Pladegrænser kan opleve højere temperatur og stress end tidligere antaget

Temperatur og forskydningsspænding er to indflydelsesrige variabler, der påvirker forkastning og seismicitet i subduktionszoner, hvor tektoniske plader konvergerer. Men fordi jordskælv opstår titusinder af kilometer under Jordens overflade ved pladegrænser, er virkningerne af temperatur og størrelsen af ​​stress dårligt forstået og heftigt diskuteret.

Philip England og kolleger udforskede disse variabler ved pladegrænsen i det nordlige Honshu, Japans største ø, og omgivelserne for det ødelæggende Tōhoku-jordskælv i 2011 - det kraftigste nogensinde registreret i Japan. Forfatterne brugte et tæt sæt varmefluxmålinger indsamlet fra 100 meter dybe boringer som en proxy for målinger ved den utilgængelige pladegrænseflade.

Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Geochemistry, Geophysics, Geosystems .

Deres matematiske analyse viste, at temperaturen i en dybde på 60 kilometer ved pladegrænsen er omkring 660°C, mens forskydningsspændingen er cirka 100 megapascal. Begge tal, især temperaturestimaterne, har en grad af usikkerhed på grund af vanskeligheden ved at bestemme bidraget fra radiogen varme. Men begge er bemærkelsesværdigt højere end tidligere estimater, som generelt var lavere end henholdsvis ca. 400°C og et par tiere megapascal.

Resultaterne stemmer dog overens med en varmefluxanalyse gennemført ved Kermadec-subduktionszonen, det eneste andet sted, hvor forskydningsspændingen blev estimeret ved hjælp af en sammenlignelig tæthed af overflademålinger, hvor usikkerheden på grund af påvirkningen af ​​radioaktivitet er væsentligt lavere.

Resultaterne forbedrer forståelsen af ​​forholdene omkring jordskælv ved den nordlige Honshu-pladegrænse. Derudover forklarer de den temperatur og det tryk, der observeres i klipperne i Sanbagawa-bæltet i det sydvestlige Japan, et udgravet levn af en 90 millioner år gammel pladegrænseflade.

Som forfatterne bemærker, understøtter overensstemmelsen mellem resultaterne og forhold på den nuværende grænseflade argumentet om, at relikviepladegrænser som Sanbagawa registrerer fysiske og kemiske forhold, der er relevante for jordskælvsdannelse i nutidige subduktionszoner.

Flere oplysninger: Philip England et al., Implikationer af overfladevarmeflux for forskydningsspænding og temperatur på pladegrænsefladen under Northern Honshu, Geokemi, Geophysics, Geosystems (2024). DOI:10.1029/2023GC011285

Leveret af Eos

Denne historie er genudgivet med tilladelse til Eos, der er vært for American Geophysical Union. Læs den originale historie her.