Att förstå "långsamma" jordbävningar på havsbotten-seismiska händelser som inträffar under en period av dagar eller veckor-ger forskare ny inblick i undervattensbävningar och det efterföljande skapandet av tsunamier. Genom ett program för upptäckt av hav som stöds av National Science Foundation (NSF), forskare studerar havsbotten utanför Japans kust. Regionen kan ge viktiga ledtrådar.

Två tektoniska plattor, Stillahavsplattan och den eurasiska plattan, träffas där. I denna havsgrävningszon, Stillahavsplattan glider under den eurasiska plattan. Sådana subduktionszoner är ofta förknippade med stora jordbävningar.

"Detta område är den grundaste delen av plattgränssystemet, "sa Demian Saffer, en geovetare vid Penn State University. "Om denna region nära havsgraven glider i en jordbävning, det har potential att generera en stor tsunami. "

Saffer och Eiichiro Araki, senior forskare vid Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, publicerade resultaten av sina undersökningar av plattgränsen i veckans nummer av tidningen Vetenskap .

Resultaten är viktiga för att förstå tsunamirisk, enligt James Allan, programdirektör i NSF:s avdelning för havsvetenskap.

"Sådana flodvågor kan påverka hundratusentals människors liv och resultera i miljarder dollar i skador, som hände i Sydostasien 2004, "Allan sa." Denna forskning understryker vikten av vetenskapliga borrbaserade studier, och att samla in oceanografiska och geologiska data under lång tid. "

Jordbävningszonens plattgräns utanför Japans kust utgör en del av "eldringen" som omger Stilla havet. När slutet av en platta som glider - eller subducerar - under en annan når ett visst djup, materialet från den fallande plattan smälter, bildar vulkaner som ofta ligger på land. Mount St. Helens i USA är en av dessa vulkaner, liksom Mount Fuji i Japan.

2009 och 2010, forskare med IODP (Integrated Ocean Drilling Program, nu International Ocean Discovery Program) NanTroSEIZE (Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment) -projektet borrade två borrhål i Nankai Trough sydväst om Honshu, Japan. Hålen borrades från ombord på ett vetenskapligt borrfartyg. År 2010, även från ett vetenskapligt borrfartyg, forskare installerade övervakningsinstrument i hålen som en del av ett nätverk som inkluderar sensorer på havsbotten. NSF stöder IODP.

De två borrhålen ligger 10,6 mil från varandra, över gränsen för den sista stora jordbävningen i detta område, som inträffade 1944 och mätte storleken 8,1. Den resulterande tsunamin, som träffade Tokyo, var 26 fot hög.

Forskning visar att långsamma jordbävningar är en viktig del av felglidning och jordbävning vid tektoniska plattgränser. De kan förklara var en del av energin som byggs upp i ett fel eller en subduktionszon går.

"Tills vi hade dessa uppgifter, ingen visste om noll procent eller hundra procent av energin i den grunda subduktionszonen försvann av långsamma jordbävningar, "Sa Saffer. Forskarna fann att cirka 50 procent av energin frigörs i långsamma jordbävningar.

Resterande 50 procent, Saffer sa, kan tas upp i en permanent förkortning av en av plattorna eller lagras för nästa 100- eller 150-åriga jordbävning.

"Vi vet fortfarande inte vad som är fallet, men det gör stor skillnad för tsunamifaror, "Saffer sa." Den långsamma glidningen kan minska tsunamirisken genom att periodiskt lindra stress, men det är nog mer komplicerat än att bara fungera som en stötdämpare. "

Forskarna upptäckte en serie långsamma händelser där de tektoniska plattorna möts, till sjöss i ett område med återkommande jordbävningar med storleksordningen 8. Några av dessa utlöstes av oanslutna jordbävningar, och några hände spontant.

Denna grupp av långsamma jordbävningar upprepades var 12 till 18 månader. "Vi upptäckte långsamma jordbävningar av storleken 5 eller 6 i regionen som varar från dagar till veckor, "Sa Saffer.

Dessa jordbävningar går vanligtvis obemärkt eftersom de är så långsamma och långt till havs.

Forskarna noterar också att eftersom jordbävningar som uppstår på ett avstånd från denna subduktionszon kan utlösa långsamma jordbävningar, området är mycket känsligare än man tidigare trott.

"Frågan är nu om det släpper ut stress när dessa långsamma jordbävningar inträffar, "Saffer sa." Någon försiktighet krävs för att helt enkelt dra slutsatsen att de långsamma händelserna minskar risken, eftersom våra resultat också visar att den yttre delen av subduktionsområdet kan lagra påfrestningar. Vidare, gör de långsamma jordbävningarna något för att ladda djupare delar av området som orsakar stora jordbävningar? Vi vet inte. "