Årtionden efter två stora jordbävningar skakade Mojaveöknen i Kalifornien, upptäckten av nya förskjutningsfunktioner efter jordbävningen har fått KAUST-forskare att uppdatera den befintliga modellen för denna jordbävningsbenägna region. Deras resultat stöder en tunn "crème brûlée"-modell där styrkan ligger i den övre skorpan, medan den nedre skorpan uppvisar mer duktilitet över tid än vad man tidigare trott.

För att förstå hur jordens litosfär, bestående av skorpan och den övre manteln, beter sig i jordbävningscykler (före, under och efter jordbävningar) över tid, forskare måste avgöra hur styrkan är fördelad i litosfärens bergskikt.

"Med styrka, vi menar hur mycket kraft stenar tål över tid, " säger Shaozhuo Liu, en postdoc som arbetade med projektet med KAUSTs Sigurjón Jónsson, tillsammans med forskare från Kalifornien. "Vi är intresserade av reologi - hur stenarna beter sig och "flyter" när krafter appliceras på dem."

Förekomsten av jordbävningar, utvecklingen av förkastningszoner, och den resulterande topografin dikteras av hur litosfäriska bergarter reagerar på krafter.

"Med tanke på att majoriteten av litosfäriska bergarter är belägna flera kilometer under ytan, vi kan inte direkt observera hur de reagerar, " säger Liu. "Att bygga reologiska modeller baserade på observationer som samlats in vid ytan är det bästa alternativet."

Efter de två jordbävningarna i Mojave, jordbävningsinducerade förskjutningar på ytan studerades omfattande. Tidigare modeller föredrog en stark skorpa (både den övre och nedre skorpan) och en lågviskös övre mantel. Dock, de nyligen fastställda förskjutningarna efter jordbävningen varade längre än väntat, vilket tyder på att fysiska processer i den nedre skorpan var mer aktiva än man tidigare trott.

"Vi bygger vidare på vårt arbete med dessa förskjutningsfunktioner under 2015, säger Liu, "vår nuvarande studie försökte klargöra de dominerande processerna som skulle producera sådana egenskaper."

Deras resultat tyder på att efter cirka två år av fortsatt glidning både på och under de ursprungliga bristningarna, de följande decennierna såg jordbävningsinducerad viskoelastisk avslappning som den dominerande fysiska processen i den nedre skorpan och övre manteln. Teamet visade att den nedre skorpans viskositet är ungefär fem gånger lägre än man tidigare trott och endast marginellt högre än den för den övre manteln; det är, den nedre skorpan verkar vara svagare än väntat, stöder en tunnskallig "crème brûlée"-modell för regionen.

"Att återbesöka väl studerade platser har potential att ge nya insikter om litosfärisk reologi, " säger Jónsson. "Denna kunskap kommer att hjälpa till med regionala riskbedömningar för jordbävningsbenägna högbefolkade territorier som Kalifornien."