Oldtidens svækkelse af jordskorpen forklarer usædvanlige jordskælv inden for plade

Ny forskning afslører, at mystiske lommer af jordskælvsaktivitet i midten af ​​Nordamerika alle har én ting til fælles:Jordens skorpe i disse zoner undergik betydelig deformation for hundreder af millioner af år siden, skabe svage områder, der er mere modtagelige for jordskælv. Disse fraktureringstræk kan hjælpe med at forklare, hvorfor nogle regioner i det centrale og østlige Nordamerika er mere seismisk aktive end andre.

Jordskælv sker typisk langs brudlinjer, ligesom Californiens San Andreas skyld, hvor kanterne af Jordens tektoniske plader skraber mod hinanden, frigiver nok energi til at ryste jorden. En vis seismisk aktivitet forekommer i midten af ​​tektoniske plader, men disse jordskælv er generelt tilfældige, forekommer sjældent og er dårligt forstået.

Men nogle få steder inden for den nordamerikanske tektoniske plade – tusindvis af kilometer væk fra pladens grænser – oplever ofte jordskælvsaktivitet.

Seismologer har fundet geologiske beviser for tidligere jordskælv større end størrelsesordenen 7 i nogle regioner i det østlige USA og Canada. For eksempel, fra december 1811 til februar 1812, tre jordskælv i størrelsesordenen 7 rystede det sydøstlige Missouri, vælte træer, ødelægger huse og forstyrrer Mississippi-flodens strøm.

Seismologer ved ikke, hvorfor disse lommer af jordskælv opstår i midten af ​​tektoniske plader, men en ny undersøgelse tyder på, at de sker på steder, hvor jordskorpen oplevede ældgamle brudhændelser oven på gamle, nedgravede brudlinjer.

Det er vigtigt at forstå disse intraplade seismiske zoner bedre, da jordskælvene forbundet med dem har potentiale til at forårsage betydelig skade, sagde Christine Powell, en seismolog ved University of Memphis Center for Earthquake Research and Information i Memphis, Tennessee og medforfatter af den nye undersøgelse accepteret til offentliggørelse i Tectonics, et tidsskrift fra American Geophysical Union.

Mens Californiens infrastruktur er bygget til at modstå store rystelser, byggeri i det centrale og østlige Nordamerika tegner sig typisk ikke for kraftige jordskælv. Hvis et jordskælv med en styrke på 7 skete inden for den nordamerikanske tektoniske plade i dag, samfund ville pådrage sig alvorlige skader og stå over for multi-milliarder-dollar skader på ejendom, sagde Powell.

"Vi er nødt til at forstå så meget, som vi overhovedet kan, om, hvorfor jordskælvene er her, " sagde hun. "Al den information kan derefter bruges til at hjælpe offentlig sikkerhed og bygningskonstruktion."

At vågne op gamle fejl

Seismologer ved, at mange intraplade seismiske zoner overlapper med gamle brudlinjer. Men kun dele af gamle brudlinjer i det centrale og østlige Nordamerika viser hyppig jordskælvsaktivitet. I modsætning til Californien, hvor jordskælv forekommer langs hele San Andreas-forkastningslinjen, det centrale og østlige Nordamerika oplever kun seismiske hikke på specifikke segmenter af gamle forkastninger. Resten af ​​de indre nordamerikanske forkastninger er seismisk inaktive.

I den nye undersøgelse, Powell og hendes medforfatter Bill Thomas, en emeritus professor i geologi ved University of Kentucky og nu ved Geological Survey of Alabama i Tuscaloosa, gennemgået de mest aktive seismiske pletter i det østlige og centrale Nordamerika for at bestemme, hvilke geologiske træk der kan være involveret i jordskælv inden for plade.

Thomas og Powell undersøgte især tre steder:Charlevoix Seismic Zone (CSZ) i det sydøstlige Canada, den østlige Tennessee seismiske zone (ETSZ), og New Madrid Seismic Zone (NMSZ) langs Mississippi River-dalen mellem det sydøstlige Missouri og det vestlige Tennessee. De undersøgte de kendte geologiske karakteristika for de tre regioner og indså snart, at hver zone havde oplevet betydelige frakturering sammenlignet med andre områder langs de gamle forkastninger.

Forskerne begrunder, at brudhændelser fra hundreder af millioner af år siden har sænket jordskorpens evne til at modstå høje niveauer af stress i disse områder. Det betyder, at en svagere skorpe har større chance for at bryde under trykket fra forskellige geologiske kræfter, hvilket resulterer i mere seismisk aktivitet.

For eksempel, for omkring 357 millioner år siden, en stor meteor ramte Charlevoix seismiske zone, knusende sten i skorpen, sandsynligvis skabe de perfekte forhold langs den gamle forkastning til at være vært for fremtidig seismisk aktivitet, ifølge forskerne.

"Du kan se op og ned på resten af ​​de lange forkastninger, og du kan ikke se jordskælvets aktivitet andre steder. Det er bare der, hvor den store meteorit slog den, " sagde Powell.

En gammel brudlinje, der løber gennem den østlige Tennessee seismiske zone, er bøjet i stedet for lige, hvilket skabte yderligere frakturering i området, efterhånden som den nordamerikanske plade bevægede sig over tid. Den nye Madrid seismiske zone omfatter et segment af gamle brudlinjer, hvor de to sider af det nordamerikanske kontinent begyndte at trække sig fra hinanden, men stoppede for at lave en væsentlig pause. Pladerne knasede i stedet sammen igen, efterlader skorpen væsentligt fejlbehæftet og brækket.

I hvert tilfælde, skorpedeformation har svækket skorpen langs gamle brudlinjer, ifølge forskernes resultater.

Tidligere forskning har undersøgt intraplade seismiske zoner individuelt, men ingen undersøgelse har endnu gjort et overordnet omfattende forsøg på at forklare dem alle, sagde Thomas.

"Dette er den første [undersøgelse], der rent faktisk besvarer spørgsmålet:hvorfor sker der [intraplate jordskælvszoner] hvor de gør, " sagde Powell.

Forskerne påpeger, at der er andre pletter i det østlige og centrale Nordamerika, der kan have koncentreret skorpedeformation, men som mangler betydelig seismisk aktivitet. Derfor, de har mistanke om, at skorpedeformation er nødvendig for at skabe intraplade seismiske zoner, men intraplade-jordskælv forekommer kun på steder med de rigtige nutidige skorpekræfter.

"Hvis de forskellige kræfter, der virker på skorpen, er orienteret i den rigtige retning, disse fejl dernede vil blive genaktiveret, " sagde Powell.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.