Smeltende havmudder hjælper med at forhindre større jordskælv - og kan vise, hvor jordskælvsrisikoen er størst

De største og mest ødelæggende jordskælv på planeten sker på steder, hvor to tektoniske plader kolliderer. I vores nye forskning, offentliggjort i dag i Naturkommunikation , vi har produceret nye modeller for, hvor og hvordan sten smelter i disse kollisionszoner i den dybe Jord.

Denne forbedrede viden om fordelingen af ​​smeltet sten vil hjælpe os med at forstå, hvor vi kan forvente ødelæggende jordskælv.

Hvad forårsager jordskælv?

Kæmpe jordskælv, såsom jordskælvet med en styrke på 9,0 i 2011, der forårsagede atomkatastrofen i Fukushima, eller begivenheden i størrelsesordenen 9,1 i 2004, der forårsagede tsunamien på 2. juledag, opstår ved kollisionszonerne mellem to tektoniske plader. I disse såkaldte subduktionszoner, den ene plade glider under den anden.

Den synkende plade fungerer som et enormt transportbånd, transporterer materiale fra overfladen ned i den dybe jord. Jordskælv opstår, hvor den synkende plade sætter sig fast; belastningen opbygges, indtil den til sidst hurtigt slipper. Væsker og smeltede sten i systemet smører pladerne, hjælper dem med at glide forbi hinanden og forhindre store jordskælv i at ske.

Hvornår sker der, når havslam ender inde på jorden?

Min kollega Michael Förster og jeg var interesserede i, hvad der sker med sedimenter, når de føres ned i den dybe Jord i en subduktionszone. Disse sedimenter starter som tykke lag af mudder på havbunden, men bliver båret ned i den dybe Jord som en del af den synkende plade.

Michael tog en mudderprøve opsamlet fra havbunden og opvarmede den til de høje temperaturer og tryk, den ville opleve i en subduktionszone. Han fandt, at sedimenterne smeltede og derefter reagerede med de omgivende klipper, danner mineralet phlogopit og også saltvandsvæsker.

Et puslespil løst

Geofysiske modeller af subduktionszoner giver os mulighed for at kortlægge præcis, hvor de smeltede sten og væsker er. Disse målinger er som røntgenstråler i Jordens indre, hjælper os med at kigge ind på steder, vi ellers ikke kan se.

Vi var især interesserede i modeller af elektrisk ledningsevne i subduktionszoner. Dette skyldes, at de væsker og den smeltede sten, vi kiggede på, er mere elektrisk ledende end den omgivende sten. Modeller af subduktionszoner har længe været gådefulde, fordi de viser, at Jorden er meget ledende i regioner, hvor folk ikke forventede at se en masse væsker og smeltet sten.

Jeg beregnede phlogopitens elektriske ledningsevne, smeltede sedimenter og væsker, der blev produceret i forsøgene og fandt, at de passede ekstremt godt med de geofysiske modeller. Dette giver gode beviser på, at det, vi ser i eksperimenterne, sker på den rigtige Jord, og giver os mulighed for at beregne, hvor den smeltede sten og væsker er i subduktionszoner rundt om i verden.

Forståelse for, hvor store jordskælv sandsynligvis vil forekomme

Kæmpejordskælv vil sandsynligvis ikke forekomme i de dele af subduktionszonen, hvor sedimenterne smelter. Alle produkterne fra smeltningen - selve den smeltede sten, saltvandsvæskerne, og endda mineralet phlogopite – hjælper de to plader med at glide let forbi hinanden uden at forårsage store jordskælv.

Vi sammenlignede vores modeller med placeringer af jordskælv i subduktionszoner langs USA's vestkyst. Vi fandt ud af, at der ikke var store jordskælv, hvor sedimenter smeltede, men bevægelsen af ​​væsker fra de smeltede sedimenter kunne forklare nogle små, ikke-ødelæggende jordskælv og meget svage signaler om rysten, hvor de to plader let glider forbi hinanden.

Jordskælv er en håndgribelig påmindelse om, at vi lever på en aktiv planet, og at dybt under vores fødder, enorme kræfter får sten til at flyde og smelte og kollidere. Præcis forudsigelse af jordskælv vil være et vedvarende mål for geovidenskabsfolk i de kommende årtier.

Det kræver indviklet detektivarbejde at flette alle de små informationstråde sammen, vi har om processer, der foregår så dybt inde i Jorden, at vi aldrig vil være i stand til at se eller prøve dem. Vores resultater er en ny tråd i dette puslespil. Vi håber, det vil bidrage til, at vi en dag kan beskytte mennesker mod risiko for jordskælv.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.