Hvordan Jordskælv Bash Gennem 'Krybende' Fejl

{h1}

I modsætning til årtier med geologisk visdom, krybende fejlsegmenter, der tænkes at glide glat forbi hinanden, kan producere massive jordskælv.

Nogle af de største og dødbringende jordskælv de seneste år ramte, hvor jordskælvsfare estimater ikke forudsagde massive quakes.

En detaljeret computer model af store jordskælv i Japan og Taiwan hjælper med at forklare hvorfor.

I modsætning til årtier af geologisk visdom, kan krybende fejlsegmenter, der formodes at glide glat forbi hinanden, pludselig skifte til en anden tilstand under et jordskælv, finder modellen. I stedet for at virke som en barriere for brud, mister det krybende segment sin modstand, mest sandsynligt gennem friktionsopvarmning.

"Disse segmenter er hvor jordskælv ville være tilbøjelige til at dø," sagde Nadia Lapusta, professor i geofysik og maskinteknik ved Caltech. "Men under et jordskælv skaber du friktionsvarme, ligesom når du gnider dine hænder, og fejlens egenskaber kan ændre sig," fortalte hun OurAmazingPlanet.

Undersøgelsen viser det potentielle scenarie, hvor der opstår krybende fejlsegmenter i dag (9. januar) i tidsskriftet Nature.

Oprettelse af varme

I geologisk perlance er krypende fejl takstforstærkende. Ankomsten af ​​jordskælvslibning (eller forskydningen langs en fejl) øger friktionen mellem fejlens to sider, hvilket får dem til at holde sammen og stoppe en hastighedsskælv fra at passere igennem. [De 10 største jordskælv i historien]

Men med pludselige opvarmning, som friktion fra et jordskælv, kan væsker i de pulveriserede mineraler, der ligger i fejlzonen, skifte en snigende fejl for at svække svækkelsen, sagde Lapusta. Dette betyder, at jordskælvslækket svækker fejlen, da den bevæger sig langs dens brud. Og når fejl opfører sig i takt-svækkende tilstand, genererer de jordskælv.

Modellen hjælper med at forklare uhyggelige observationer fra magnitude-9.0 Tohoku jordskælvet, der ramte Japan i 2011, samt Chi Chi-skælvet i Taiwan i 1999, sagde Lapusta.

Japans ødelæggende tsunami blev udløst af fejlens ekstremt store forskydning - ca. 165 fod (50 meter) ved lav dybde på subduktionszonen, hvor jordskælvet ramte den 11. marts 2011. En subduktionszone er, hvor to af Jordens tektoniske plader mødes og en glider under den anden.

Men der var mindre fejlforskydning dybere i subduktionszonen. Dette dybe segment producerede også højfrekvent rystning og nåede sin maksimale energiforbrug hurtigere end det lave niveau.

Tidsforsinkelsen mellem de dybe og overfladiske fejlsegmenter skyldtes jordskælvet, der tvinger vejen ind i en krybende fejl, forklarer modellen. Jordskælvet måtte basere sig gennem friktionsopvarmning.

"Da jordskælvet trængte ind i dette område i vores model, begyndte det at dø, men det overlevede på grund af dynamisk svækkelse. Det er ligesom vi observerede i Tohoku," sagde Lapusta. "Det er ikke et bevis, men det er en indirekte bekræftelse på, at denne model er, hvad der kan være sket."

Undervurderer fare

Den nye model tyder på, at krybende fejlsegmenter har slået nogle videnskabsmænd til en falsk følelse af sikkerhed.

"Vi har fundet en sandsynlig fysisk forklaring på, hvordan disse stabile segmenter kan understøtte store seismiske begivenheder, så de seismiske farer kan være større på nogle områder end forventet", sagde Lapusta, der skabte modellen med Japan Hiroyuki Noda's agentur for Marine-Earth Science and Technology i Yokohama.

Den korte jordskælvsrekord er delvis skyld i tilsynet: seismisk overvågning går kun tilbage et århundrede. Søger ældre bevis kræver at grave grøfter i jorden eller borehuller i havbunden, hvor lag af sediment bevarer hints af tidligere temblors.

Men dårlige antagelser kan også være skyldige. I de foregående årtier antog forskere generelt fejl, der havde karakteristiske, repeterbare jordskælv, hvis størrelse blev bestemt af hastighedspladen af ​​jordens tektoniske plader, da de smadrede ind i hinanden. I Parkfield, Californien, hvor to af Jordens tektoniske plader glider forbi hinanden langs San Andreas Fault, fastslog forskerne et segment af San Andreas der oplevede jordskælv i gennemsnit hvert 22. år. Så de forbandt regionen med overvågningsudstyr og ventede fem, 10, derefter 20 år, før Parkfield endelig fik sin jordskælv i 2004.

Ideen om konsekvent adfærd for fejl er tiltalende, fordi det gør det meget lettere at forudsige jordskælv. Men det kan føre til undervurderinger af jordskælvfare, geolog Chris Goldfinger fra Oregon State University skriver i 7 januar udgaven af ​​Earth magazine.

Eksperter havde forudsagt, at den største sandsynlige jordskælv i Tohoku-regionen var en størrelsesorden 8,4. Selvom det stadig er et massivt jordskælv, er det otte gange svagere end den jordskælv, der ramte. Estimatet var baseret på de sidste 100 års skælv i området og undersøgelser af den nuværende seismiske belastning, som kommer fra GPS-målinger. Få forskere tegnede sig for forhistoriske tsunami-optegnelser, som f.eks. 869 Jogan-superquaken, der producerede en tsunami så stor som Tohoku's. [I billeder: Japan Jordskælv & Tsunami]

Langsigtede cyklusser

Superquakes som dem i Japan (og Sumatra-jordskælvet i 2004) og nyere undersøgelser af sedimentoversigter over tidligere jordskælv i Washington og Californien viser, at jordskælvsmønstre varierer på lang sigt.

LIDAR-billede, der er oprettet af B4-projektet, viser Dragon's Back-regionen i San Andreas Fault. Billede med Michael Bevis, Ohio State University

LIDAR-billede, der er oprettet af B4-projektet, viser Dragon's Back-regionen i San Andreas Fault. Billede med Michael Bevis, Ohio State University

Nogle jordskælv kan være mindre, og strejke oftere end forventet. Og massive jordskælv, der er større end bevis forudsiger for en bestemt fejl, er også mulige.

Lapusta og Noda's model viser en måde, hvorpå disse massive, uventede jordskælv kan forekomme.

"Det stopper og får dig til at tænke," sagde Paul Segall, en professor i geofysik fra Stanford, der ikke var involveret i undersøgelsen. "Denne ide har jeg tænkt på i et stykke tid, at du kunne få dynamisk svækkelse i disse områder, der er nominelt stabile, og de har gjort fabelagtig arbejde," fortalte han OurAmazingPlanet, der henviste til Lapusta og hendes hold. "De er de første folk til at gøre omhyggelige, detaljerede beregninger for at vise, at dette kunne ske."

Det store spørgsmål er, om hvad der skete ved Tohoku, kan gentages ved andre krybende fejl, såsom Cascadia-subduktionszonen fra Washington og Oregon og den midterste del af San Andreas Fault i Californien, siger Segall. Et jordskælv, der omfattede de snigende sektioner af en af ​​fejlene, ville være et mareridt scenario for vestkysten.

"Jeg tror, ​​at den eneste måde, vi skal svare på dette på er at se på det geologiske bevis for tidligere slip," siger Segall.

Se til fortiden

Historiske regnskaber indsamlet af geologen Kerry Sieh fra Earth Observatory Institute of Singapore foreslår jordskælvet Fort Tejon i 1857, det sidste store jordskælv i San Andreas Fault i det sydlige Californien, som brød gennem det krybende San Andreas segment.

San Andreas Fault varierede dets slip fra jordskælv til jordskælv i Carrizo Plain, nær krydsende segmentet, geologer Nathan Toke fra Utah Valley University og Ramon Arrowsmith fra Arizona State University for nylig opdaget. Dette tyder på, at fejlen kan følge en variabel cyklus. De leder nu efter bevis for tidligere jordskælv på krydsningsområdet.

Et tværsnit af en del af Cascadia-subduktionszonen.

Et tværsnit af en del af Cascadia-subduktionszonen.

Kredit: USGS.

På Cascadia-subduktionsområdet viser sedimenter på havbunden et jordskælv i 1700 det seneste i området, men ikke det største. Den største begivenhed ramte omkring 5.800 år siden og kan have haft tre gange energien fra 1700 shakeren, fundet Goldfinger og kolleger fra Oregon State University.

Som forskere indsamler flere data om tidligere fejladfærd og egenskaberne ved fejl, vil modellerne blive bedre til at forudsige fejladfærd, siger Lapusta.

"Som vi fortsætter med at udforske, kan vi sætte disse målinger i modeller som vores og fortsætte med at udforske, hvad der sker," sagde Lapusta.

Reach Becky Oskin på [email protected]. Følg hende på Twitter @beckyoskin. Følg OurAmazingPlanet på Twitter @OAPlanet. Vi er også på Facebook og Google+.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com