Slippery Clay At Fault I 2011 Japan Jordskælv

{h1}

Svag, glat ler, der ligner dragehud, er nøglen til at forklare jordskælvet i 2011 japan's ødelæggende virkning.

Slippery ler, der ligner skællet sort dragehud, er det afgørende led, der er nødvendigt for at forklare jordskælvets overraskende virkning i 2011, ifølge tre undersøgelser offentliggjort i dag (5. december) i tidsskriftet Science.

Forskere har nu fire beviser (herunder en undersøgelse fra februar 2013, der også er offentliggjort i videnskaben), der hjælper med at forklare, hvorfor Japans jordskælv-genererende fejl så så underligt var i 2011-temblor.

"Det ser ud som om friktionsmodstand på dette sted nærmer sig nul, og vi troede aldrig rigtig, at det kunne gå så lavt," siger Patrick Fulton, geophysicist ved University of California, Santa Cruz og hovedforfatter af en af ​​studierne. "Dette giver helt sikkert nye ideer og udfordrer vores forståelse af jordskælv og fejlbrud."

Forskere ombord på D / V Chikyu undersøger en boret cylinder af sten fra den fejl, der forårsagede jordskælvet i 2011 Japan.

Forskere ombord på D / V Chikyu undersøger en boret cylinder af sten fra den fejl, der forårsagede jordskælvet i 2011 Japan.

Kredit: JAMSTEC

Læsten, som modstår at glide lidt bedre end en bananskal, linjer den grundige del af den massive pladesporingsfejl offshore i Japan, hvor havbunden hoppede østpå med en svimlende 165 meter (50 meter) den 11. marts 2011. Den enorme bølge gav havet et kæmpe slag, der genererede den destruktive tsunami, der dræbte mere end 15.000 mennesker.

Et internationalt videnskabsteam genoprettede lejren i maj 2012 under det første boringsprojekt på tværs af en nyligt knuste subduktionszone. Øst for Japan, to af Jordens massive korstfragmenter, kaldet tektoniske plader, bash i hinanden ved en grænse kaldet en subduktionszone - hvor Stillehavspladen glider, protesterer og stønner under Okhotsk Plate. Verdens største jordskælv (dem stærkere end magnitude-9) strejker på subduktionszoner.

Fejlfejl

Tohoku-skælvet var en størrelsesorden 9,0, men det var som ingen subduktionskælv nogensinde set før. Inden jordskælvet i 2011 troede forskerne, at subduktionszoner koncentrerede deres energi dybt, hvor sten er stærke og pladerne kan holde sammen mellem quakes. (Fejl opbevarer energi mellem jordskælv slags ligesom fjedre, langsomt klemmer indtil grænsen frigøres, og alt skiller sig ud.) Men Tohoku temblor var en overraskelse - den lave del af fejlen skiftede dobbelt så meget som den dybere del. Disse bløde, mudrede klipper forventes at være for svage til at opbevare energi mellem jordskælv. [Infographic: Hvordan Japans jordskælv i 2011 skete]

"Vi havde aldrig set sådan stor slip på meget lav dybde i en subduktionszone før," fortæller Fulton WordsSideKick.com's OurAmazingPlanet. "Det var uhørt."

Dagens undersøgelser konkluderer dragehuden ler var jordskælvet er svag link. Den glatte ler hjalp pladerne glide hidtil i 2011 temblor.

Borestedet offshore i Japan, hvor forskere gennembor gennem tallerken grænsen, der forårsagede jordskælvet Tohoku 2011.

Borestedet offshore i Japan, hvor forskere gennembor gennem tallerken grænsen, der forårsagede jordskælvet Tohoku 2011.

Kredit: IODP / JAMSTEC

"Alle de tektoniske bevægelser var koncentreret i dette svage lag," sagde Christie Rowe, en studie medforfatter og fejlgeolog ved McGill University i Canada.

Og fordi lerlaget er en markant markør, der er begravet over det nordvestlige Stillehavs havbund, frygter forskerne subduktionszoner nær Alaska, og Rusland kan også skjule denne ler. I så fald kunne deres potentiale for magtfulde tsunamier være større end tænkt.

"Vi tror, ​​at andre områder er i fare for denne type arrangement, som Kamchatka og Aleutianerne," sagde Rowe. "Det er en tankevækkende tanke."

Første kig

Rowe var en af ​​mere end 20 videnskabsmænd ombord på forskningsskibet Chikyu, da de med succes borede ind i leret, som forskerne tror, ​​at fejlen er ansvarlig for jordskælvet i 2011. Drillerne gennemboret gennem mere end 2.700 meter havflod og 4 miles (7.000 m) af havet for at nå fejlen.

Ifølge seismiske undersøgelser er fejlen på de tre borepladser forholdsvis flad; en klassisk form geologer kalder en décollement, studierne rapporterer. (Pladens grænsefejl strækker sig faktisk i hundredvis af miles, dykker ned i jordens kappe under Japan.)

Når den skællede ler, der markerer pladens grænsefeil, dukkede op på dækket, samledes videnskabsmænd omkring og kikede på den gennem et plastikhus, der grinede ved synet. Senere i forskerskibslaboratorierne stirrede forskere simpelthen på det i ærefrygt et stykke tid, inden de splittede prøver, sagde Rowe.

"Det var superexciting," sagde hun. "Vi vidste, at vi havde krydset tallerken grænsen."

Den lustrede ler er sandsynligvis mindre end 5 m (5 m) tyk - toppen og bunden gik tabt ved at hente kernen - og laget skifter farve frem og tilbage fra sort til ovar. Den skællede tekstur er almindelig i seismisk torturerede lerarter. Det er så glat det føles som et smøremiddel, sagde Rowe.

Laboratorietest udført ved universitetet i Tsukuba i Japan, ledet af forsker Kohtaro Ujiie, bekræfter lejren er svag under stress. Disse eksperimenter simulerede forskellige typer jordskælv, som små, moderate og store. Forskningen viste, at leret bliver endnu glatere, når det er vådt og udsat for ekstrem friktion, som i løbet af 2011-skælvet, rapporterede Ujiie i Science.

Hvor varmt var det?

Japan Trench Fast Drilling Project brugte et fjernstyret køretøj til at hente en række temperatursensorer fra et borehul, der krydser den fejl, der forårsagede 2011 Tohoku jordskælvet.

Japan Trench Fast Drilling Project brugte et fjernstyret køretøj til at hente en række temperatursensorer fra et borehul, der krydser den fejl, der forårsagede 2011 Tohoku jordskælvet.

Kredit: JAMSTEC

En anden vigtig måling, der bekræftede den lave fejl var glat og svag under jordskælvet i 2011 var holdets temperatursonde. Efter at stejleprøveudtagningen var færdig, installerede boremaskinerne temperatursensorer i et borehul på tværs af fejlen, som derefter blev opsamlet af et fjernstyret køretøj efter ni måneder.

Friktion under jordskælv producerer massive mængder varme ved fejl, ligesom gnidning af hænderne sammen skaber varme. Tohoku-skælvet var varmt, fordi det glidede hidtil, hvilket genererede en residualvarmeanomali på mindre end 0,5 grader Fahrenheit (0,31 grader Celsius), rapporterede Fulton. [7 Craziest Ways Japans Jordskælv Berørte Jorden]

Varmesignalet oversætter til en statisk friktionskoefficient på 0,08, ifølge computersimuleringer - det samme som bildæk på en isete vej eller 0,01 større end en gummisko, der træder på en bananskal. (Statisk friktionskoefficient er et mål for den kraft, der er nødvendig for at gøre et objekt til at bevæge sig.)

"Dette er et rigtig lille antal - mange gange mindre end det, vi generelt troede de fleste sten havde en friktionskoefficient på [som 0,6], og det fortæller os, at fejlen havde meget lidt til null modstand under jordskælvet," Fulton sagde. "Det var meget glat."

Denne friktionsdata vil være et kritisk puslespil i bedre forståelse jordskælv, sagde han. Det er en af ​​de eneste direkte friktionsmålinger, der nogensinde er opnået fra en fejl efter et jordskælv.

En illustration, der viser, hvordan temperaturfølere blev installeret i det dybe borehul. Temperaturmålingerne tyder på, at fejlen er mere glat end forskerne troede.

En illustration, der viser, hvordan temperaturfølere blev installeret i det dybe borehul. Temperaturmålingerne tyder på, at fejlen er mere glat end forskerne troede.

Kredit: JAMSTEC

"Friktionsmodstand ved fejl er en grundlæggende parameter, der styrer hvordan jordskælv starter og stopper og vokser til store jordskælv," siger Fulton. "Vi er alle i gang med at forsøge at vide mere om jordskælvs fysik og forudsige dem om muligt. For at gøre det, skal vi vide, hvad der styrer hvordan jordskælv bliver store og hvordan de starter og stopper. Dette sætter en begrænsning på det og er nogle af de første rigtige robuste målinger af disse parametre, især i en subduktionszone. "

Hvorfor så svag?

Studierne tilføjer flere beviser til en voksende undersøgelsesgruppe, at fejl kan blive meget svage, når de glider med meget høje hastigheder, siger Fulton. Denne adfærd er set i laboratorieforsøg med sten fra fejlzoner og computersimuleringer. Imidlertid er alternative modeller blevet foreslået for at forklare den usædvanlige opførsel af Tohoku jordskælvet.

"Resultaterne af [boreprojektet] bringer os nærmere på, hvilken af ​​disse synspunkter der er korrekte." Kelin Wang, en geofysiker med Canadas geologiske undersøgelse, som ikke var involveret i undersøgelsen, skrev i en kommentar til studierne, der også blev offentliggjort i dag i videnskab.

Den videnskabelige Deep Sea Drilling Vessel Chikyu.

Den videnskabelige Deep Sea Drilling Vessel Chikyu.

Kredit: IODP / JAMSTEC

Undersøgelserne er kun den første af mange, der kommer fra boreprojektet. Forskere analyserer fossile og aske lag fra borekernen for at korrelere klipperne med lag andre steder i Stillehavet. Et andet projekt involverer måling af eftervirkningerne af fejlen ved hjælp af borehullet, der bruges til at overvåge temperaturen. Forskere planlægger også at søge dragehudslæsten i andre subduktionszoner, og model hvordan det ændrer sin adfærd dybere i Japans subduktionszone. Endelig er der planer om at sammenligne friktionsresultaterne med andre aktive fejlboringsprojekter i Costa Rica, Kina og Taiwan. [De 10 største jordskælv i historien]

Og forskere skal stadig regne ud, hvordan den svage dragehudslære kan opbevare seismisk energi mellem jordskælv, eller hvis en anden mekanisme er på arbejde.

"Der har været en masse samtale og argument, fordi leret er så svagt, at det er umuligt at forestille sig, at det opbygger en masse elastisk belastning for at køre jordskælv," sagde Rowe. "I det 21. århundrede har vi haft mindre end 10 magnitude-9 jordskælv, og hver enkelt lærer os noget helt nyt."

Email Becky Oskin eller følg hende @ beckyoskin. Følg os @ OAPlanet, Facebook og Google+. Originalartikel påWordsSideKick.com's OurAmazingPlanet.


Video Supplement: Japan earthquake detected in space.




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

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com