Ett internationellt team av forskare har hittat bevis som tyder på att uttorkning av mineraler djupt under havsbotten påverkade hur allvarlig jordbävningen på Sumatra var. som ägde rum den 26 december, 2004.

Jordbävningen, mäter magnitud 9,2, och den efterföljande tsunamin, ödelagda kustsamhällen i Indiska oceanen, dödade över 250, 000 personer.

Forskning om jordbävningen utfördes under en vetenskaplig havsborrexpedition till regionen 2016, som en del av International Ocean Discovery Program (IODP), ledd av forskare från University of Southampton och Colorado School of Mines.

Under expeditionen ombord på forskningsfartyget JOIDES Resolution, forskarna provade, för första gången, sediment och stenar från den oceaniska tektoniska plattan som matar Sumatra subduktionszon. En subduktionszon är ett område där två av jordens tektoniska plattor konvergerar, den ena glider under den andra, genererar de största jordbävningarna på jorden, många med destruktiva tsunamier.

Resultaten av en studie på sedimentprover som hittats långt under havsbotten beskrivs nu i en ny artikel ledd av Dr Andre Hüpers från MARUM-Center for Marine Environmental Sciences vid University of Bremen - publicerad i tidskriften Vetenskap .

Expeditionens medledare professor Lisa McNeill, vid University of Southampton, säger:"Tsunamin i Indiska oceanen 2004 utlöstes av en ovanligt kraftig jordbävning med ett omfattande brottområde. Vi ville ta reda på vad som orsakade en så stor jordbävning och tsunami och vad detta kan betyda för andra regioner med liknande geologiska egenskaper."

Forskarna koncentrerade sin forskning på en process för uttorkning av sedimentära mineraler djupt under marken, som vanligtvis sker inom subduktionszonen. Man tror att denna uttorkningsprocess, som påverkas av sedimentens temperatur och sammansättning, kontrollerar normalt läget och omfattningen av glidning mellan plattorna, och därmed hur allvarlig en jordbävning är.

På Sumatra, teamet använde de senaste framstegen inom havsborrning för att ta ut prover från 1,5 km under havsbotten. De gjorde sedan mätningar av sedimentsammansättning och kemikalier, termisk, och fysikaliska egenskaper och körde simuleringar för att beräkna hur sedimenten och berget skulle bete sig när de hade rest 250 km österut mot subduktionszonen, och begravts betydligt djupare, nå högre temperaturer.

Forskarna fann att sedimenten på havsbotten, eroderades från Himalayas bergskedja och tibetanska platån och transporterades tusentals kilometer med floder på land och i havet, är tillräckligt tjocka för att nå höga temperaturer och för att driva uttorkningsprocessen till fullbordan innan sedimenten når subduktionszonen. Detta skapar ovanligt starkt material, tillåta jordbävningsglidning vid subduktionsförkastningsytan till grundare djup och över ett större förkastningsområde - vilket orsakade den exceptionellt starka jordbävningen som sågs 2004.

Dr Andre Hüpers vid universitetet i Bremen säger:"Våra fynd förklarar omfattningen av det stora brottområdet, som var ett inslag i jordbävningen 2004, och föreslår att andra subduktionszoner med tjocka och hetare sediment och stenar, kan också uppleva detta fenomen.

"Detta kommer att vara särskilt viktigt för subduktionszoner med begränsade eller inga historiska subduktionsjordbävningar, där risken inte är välkänd. Jordbävningar i subduktionszonen har vanligtvis en återgångstid på några hundra till tusen år. Därför kan vår kunskap om tidigare jordbävningar i vissa subduktionszoner vara mycket begränsad."

Liknande subduktionszoner finns i Karibien (Lesser Antillerna), utanför Iran och Pakistan (Makran), och utanför västra USA och Kanada (Cascadia). Teamet kommer att fortsätta forskningen om proverna och data som erhållits från Sumatra-borrexpeditionen under de närmaste åren, inklusive laboratorieexperiment och ytterligare numeriska simuleringar, och de kommer att använda sina resultat för att bedöma de potentiella framtida farorna både på Sumatra och i dessa jämförbara subduktionszoner.