Massive jordskælv giver ny indsigt i dyb jord

I de aftagende måneder af 2018, to af de mægtigste dybe jordskælv, der nogensinde er registreret i menneskets historie, raslede Tonga-Fiji-regionen i det sydlige Stillehav.

I den første nogensinde undersøgelse af disse dybe jordskælv-generelt defineret som ethvert jordskælv, der forekommer 350 kilometer eller mere under jordens overflade-karakteriserede et Florida State University-ledet forskerhold disse betydelige seismologiske begivenheder, afslører nye og overraskende oplysninger om vores planets mystiske, interiør i konstant forandring.

Holdets resultater, offentliggjort i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve , afgrænse de komplekse geologiske processer, der er ansvarlige for jordskælvene, og antyder, at den første kraftige forstyrrelse faktisk kan have udløst den anden.

"Vi har ikke den slags store jordskælv for ofte, "sagde studieforfatter Wenyuan Fan, en jordskælvsseismolog i FSU's Department of Earth, Ocean og atmosfærisk videnskab. "Disse dybe jordskælv, især større jordskælv, fremmes ikke rigtigt af det omgivende miljø. Så hvorfor sker dette? Det er et overbevisende spørgsmål at stille. "

Mens dybe jordskælv sjældent mærkes på jordens overflade, at studere disse titaniske begivenheder kan hjælpe forskere med bedre at forstå systemer og strukturer på den indre Jord.

Men de præcise mekanismer for dybe jordskælv har længe været et mysterium for jordskælvsforskere. De ekstreme temperatur- og trykforhold på den dybe jord er ikke egnede til den slags mekaniske processer, der typisk er ansvarlige for jordskælv - nemlig bevægelse og pludselig glid af store plader.

I stedet, det ekstraordinære pres holder tingene fast, og de stigende temperaturer får stenet materiale til at opføre sig som chokolade - bevæger sig viskøst rundt i stedet for som isterninger, som det ses på den lave overflade.

"Vi forventede ikke at have dybe jordskælv, "Fan sagde." Det skulle ikke ske. Men vi har observationer af dybe jordskælv. Så hvorfor? Hvordan? Hvilken slags fysiske processer fungerer under sådanne forhold? "

Ved hjælp af avancerede bølgeformanalyser, Fan og hans team fandt ud af, at det første jordskælv - en væsen, der slog ind i størrelsesorden 8,2, hvilket gjorde det til det næststørste dybe jordskælv, der nogensinde er registreret-var et produkt af to forskellige fysiske processer.

Jordskælvet, de fandt, begyndte i en af ​​regionens seismisk vigtige plader, en del af en tektonisk plade subdugeret under en anden. Pladekerner er køligere end deres varmende varme omgivelser, og derfor mere modtagelige for jordskælvskæde.

Da jordskælvet begyndte at danne sig i pladekernen, den forplantede sig ud i sine varmere og mere smidige omgivelser. Denne udbredelse flyttede jordskælvet fra en mekanisk proces til en anden.

"Dette er interessant, fordi før Tonga menes at have overvejende kun en type mekanisme, som er inden i koldpladekernen, "Fan sagde." Men vi ser faktisk, at flere fysiske mekanismer er involveret. "

Dobbeltmekanismens udbredelsesmønster, der var til stede i jordskælvet med styrke 8,2, var ikke fuldstændig overraskende for Fan og hans team. Processen mindede om en lignende dyb, Et jordskælv på 7,6, der rystede regionen i 1994. Disse genkendelige mønstre var et lovende tegn.

"For at se, at noget er forudsigeligt, ligesom de gentagne mønstre observeret i jordskælvet med styrke 8,2, er meget tilfredsstillende, "Sagde Fan." Det giver håb om, at vi ved noget om dette system. "

Men det andet jordskælv, som fandt sted 18 dage efter den første, var mere et puslespil. Krampen i størrelsesordenen 7,9 ramte i et område, der tidligere oplevede meget lidt seismisk aktivitet. De forskellige fysiske mekanismer, der var til stede i det andet jordskælv, delte flere ligheder med sydamerikanske dybe jordskælv end med de massive skælv, der rystede det sydlige Stillehav. Og, forundrende for forskere, jordskælvet med størrelsen 7,9 gav overraskende få efterskælv i forhold til dets betydelige størrelse.

På en eller anden måde, Fan sagde, et stort jordskælv blev udløst i en tidligere aseismisk region, der derefter straks vendte tilbage til det normale.

Det er denne udløsende proces, der mest interesserer Fan fremover. Han sagde, at dette jordskælv "dublet" illustrerer den dynamiske og indbyrdes forbundne karakter af dybe jordprocesser og det presserende behov for bedre at forstå, hvordan disse komplicerede processer fungerer.

"Det er vigtigt, at vi tager fat på spørgsmålet om, hvordan store jordskælv udløser andre store jordskælv, der ikke er langt væk, "sagde han." Dette er en god demonstration af, at der synes at være fysiske processer involveret, som stadig er ukendte. Vi har efterhånden lært at identificere mønsteret, men ikke i en grad, hvor vi ved præcis, hvordan det fungerer. Jeg tror, ​​at dette er vigtigt for enhver form for fareprognose. Det er mere end en intellektuel interesse. Det er vigtigt for det menneskelige samfund. "