Havbundssedimenter ser ud til at øge jordskælv og tsunamifare i det nordvestlige Stillehav

Cascadia -subduktionszonen ud for kysten i det nordvestlige Stillehav har alle ingredienserne til at lave kraftige jordskælv - og ifølge den geologiske optegnelse, regionen skal have sin næste "store".

En ny undersøgelse ledet af University of Texas i Austin har fundet ud af, at forekomsten af ​​disse store, ødelæggende skælv og tilhørende ødelæggende tsunamier kan være forbundet med kompakte sedimenter langs store dele af subduktionszonen. I særdeleshed, de fandt det stort, ødelæggende jordskælv kan have en bedre chance for at forekomme offshore i Washington og det nordlige Oregon end længere sydpå langs subduktionszonen - selvom ethvert stort jordskælv ville påvirke det omkringliggende område.

"Vi observerede meget kompakte sedimenter offshore i Washington og det nordlige Oregon, der kunne støtte jordskælvsbrud over en lang afstand og tæt på skyttegraven, hvilket øger både jordskælv og tsunamifare, "sagde hovedforfatter Shuoshuo Han, en postdoktor ved University of Texas Institute for Geophysics (UTIG). UTIG er en forskningsenhed ved Jackson School of Geosciences.

Fundene, udgivet i Naturgeovidenskab den 20. november, er vigtige for at forstå faktorer, der påvirker jordskælv og tsunami -generation i Cascadia og i andre subduktionszoner rundt om i verden. Forskere fra Columbia University og Penn State University bidrog også til undersøgelsen.

Subduktionszoner er områder, hvor en tektonisk plade dykker eller "subducerer" under en anden plade. Verdens mest kraftfulde jordskælv produceres ved grænsefladen mellem de to plader. På visse subduktionszoner, som dem i Cascadia, Sumatra og det østlige Alaska, et tykt sedimentlag ligger over den subdukterende oceaniske plade. Noget af sedimentet skrabes af under subduktion og hobes op på toppladen, danner en tyk kile af materiale, mens resten af ​​sedimentet bevæger sig ned med bundpladen.

Hvordan spændingen opbygges og frigives ved pladegrænsefladen, er stærkt påvirket af graden af ​​komprimering af både sedimentkilen og sedimentet mellem pladerne. For at forstå sedimentkomprimering langs Cascadia, Han og hendes samarbejdspartnere gennemførte en seismisk undersøgelse ud for Washington og Oregons kyst, der tillod forskerne at se op til fire miles af sedimentlag, der lå over subduktionszonen. Dette blev opnået ved at bruge næsten fem kilometer lange seismiske streamers, et videnskabeligt værktøj, der bruges til at forestille havbunden ved hjælp af lydbølger.

"Disse slags seismiske undersøgelser med lang streamer til havs giver de bedste værktøjer til rådighed for videnskabssamfundet til effektivt at undersøge subduktionszoner i høj opløsning, "sagde medforfatter Suzanne Carbotte, en forskningsprofessor ved Columbia University.

Ved at kombinere de seismiske data med målinger fra sedimentprøver, der tidligere var hentet fra denne region gennem havboring, de fandt ud af, at mens tykkelsen af ​​det indgående sediment ligner offshore i Washington og Oregon, komprimeringen er meget forskellig. Ud for kysten af ​​Washington og det nordlige Oregon, hvor næsten alle sedimenterne gløder på toppladen og er inkorporeret i kilen, sedimenterne var tæt pakket sammen uden meget vand i porerummet mellem sedimentkornene - et arrangement, der kan gøre pladerne mere tilbøjelige til at klæbe til hinanden og opbygge høj belastning, der kan frigives som et stort jordskælv. På tur, de komprimerede sedimenter kan øge store jordskælvs evne til at udløse store tsunamier, fordi sedimenterne er i stand til at klæbe og bevæge sig sammen under jordskælv. Dette kan øge deres evne til at flytte enorme mængder overliggende havvand.

"Denne kombination af både lagring af mere stress og evnen til at forplante sig længere er vigtig for både generering af store jordskælv og forplantning til meget lave dybder, "sagde Nathan Bangs, seniorforsker ved UTIG og studieforfatter.

Udbredelsen af ​​jordskælv til lavvandede dybder er årsagen til store tsunamier som den, der fulgte jordskælvet Magnitude 9.0, der ramte Tohoku, Japan i 2011.

I modsætning, ud for kysten i det centrale Oregon, det tykke lag af subducerende sedimenter er mindre kompakt, med vand i porerummet mellem kornene. Dette arrangement forhindrer pladerne i at stikke så meget, og giver dem mulighed for at briste med mindre ophobning af stress-derved generere mindre jordskælv.

Cascadia Subduction Zone genererer et stort jordskælv omtrent hvert 200 til 530 år. Og med det sidste store jordskælv, der fandt sted i 1700, videnskabsfolk forventer, at der vil komme et stort skælv i fremtiden, selvom det er umuligt at præcisere timingen præcist. Forskningsresultaterne kan hjælpe forskere med at forstå mere om de funktioner, der gør nogle områder i subduktionszoner til bedre jordskælvsinkubatorer end andre.

"Resultaterne er i overensstemmelse med eksisterende begrænsninger for jordskælvsadfærd, tilbyde en forklaring på forskelle i strukturel stil langs margen, og kan give spor om tilbøjeligheden til lavt jordskælvsskred i forskellige områder, "sagde medforfatter Demian Saffer, en professor ved Penn State University.