De underjordiske virkninger af jordskælv og vulkaner

Det meste af det, vi ved om jordskælv og vulkaner, er baseret på, hvad vi kan observere på jordens overflade. Imidlertid, det meste af handlingen, især tidlig aktivitet, der kunne hjælpe med katastrofeforudsigelse og beredskab, forekommer dybt under jorden.

Udvikling af et klarere billede af ændringer i underjordiske forhold, sammen med løbende overvågning, kunne give livreddende information forud for fremtidige katastrofer. I jordskælvsramte Japan, især, der er et løbende behov for effektive midler til at forudsige seismisk aktivitet.

Japans National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (NIED) har udviklet Hi-net netværket af hundredvis af højfølsomme seismografer jævnt fordelt over hele landet. Højopløselige seismiske data fra Hi-net kaster lys over arbejdet langt under overfladen. En vigtig kilde til information fra Hi-net er hastigheden af ​​seismiske bølger, når de bevæger sig mellem stationer. Fejl, frakturer og væsker i undergrunden, blandt andre faktorer, kan påvirke den seismiske hastighed. Dermed, ændringer i seismisk hastighed kan signalere ændringer, der forekommer under jorden, men som endnu ikke er synlige ved overfladen.

Indtil for nylig, lille variation i seismisk hastighed var blevet detekteret i det centrale Kyushu, Japans sydligste store ø. Imidlertid, i april 2016, MW 7.0 Kumamoto-jordskælvet ramte regionen kort efter et MW 6.2-forskælv. Disse ødelæggende jordskælv blev efterfulgt af udbrud af Japans største aktive vulkan, Mount Aso, i april, maj og oktober samme år.

En trio af forskere ved Kyushu University og dets International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (I2CNER) undersøgte Hi-net seismiske hastighedsdata, indsamlet løbende fra december 2015 til november 2016, at forstå de underjordiske forhold forbundet med disse katastrofer. De rapporterede deres resultater i Videnskabens fremskridt .

"Vi anvendte seismisk interferometri på den omgivende støj registreret på 36 Hi-net seismiske stationer, " forklarer Tatsunori Ikeda. "Vi fandt ud af, at under jordskælvet, hastigheden faldt betydeligt, som kan have været relateret til skader og trykændringer omkring den dybe rupturfejl. Dette blev efterfulgt af en gradvis 'helbredelse' af fejlen i løbet af de følgende måneder, selvom forskellige områder genoprettes i forskelligt omfang."

Jordskælvene kan også have mobiliseret væsker omkring Asos magmakrop. Hastigheden under calderaen faldt, da jordskælvet ramte, men kom sig forholdsvis hurtigt efter udbruddene; dette kan have udløst tryk.

"Selvom tidligere undersøgelser har brugt lignende tilgange til hastighedsestimering, den højere rumlige opløsning, vi opnåede over et bredt område, gjorde det muligt for os at identificere den rumlige fordeling af skadeszonen eller stresstilstanden, " siger den tilsvarende forfatter Takeshi Tsuji. "Tætere udrulning gør det muligt at løse lokale anomalier mere præcist. De således identificerede hastighedsændringer kan være nyttige i estimeringen af ​​fremtidige jordskælv og vulkansk aktivitet."