Undersøgelse undersøger geologi for Oklahomas største jordskælv

Oklahomans er ikke fremmede for Moder Naturs luner. Fra tornadoer og oversvømmelser til naturbrande og vinterstorme, staten ser mere end sin andel af naturfarer. Men inden 2009, "terra firma" i Oklahoma betød netop det - jordskælv rystede sjældent staten.

Derefter, efter årtiers seismisk stilhed, hvor staten i gennemsnit havde mindre end to skælv i størrelsesorden 3 eller større om året, Oklahoma så pludselig en kraftig stigning, til 20 sådanne skælv i 2009. I 2013 var der 109 sådanne skælv. Siden da, tallene er steget, nåede 903 i 2015, før det sidste år faldt til 623. I processen, Oklahoma har overgået Californien for at blive den mest seismisk aktive af de lavere 48 amerikanske stater.

I 2011, et jordskælv på 5,7 og to relaterede jordskælv på 5,0 ramte nær byen Oklahoma i Prag, forårsager skader og skader. Så sidste 3. september, et jordskælv på 5,8 ramte nogle få kilometer nordvest for byen Pawnee, befolkning 2, 200. Det skælv, der skete på en tidligere ikke kortlagt fejl, var den stærkeste nogensinde målt ved instrumenter i Oklahoma. Det rystede et stort område i det nordlige centrale Oklahoma og føltes i hele Midtvesten og så langt væk som Phoenix og Pittsburgh.

En seismisk detektivhistorie, Med satellitter

Selv før NASA studerede jordskælvet i Pawnee, undersøgelser offentliggjort siden slutningen af ​​sidste år af United States Geological Survey og andre institutioner antydede, at jordskælvet var menneskeskabt på grund af stigninger i spildevandsindsprøjtning relateret til olieoperationer. Injektionsbrønde placerer væsker under jorden i porøse geologiske formationer, som forskere mener nogle gange kan komme ind i begravede fejl, der er klar til at glide.

For at kaste yderligere lys over kilden til Pawnee -skælvet, et team ledet af geofysiker Eric Fielding fra NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, brugte forbedrede seismiske data og satellitbilledanalyse til mere præcist at estimere placeringen og omfanget af fejlen, der er ansvarlig for jordskælvet, dens hypocenter (punktet under Jordens overflade, hvor jordskælvet begyndte) og dets efterskælv, og for at måle, hvordan fejlen flyttede. Resultaterne af deres undersøgelse blev for nylig offentliggjort i Seismologiske forskningsbreve .

For at hjælpe med at finde ud af, hvilken fejl der sprængte, og hvor hovedskælvet startede, Fieldings team opdaterede lokaliteterne for jordskælv offentliggjort i et Oklahoma Geological Survey -katalog over efterskælv. Kataloget omfattede næsten 2, 200 jordskælv med en størrelse på mere end 1,0 inden for cirka 50 kilometer fra hovedchokket den 3. september.

Omkring Pawnee, hovedfejlene er orienteret i nordøstlig eller nordlig retning. Men de fleste efterskælv til jordskælvet 3. september fandt sted langs en linje, der trender øst-sydøst fra epicentret. Som rapporteret i tidligere undersøgelser og bekræftet af Fieldings team, dette fortalte forskerne, at det vigtigste chok ikke opstod ved en tidligere kortlagt fejl, men på en ny fejl kaldet Sooner Lake Fault.

For at bestemme hvilke dele af fejlen, der gled i jordskælvet, Fieldings team analyserede data fra interferometrisk syntetisk blænde radar (InSAR) fra Copernicus Sentinel-1A og Sentinel-1B satellitter, der drives af European Space Agency og McDonald, Dettweiler and Associates Ltd RADARSAT-2 satellit. Teamet sammenlignede InSAR -data fra flere satellitovergange før og efter hovedchokket for at skabe billeder af jorddeformation kendt som interferogrammer. Jordskælvet i Pawnee er det første jordskælv i Oklahoma, der skal observeres ved hjælp af radarsatellitdata.

"Radarsatellitter giver os mulighed for at studere detaljer om jordskælv om fejl, der ikke tidligere var kortlagt og ikke når overfladen, "Fielding sagde." Dette giver os mulighed for at lære mere om de processer, der forårsager jordskælv. "

Interferogrammer, der blev oprettet af teamet fra InSAR-dataene, viste, at jorden var deformeret i et mønster, der var i overensstemmelse med glid langs en øst-til-sydøst-tendensfejl. Interferogrammerne viste også, at jordskælvet ikke sprængte Jordens overflade, i overensstemmelse med feltrapporter.

Se det usynlige:Oprettelse af computermodeller af en begravet fejl

Fieldings team indtaster derefter efterskælv og InSAR -data i en computer for at oprette modeller af fejlens sandsynlige placering, og af hvilke dele af fejlen, der skred under jordskælvet.

Deres foretrukne model af Sooner Lake Fault beregner, at den falder lodret og er 11 miles (18 kilometer) lang og 9 miles (15 kilometer) bred. Modellen beregner også, at bevægelsen på fejlen fandt sted dybere end 2,3 kilometer under overfladen, og at de dele, der bevægede sig mest, var placeret dybere end 4,5 kilometer. Disse fund er i overensstemmelse med et hovedfejlbrud, der finder sted i krystallinsk kældersten under mere lavvandede sedimentære stenlag.

Ledetråde peger på et menneskeskabt jordskælv

Holdets resultater viser, at hovedchokket begyndte i en dybde på cirka 4,5 kilometer under overfladen og bevægede sig nedad til en dybde på mindst 10 kilometer og måske så meget som 14 kilometer, ind i kælderklipperne under sedimentlaget. Denne nedadgående brudretning er usædvanlig for naturlige jordskælv. Fejlen gled vandret omkring 2 fod (60 centimeter) i en dybde på 12 kilometer.

"Vores resultater, der viser et nedadgående fejlbrud, er i overensstemmelse med et menneskeskabt jordskælv som følge af injektion af spildevand, snarere end et naturligt forårsaget jordskælv, "sagde Fielding.

Fielding sagde, at forskningen kan hjælpe med bedre at styre induceret seismicitet. "Ved at forstå, hvordan og hvor jordskælv fremkaldes ved spildevandsindsprøjtning, vi kan muligvis reducere deres risiko ved at identificere zoner, der bør undgås til injektion, " han sagde.

NASA-ISRO SAR (NISAR) mission, planlagt til lancering i 2021, kan hjælpe forskere med at identificere fejl, der er ansvarlige for jordskælv og lære mere om deres årsager, både naturlige og menneskeskabte. Det vil give hyppig dækning af alle landområder to gange hver 12. dag.