Nye ledetråde til dybt jordskælvsmysterium

En ny forståelse af vores planets dybeste jordskælv kan hjælpe med at optrevle en af ​​de mest mystiske geofysiske processer på Jorden.

Dybe jordskælv - der er mindst 300 kilometer under overfladen - forårsager typisk ikke skade, men de mærkes ofte bredt. Disse jordskælv kan give vigtige spor til at forstå pladetektonik og strukturen i Jordens indre. På grund af de ekstremt høje temperaturer og tryk, hvor der opstår dybe jordskælv, de stammer sandsynligvis fra andre fysiske og kemiske processer end jordskælv nær overfladen. Men det er svært at samle information om dybe jordskælv, så videnskabsmænd har ikke en solid forklaring på, hvad der forårsager dem.

"Vi kan ikke direkte se, hvad der sker, hvor der opstår dybe jordskælv, sagde Magali Billen, professor i geofysik ved UC Davis Department of Earth and Planetary Sciences.

Hvad er det, der driver dybe jordskælv?

Billen bygger numeriske simuleringer af subduktionszoner, hvor en plade synker ned under en anden, for bedre at forstå de kræfter, der styrer pladetektonikken. Hendes seneste arbejde hjælper med at forklare fordelingen af ​​dybe jordskælv, viser, at de oftest rammer i områder med "høj belastning", hvor en synkende tektonisk plade bøjer og folder.

"Disse modeller giver overbevisende beviser for, at belastningshastigheden er en vigtig faktor til at kontrollere, hvor dybe jordskælv opstår, " hun sagde.

Den nye forståelse af, at deformation er en vigtig faktor i dybe jordskælv, bør hjælpe videnskabsmænd med at afgøre, hvilke mekanismer der udløser dybe jordskælv og kan give nye begrænsninger for subduktionszonens struktur og dynamik, sagde Billen.

"Når vi forstår dyb jordskælvs fysik bedre, vi vil være i stand til at udtrække endnu flere oplysninger om dynamikken i subduktion, nøgledriveren bag pladetektonikken, " hun sagde.

Hendes resultater blev offentliggjort den 27. maj i tidsskriftet Videnskabens fremskridt .

Ny måde at studere dybe jordskælv på

Dybe jordskælv forekommer i subduktionszoner - hvor en af ​​de tektoniske plader, der flyder på Jordens overflade, dykker under en anden og "subduceres" ind i kappen. Indenfor de synkende skorpeplader, jordskælv samler sig på nogle dybder og er sparsomme i andre. For eksempel, mange plader udviser store huller i seismisk aktivitet under 410 kilometer i dybden.

Hullerne i seismicitet er på linje med områder af pladen, der deformeres langsommere i de numeriske modeller, Sagde Billen.

"Deformation er ikke den samme overalt i pladen, " sagde Billen. "Det er virkelig det nye her."

Billens forskning var oprindelig ikke beregnet til at undersøge dybe jordskælv. Hellere, hun prøvede at forstå den langsomme frem og tilbage bevægelse af dybe havgrave, hvor plader bøjer nedad i subduktionszoner.

"Jeg besluttede mig af nysgerrighed at plotte deformationen i pladen, og da jeg så på plottet, det første der dukkede op i mit sind var 'wow, dette ligner fordelingen af ​​dybe jordskælv, " sagde hun. "Det var en total overraskelse."

Efterligner den dybe Jord

Billens model inkorporerer de nyeste data om fænomener som mineraltætheden, forskellige lag i synkepladen, og eksperimentelle observationer af, hvordan sten opfører sig ved høje temperaturer og tryk.

"Dette er den første model, der virkelig samler de fysiske ligninger, der beskriver sænkningen af ​​pladerne og de vigtigste fysiske egenskaber af klipperne, "Sagde Billen.

Resultaterne kan ikke skelne mellem mulige årsager til dybe jordskælv. Imidlertid, de giver nye måder at undersøge, hvad der forårsager dem, sagde Billen.

"Tags den ekstra begrænsning af belastningshastigheden i betragtning, bør det hjælpe med at afgøre, hvilke mekanismer der er aktive i den subduktionslithosfære, med mulighed for, at flere mekanismer kan være nødvendige, " hun sagde.

Projektet blev støttet af et stipendium fra Alexander von Humboldt Foundation og en pris fra National Science Foundation. Computational Infrastructure for Geodynamik understøtter CitcomS-softwaren, der bruges til de numeriske simuleringer.