigtighed ved blot at konkludere, at de langsomme hændelser reducerer faren, fordi vores resultater også viser, at den ydre del af subduktionsområdet kan lagre belastning. Desuden, gør de langsomme jordskælv noget for at belaste dybere dele af området, der forårsager store jordskælv? Vi ved det ikke."