Skatkammer af jordskælvsspor kunne afdækkes ved hjælp af ny bølgende teknik

Geologer har forbedret metoder til at kortlægge havbundsklipper, hjælper os med bedre at forstå undersøiske jordskælv og de tsunamier, de kan forårsage.

Deres teknik kombinerer traditionel 'akustisk kortlægning' med en nyere metode kaldet 'fuld bølgeforminversion'. De fandt ud af, at deres nye metode forbedrede deres syn på sten langs en brudlinje - et brud i jordskorpen - ud for østkysten af ​​New Zealands nordø.

Forskerne håber, at deres klarere syn på klipperne omkring disse brudlinjer - hvis bevægelser kan udløse jordskælv og efterfølgende tsunamier - vil hjælpe dem med bedre at forstå, hvorfor sådanne begivenheder sker.

Hovedforfatter Melissa Gray, fra Imperial College Londons Department of Earth Science and Engineering, sagde:"Vi kan nu scanne undersøiske sten for at se deres egenskaber mere detaljeret. Forhåbentlig vil dette hjælpe os til bedre at finde ud af, hvordan jordskælv og tsunamier opstår."

"Skattekammer"

Lige ud for North Island-kysten af ​​New Zealand, kanten af ​​den tektoniske plade i Stillehavet lægger sig under kanten af ​​den australske plade - et område kendt som Hikurangi-subduktionszonen.

Subduktion refererer til, når to plader bevæger sig mod hinanden, byggetryk, der i sidste ende får den ene plade til pludselig at 'glide' under den anden. Denne pludselige glidning kan forårsage jordskælv, som igen udløser tsunamier, hvis de sker under vandet.

Imidlertid, subduktion kan også forårsage stille jordskælv kendt som 'langsomme slip'-hændelser, som frigiver den samme mængde energi som et typisk jordskælv, men over meget længere tid.

Langsomme glidehændelser går ofte ubemærket hen og forårsager ingen skade, men forfatterne til denne nye rapport siger, at at studere dem kunne udgøre en "skatkammer" af information. Melissa sagde:"Vores nye måde at studere hændelser med langsom slip kunne afsløre en skattekiste af spor om, hvor større, flere ødelæggende jordskælv sker."

Ultralydsbilleder af subduktionszonen, før (L) og efter (midt og R) blev 2D-bølgeforminversion brugt. 'Efter'-billederne viser zonen meget finere, højere opløsning detaljer.

Quake dilemma

Nuværende stenkortlægningsteknikker bruger lydbølger til at bygge billeder af, hvordan sten ser ud mange kilometer under jorden, samt afsløre, hvor porøse og hårde de er, og hvor meget væske og gas de sandsynligvis vil indeholde. Denne information hjælper videnskabsmænd med at vurdere, hvordan sten kan opføre sig, når stress opbygges, og hvor meget rystelse der ville være i et jordskælv.

Nu Melissa, sammen med Imperials Dr. Rebecca Bell og professor Joanna Morgan, har tilsluttet aktuelle lydbølgeoplysninger til en billedbehandlingsteknik kaldet fuldbølgeforminversion.

Denne metode hjalp dem med at male et billede af Hikurangi-forkastningszonen med hidtil usete detaljer (fig.1). De fangede også de lavvandede forkastninger, som var ansvarlige for den store Gisborne-tsunami i 1947 (fig. 3) - et eksempel på en stor tsunami forårsaget af et relativt lille jordskælv med langsom udskridning.

Metoden bygger på konceptet 'akustisk kortlægning', hvor lydbølger sendes fra en båd på havoverfladen ned til havbunden og kilometer ind i jordskorpen. Den tid, det tager for bølgerne at hoppe af forskellige klippelag og bakke op til båden - som optaget af undervandsmikrofoner, der trækkes bag båden - fortæller forskerne afstanden til havbunden og klippelagene, samt den sandsynlige sammensætning af klipperne.

Forskerne kombinerede data fra akustisk kortlægning med den fulde bølgeforminversionsteknik. Dette konverterede lydbølgerne til højere opløsning, mere indviklet detaljerede kort over havbunden og klippen nedenunder.

For at kontrollere, at deres data var nøjagtige, Forfatterne sammenlignede deres modeller af stenegenskaberne kortlagt ved inversion med prøver indsamlet fra boringer af International Ocean Discovery Program. De fandt ud af, at modellerne og de rigtige data matchede, angiver, at teknikken er nøjagtig og pålidelig, og kan give mere information end nuværende boremetoder.

Forskerne siger, at denne kombination af teknikker kan hjælpe regeringer med at producere mere nøjagtige farekort for jordskælv og tsunamier.

Medforfatter af undersøgelsen Dr. Bell sagde:"Vi kan bruge dette til at studere jordskælv og tsunami-udsatte områder omkring New Zealand og resten af ​​verden."

Næste, de vil arbejde på at kortlægge selve det punkt, hvor to kanter af tektoniske plader rører ned til dybder på 10-15 kilometer.

Dr. Bell tilføjede:"Selvom ingen har set fejllinjer som denne i et sådant omfang før, vi kender stadig ikke egenskaberne for Hikurangi-pladegrænsen i den dybde, hvor der forekommer langsomme glid.

"Ultimativt, vi ønsker at forstå, hvorfor nogle skred forårsager ødelæggende jordskælv, mens andre ikke gør det."