Synkende havbjerge laver og dæmper jordskælv

Subduktionszoner - steder, hvor en tektonisk plade dykker under en anden - er hvor verdens største og mest skadelige jordskælv forekommer. En ny undersøgelse har fundet ud af, at når undervandsbjerge - også kendt som sømounts - trækkes ind i subduktionszoner, ikke alene danner de scenen for disse kraftige skælv, men også skabe forhold, der ender med at dæmpe dem.

Resultaterne betyder, at forskere mere omhyggeligt bør overvåge bestemte områder omkring en subducerende sømount, sagde forskere. Praksis kunne hjælpe forskere med bedre at forstå og forudsige, hvor fremtidige jordskælv sandsynligvis vil forekomme.

"Jorden foran den subdukterende sømount bliver sprød, favoriserer kraftige jordskælv, mens materialet bagved forbliver blødt og svagt, tillader stress at blive frigivet mere skånsomt, "sagde medforfatter Demian Saffer, direktør for University of Texas Institute for Geophysics (UTIG), en forskningsenhed ved The University of Texas ved Austin Jackson School of Geosciences.

Undersøgelsen blev offentliggjort den 2. marts i Naturgeovidenskab og blev ledet af Tian Sun, som i øjeblikket er forsker ved Geological Survey of Canada. Andre medforfattere omfatter Susan Ellis, en videnskabsmand ved det newzealandske forskningsinstitut GNS Science. Saffer havde tilsyn med projektet og var Suns postdoc -rådgiver i Penn State, da de begyndte undersøgelsen.

Forskerne brugte en computermodel til at simulere, hvad der sker, når sømounts kommer ind i havgrave skabt af subduktionszoner. Ifølge modellen, når en sømåler synker ned i en skyttegrav, jorden foran den bliver sprød, da dets langsomme fremrykning presser vand ud og komprimerer jorden. Men i dens kølvandet, sømount efterlader et spor af blødere vådt sediment. Det hårde, sprød sten kan være en kilde til kraftige jordskælv, som kræfter genereret af den subdukterende plade opbygges i den - men den svækkede, vådt materiale bag sømaskinen skaber en modsætning, dæmpende effekt på disse skælv og rystelser.

Selvom sømounts findes overalt på havbunden, de ekstraordinære dybder, hvor subduktion forekommer, betyder, at undersøgelse eller billeddannelse af en subdukterende sømount er ekstremt vanskelig. Det er derfor, indtil nu, forskere var ikke sikre på, om sømounts kunne påvirke stilen og størrelsen af ​​jordskælv i subduktionszonen.

Den nuværende forskning tacklede problemet ved at oprette en realistisk computersimulering af en subdukterende sømount og måle virkningerne på den omgivende sten og sediment, herunder de komplekse interaktioner mellem spændinger i jorden og væsketryk i det omgivende materiale. At få realistiske data til modellen involverede udførelse af eksperimenter på stenprøver indsamlet fra subduktionszoner ved videnskabelig havboring offshore Japan.

Forskerne sagde, at modellens resultater overraskede dem fuldstændigt. De havde forventet, at vandtryk og stress ville bryde materiale op ved sømountets hoved og dermed svække klipperne, ikke styrke dem.

"Sømount skaber en feedback -loop i måden, hvorpå væsker presses ud, og klippens mekaniske reaktion på ændringer i væsketryk, "sagde Ellis, der medudviklede den numeriske kode i kernen af ​​undersøgelsen.

Forskerne er tilfredse med, at deres model er robust, fordi den jordskælvsadfærd, den forudsiger, konsekvent matcher adfærden for rigtige jordskælv.

Mens den svækkede sten, der er tilbage i kølvandet på sømounts, kan dæmpe store jordskælv, forskerne mener, at det kan være en vigtig faktor i en type jordskælv, der kaldes en langsom glidebegivenhed. Disse slowmotion-skælv er unikke, fordi de kan tage dage, uger og endda måneder at udfolde.

Laura Wallace, forsker ved UTIG og GNS Science, hvem var den første til at dokumentere New Zealand langsomme begivenheder, sagde, at forskningen var en demonstration af, hvordan geologiske strukturer i jordskorpen, såsom sømønstre, kunne påvirke et helt spektrum af seismisk aktivitet.

"Forudsigelserne fra modellen stemmer meget godt overens med det, vi ser i New Zealand med hensyn til, hvor små jordskælv og rystelser sker i forhold til sømount, sagde Wallace, som ikke var en del af den aktuelle undersøgelse.

Sun mener, at deres undersøgelser har hjulpet med at afhjælpe et vidensgab om sømønter, men den forskning vil drage fordel af flere målinger.

"Vi har stadig brug for geofysisk billeddannelse i høj opløsning og overvågning offshore jordskælv for bedre at forstå mønstre for seismisk aktivitet, "sagde Sun.