Jordskælvsværme afslører manglende del af tektonisk plade-vulkan-puslespil

Dybt under havbunden, en synkende tektonisk plade forårsager en "sværm" af jordskælv, tilførsel af smeltet sten til nydannede vulkaner, ny forskning har opdaget.

Jordskælvsværme er, når et stort antal jordskælv opstår tæt sammen over en kort periode. Forskere fandt to sådanne sværme, mens de studerede Mariana- og Izu-Bonin-buesystemet i Stillehavet.

Ved at plotte hver jordskælvsværm på et tredimensionelt kort, forskerne fandt ud af, at jordskælvene definerede en rørlignende struktur, som den smeltede sten rejste igennem, stiger fra en synkende tektonisk plade i dybder på omkring 200 km til et magmakammer under en vulkan.

Opdagelsen løser en manglende brik i det tektoniske puslespil:afslører stien, som væsker og smeltet sten bevæger sig gennem den dybe Jord til vulkaner ved overfladen.

Det internationale hold omfattede forskere fra University of Wollongong (UOW), Royal Holloway University of London, University of Cambridge, Australian National University, Columbia University, Cardiff University og Durham University.

Mariana og Izu-Bonin buesystemet ligger på havbunden, strækker sig 2800 kilometer fra Japan sydpå til Guam og videre. Det markerer, hvor to tektoniske plader - den filippinske havplade og Stillehavspladen - mødes.

Efterhånden som Stillehavspladen subducerer, synker ned i jordens kappe, den fører vand dybt ned i Jorden. Pladen bliver varmere og oplever mere pres, jo dybere den går, indtil overophedet vand forsøger at slippe ud, får stenen til at sprække og smelte og skabe en vej for den smeltede sten til at stige.

Hovedforfatter Dr. Lloyd White fra UOW's School of Earth, Atmosfærisk og biovidenskab beskrev processen som en naturlig hydrofracking-effekt.

"I fracking brugt af olieindustrien, de borer ind i jorden op til et par kilometers dybde, og fortsæt derefter med at pumpe væske ned, indtil trykket vokser, og klipperne revner, skabe en sti for olien eller naturgassen til at strømme gennem klipperne og ind i et rør tilbage til overfladen, " sagde Dr. White.

"I dette tilfælde, den tektoniske plade fører vandet meget dybt ned i jorden, ned til omkring 200 kilometer under overfladen. Når pladen går ned, bliver den varmere, og trykket bliver højere, at drive vand ud af subduceret plade.

"Det er i sidste ende vandet, der får de langsomt bevægende klipper til at smelte såvel som at forårsage disse sjældne jordskælv. Vandet bliver så varmt og er under så meget pres, at det skal væk. Når det bevæger sig opad, får det klipperne til at knække og smelter, danner magma, og at magma er det, der fødes til vulkanen i toppen af ​​systemet.

"Det ligner fracking, men i en meget større skala og fuldstændig drevet af Jordens naturlige processer, snarere end at være menneskeskabt."

De to jordskælvsværme opstod dybt inde i Jorden i en zone, der normalt ikke har nogen jordskælv. Den enkleste forklaring er, at de blev forårsaget af en proces, der ligner fracking, enten ved at stenen brækker foran den overophedede væske, eller ved at røret kollapsede, efter at væsken havde bevæget sig gennem systemet.

"Geologer har altid antaget, at vandet i dette system går opad, men vi har aldrig haft en god måde at forestille os det på. Disse eksempler - en vanvittig hændelse, som vi er stødt på - viser meget tydeligt, hvor vandet skal bevæge sig hen, " sagde Dr. White.

Medforfatter Dr. Dominique Tanner, også fra UOW's School of Earth, Atmosfærisk og biovidenskab, sagde:"Vi kan faktisk bruge jordskælvene til at finde ud af, hvor hurtigt disse væsker bevæger sig. Vi ved præcis, hvornår og hvor jordskælvene opstår, så vi kan vurdere, hvor hurtigt væsken bevæger sig gennem den dybe jord, hvilket er hurtigere end en kilometer i timen - meget hurtigere end vi tidligere troede."

Mens der er brug for meget mere forskning, opdagelsen kan hjælpe videnskabsmænd med at overvåge, hvilke vulkaner der bliver primet med stigende mængder magma fra den dybe Jord.