Langsomme jordskælv skjulte mekanik afsløret

Langsomme jordskælv, en slags slowmotion tremor, er blevet opdaget på mange af verdens jordskælv hotspots, herunder dem, der findes omkring Pacific Ring of Fire, men det er uklart, hvordan de er forbundet med de skadelige skælv, der opstår der. Forskere ved University of Texas i Austin har nu afsløret jordskælvets indre virke ved hjælp af seismiske CT -scanninger og supercomputere for at undersøge en region ud for New Zealands kyst, der vides at producere dem.

Indsigten vil hjælpe forskere med at finde ud af, hvorfor tektonisk energi i subduktionszoner som New Zealands Hikurangi subduktionszone, en seismisk aktiv region, hvor stillehavets tektoniske plade dykker - eller subdukterer - under landets nordø, slippes undertiden forsigtigt som langsom glidning, og andre gange så ødelæggende, jordskælv i stor størrelse.

Forskningen blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Naturgeovidenskab som en del af en specialudgave med fokus på subduktionszoner.

"Subduktionszoner er de største jordskælvs- og tsunamifabrikker på planeten, "sagde medforfatter Laura Wallace, en forsker ved UT Austin's Institute for Geophysics (UTIG) og GNS Science i New Zealand. "Med mere forskning som denne, vi kan virkelig begynde at forstå oprindelsen til forskellige former for [jordskælv] adfærd i subduktionszoner. "

Forskningen brugte nye billedbehandlingsteknikker og computermodellering til at teste flere foreslåede mekanismer om, hvordan langsomt glidende jordskælv udspiller sig, afsløre dem, der fungerede bedst.

Undersøgelsens hovedforfatter, Adrien Arnulf, en UTIG -forsker, sagde, at denne forskningslinje er vigtig, fordi forståelse for, hvor og hvornår et stort subduktionsområde jordskælv kan ramme, kun kan ske ved først at løse mysteriet om langsom glid.

"Hvis du ignorerer langsom slip, du vil fejlberegne, hvor meget energi der gemmes og frigives, når tektoniske plader bevæger sig rundt om planeten, " han sagde.

Forskere ved, at langsomme skridhændelser er en vigtig del af jordskælvscyklussen, fordi de forekommer på lignende steder og kan frigive lige så meget opdæmmet tektonisk energi som et jordskælv i stor størrelse, men uden at forårsage pludselig seismisk rystelse. Faktisk, begivenhederne er så langsomme, udfolder sig i løbet af uger, at de undslap opdagelsen indtil kun for cirka 20 år siden.

New Zealands Hikurangi subduktionszone er et ideelt sted at studere langsomme skridskælv, fordi de forekommer på dybder lavt nok til at blive afbildet ved høj opløsning, enten ved at lytte til Jordens indre rumlen, eller ved at sende kunstige seismiske bølger ind i undergrunden og registrere ekkoet.

At omdanne seismiske data til et detaljeret billede er en besværlig opgave, men ved at bruge lignende teknikker til dem, der bruges til medicinsk billeddannelse, geoforskere er i stand til at skelne længden, form, og styrken af ​​det seismiske ekko til at finde ud af, hvad der foregår under jorden.

I den aktuelle undersøgelse, Arnulf var i stand til at udtrække endnu mere information ved at programmere algoritmer på Lonestar5, en supercomputer på Texas Advanced Computing Center, at lede efter mønstre i dataene. Resultaterne fortalte Arnulf, hvor svag fejlen var blevet, og hvor der føltes pres i jordens led.

Han arbejdede med UT Jackson School of Geosciences kandidatstuderende, James Biemiller, der brugte Arnulfs parametre i en detaljeret simulering, han havde udviklet til at modellere, hvordan fejl bevæger sig.

Simuleringen viste, at tektoniske kræfter opbyggede i skorpen og derefter slippede gennem en række slowmotion -rystelser, ligesom jordskælv med langsom skridning påvist ved Hikurangi i løbet af de sidste to årtier.

Ifølge forskerne, forskningens reelle succes var ikke, at modellen virkede, men at den viste dem, hvor hullerne er i fysikken.

"Vi har ikke nødvendigvis søm-i-kisten til, hvor præcis lavvandet langsomt skrid forekommer, "sagde Biemiller, "men vi testede et af de standard søm (rate-state friction) og fandt ud af, at det ikke fungerede så godt, som du ville forvente. Det betyder, at vi sandsynligvis kan antage, at der er andre processer involveret i modulering af langsom slip, som cyklusser med væsketryk og frigivelse. "

At finde disse andre processer er præcis, hvad teamet håber, at deres metode vil hjælpe med at lette.

Undersøgelsens seismiske data blev leveret af GNS Science og New Zealand Ministry of Economic Development. Forskningen blev finansieret af UTIG og en MBIE Endeavour -fond til GNS Science. UTIG er en enhed fra Jackson School of Geosciences.