Fossile jordskælv giver ny indsigt i seismisk aktivitet dybt under Jordens overflade

En større international undersøgelse har kastet nyt lys over de mekanismer, hvormed jordskælv udløses op til 40 km under jordens overflade.

Selvom sådanne jordskælv er usædvanlige, fordi sten på den dybde forventes at krybe langsomt og aseismisk, de tegner sig for omkring 30 procent af intrakontinental seismisk aktivitet. Nylige eksempler omfatter en betydelig andel af seismicitet i Himalaya samt efterskælv i forbindelse med jordskælvet i Bhuj i 2001 i Indien.

Imidlertid, meget lidt er i øjeblikket kendt om, hvad der forårsager dem, hovedsagelig på grund af det faktum, at eventuelle effekter normalt er skjult dybt under jorden.

Den aktuelle undersøgelse, udgivet i Naturkommunikation og finansieret af Naturmiljøforskningsrådet, søgt at forstå, hvordan sådanne dybe jordskælv kan genereres.

De viste, at jordskælvsbrud kan tilskyndes af samspillet mellem forskellige forskydningszoner, der kryber langsomt og aseismisk. Denne interaktion belaster de tilstødende blokke af stive sten i den dybe skorpe, indtil de ikke længere kan opretholde den stigende stress, og snap - genererer jordskælv.

Fremhæver observationer af ret komplekse netværk skabt af jordskælvsgenererede fejl, de antyder, at denne kontekst er karakteriseret ved gentagne cykler af deformation, med langvarig langsom krybning på forskydningszonerne, der er præget af episodiske jordskælv.

Selvom kun en forbigående komponent i sådanne deformationscyklusser, jordskælvene frigiver en betydelig del af den akkumulerede stress i hele regionen.

Undersøgelsen blev ledet af University of Plymouth (UK) og University of Oslo (Norge), med forskere, der foretager geologiske observationer af seismiske strukturer i opgravede nedre skorpe -klipper på Lofoten -øerne.

Regionen er hjemsted for en af ​​de få veleksponerede store dele af opgravet kontinental nedre skorpe i verden, afsløret under åbningen af ​​det nordlige Atlanterhav.

Forskere tilbragte flere måneder i regionen, foretage en detaljeret analyse af den udsatte sten og især uberørte pseudotachylyter (størknet smelte produceret under seismisk glid betragtet som 'fossile jordskælv'), som dekorerer fejlsæt, der forbinder tilstødende eller krydsende forskydningszoner.

De indsamlede også prøver fra regionen, som derefter blev analyseret ved hjælp af avanceret teknologi i universitetets Plymouth Electron Microscopy Center.

Hovedforfatter Dr. Lucy Campbell, Postdoktoral stipendiat ved University of Plymouth, sagde:

"Lofoten -øerne giver et næsten unikt sted, hvor man kan undersøge virkningerne af jordskælv i den nedre skorpe. Men ved at se på sektioner af udsat sten mindre end 15 meter bred, vi var i stand til at se eksempler på langsomt dannende stendeformation, der arbejdede med at udløse jordskælv genereret op til 30 km under overfladen. Den model, vi nu har udviklet, giver en ny forklaring på årsagerne og virkningerne af sådanne jordskælv, der kan anvendes mange steder, hvor de forekommer. "

Projektleder Dr. Luca Menegon, Lektor ved University of Plymouth og University of Oslo, tilføjet:

"Dybe jordskælv kan være lige så ødelæggende som dem, der kerner tættere på jordens overflade. De forekommer ofte i meget befolkede områder i det indre af kontinenterne, f.eks. i Centralasien. Men mens der er meget kendt om, hvad der forårsager seismisk aktivitet i den øvre skorpe, vi ved langt mindre om dem, der forekommer lavere. Denne undersøgelse giver os en fascinerende indsigt i, hvad der sker dybt under jordens overflade, og vores udfordring er nu at tage denne forskning fremad og se, om vi kan bruge den til at gøre samfund i risikogruppen mere bevidste om farerne ved en sådan aktivitet. "

Som en del af undersøgelsen, forskere arbejdede også med University of Plymouth filmskaber Heidi Morstang for at producere en 60-minutters dokumentarfilm om deres arbejde. Pseudotachylyte havde premiere på Bergen International Film Festival i 2019, og vil blive distribueret internationalt, når den er vist på forskellige andre festivaler globalt.

Studiet, "Jordskælvs nukleation i den nedre skorpe ved lokal stressforstærkning af Campbell et al., "udgives i Naturkommunikation .