Akustisk billeddannelse afslører skjulte funktioner ved megatrustfejl ved Costa Rica

Geofysikere har opnået detaljerede tredimensionelle billeder af en farlig megatrustfejl vest for Costa Rica, hvor to plader af jordskorpen støder sammen. Billederne afslører træk ved fejlfladen, herunder lange riller eller korrugeringer der kan afgøre, hvordan fejlen glider i et jordskælv.

Studiet, udgivet 12. februar i Naturgeovidenskab , fokuseret på Costa Rica subduktionszonen, hvor Cocos -pladen langsomt dykker under den altoverskyggende caribiske plade. Variationer i tekstur set i forskellige dele af fejloverfladen kan forklare, hvorfor Costa Rica har komplekse, ujævne jordskælv, der ikke ser ud til at glide til lave dybder, i modsætning til nogle andre megathrust -fejl, sagde første forfatter Joel Edwards, en ph.d. kandidat i jord- og planetvidenskab ved UC Santa Cruz.

"Vores nye billeder viser stor variation i forholdene langs megathrust, som kan være knyttet til en række jordskælvsfænomener, vi observerer i regionen, "Sagde Edwards.

Megathrusts, de enorme kontinuerlige fejl fundet i subduktionszoner, er ansvarlige for Jordens største jordskælv. Megathrust -jordskælv kan generere ødelæggende tsunamier og er en alvorlig fare for samfund i nærheden af ​​subduktionszoner. Forståelse af mekanismerne ved arbejdet langs disse fejl er afgørende for katastrofehåndtering rundt om i verden.

Edwards arbejdede med et team af geofysikere ved UC Santa Cruz, den amerikanske geologiske undersøgelse, University of Texas-Austin, og McGill University for at opnå 3-dimensionelle billeder af fejlgrænsefladen ved hjælp af banebrydende akustisk billedteknologi. De lange riller, eller bølger, de observerede langs grænsefladen ligner i størrelse dem, der findes langs bunden af ​​hurtigtflydende gletschere og langs nogle havrygge. Billederne viste også varierende mængder glathed og korrugeringer på forskellige dele af fejlen.

"Denne undersøgelse frembragte en hidtil uset opfattelse af megathrust. Sådanne 3D-oplysninger er afgørende for vores evne til bedre at forstå megathrust-fejl og tilhørende farer verden over, "sagde medforfatter Jared Kluesner, en geofysiker ved USGS i Santa Cruz.

Det akustiske datasæt blev indsamlet i foråret 2011 på det akademiske forskningsfartøj Marcus G. Langseth. Skibet slæbte en række undersøiske mikrofoner og lydkilder bag sig, da det lavede en række overlappende sløjfer over fejlområdet. Dataene blev behandlet i løbet af de næste 2 år og er siden blevet brugt i en række undersøgelser, der ser på forskellige aspekter af subduktionszoneprocessen. Denne særlige undersøgelse fokuserede på grænsefladen mellem glidepladerne, som fungerer som en registrering af slip og slip processer.

"Valget af 3D-stedet var virkelig godt, og det resulterende akustiske datasæt viste ekstraordinære detaljer, "sagde Edwards, bemærker den medforfatter Emily Brodsky, professor i jord- og planetvidenskab, var den første til at genkende korrugeringerne. Sådanne træk var blevet observeret ved udsatte fejl på land, men aldrig før i en fejl dybt under overfladen.

"Jeg havde en tidlig gengivelse af grænsefladen, der vagt viste lange riller, og under min kvalificerende eksamen, Brodsky så dem og spurgte:'er det korrugeringer !?' Jeg vidste ikke, men jeg vidste, at de var virkelige træk. Slip-afledte korrugeringer var en virkelig pæn hypotese, og vi gravede ned i det efter det, " han sagde.

Området i denne undersøgelse havde længe været et mål for boring i megathrust af Costa Rica Seismic Project (CRISP). Medforfatter Eli Silver, professor emeritus i jord- og planetvidenskab ved UC Santa Cruz, og andre i CRISP-programmet besluttede at fortsætte en 3-D seismisk undersøgelse, som skal gå forud for enhver dybboring, og projektet blev finansieret af National Science Foundation i 2009. "På nuværende tidspunkt har to borexpeditioner er blevet gennemført med lavere mål, og, men endnu ikke planlagt, vi håber, at dybboringen vil finde sted, "Sagde sølv.

Forskere håber at kunne bruge lignende billedteknikker på andre subduktionszoner, såsom Cascadia -margenen langs den nordlige amerikanske vestkyst, hvor der er en lang historie med store megathrust -jordskælv og beslægtede tsunamier. "Gennemførelse af denne type 3D-undersøgelser langs Cascadia-margenen kan give os vigtige oplysninger langs megatrust, en pladegrænse, der udgør en betydelig farerisiko for den amerikanske vestkyst, "Sagde Kluesner.