Cascadia Subduction Zone kan generera kraftfulla jordbävningar. Studien fann kompakta sediment längs kusten i Washington och norra Oregon, ett resultat som tyder på att området kan vara mer benäget att producera större skalv än områden med subduktionszon längre söderut med mindre kompakta sediment. Anpassad från FEMA -grafik. Upphovsman:FEMA/Jackson School of Geosciences/UT Austin
Cascadia Subduction Zone utanför kusten i Pacific Northwest har alla ingredienser för att göra kraftfulla jordbävningar - och enligt den geologiska rapporten, regionen beror på sin nästa "stora".
En ny studie ledd av University of Texas i Austin har funnit att förekomsten av dessa stora, destruktiva skalv och tillhörande förödande tsunamier kan kopplas till kompakta sediment längs stora delar av subduktionszonen. Särskilt, de tyckte att det var stort, destruktiva skalv kan ha större chans att inträffa utanför Washington och norra Oregon än längre söderut längs subduktionszonen - även om alla stora skalv skulle påverka det omgivande området.
"Vi observerade mycket kompakta sediment utanför Washington och norra Oregon som kunde stödja jordbävningsbrott över en lång sträcka och nära skyttegraven, vilket ökar både jordbävnings- och tsunamifaror, "sade huvudförfattaren Shuoshuo Han, en postdoktor vid University of Texas Institute for Geophysics (UTIG). UTIG är en forskningsenhet vid Jackson School of Geosciences.
Resultaten, publicerad i Naturgeovetenskap den 20 november är viktiga för att förstå faktorer som påverkar jordbävningar och tsunamigenerering i Cascadia och vid andra subduktionszoner runt om i världen. Forskare från Columbia University och Penn State University bidrog också till studien.
Subduktionszoner är områden där en tektonisk platta dyker eller "subdukterar" under en annan platta. Världens kraftfullaste jordbävningar produceras vid gränssnittet mellan de två plattorna. Vid vissa subduktionszoner, som i Cascadia, Sumatra och östra Alaska, ett tjockt sedimentskikt ligger över den subdukterande oceaniska plattan. En del av sedimentet skrapas bort under subduktion och staplas upp på topplattan, bildar en tjock kil av material, medan resten av sedimentet färdas ner med bottenplattan.
Hur spänningen byggs upp och frigörs vid plattgränssnittet påverkas starkt av graden av komprimering av både sedimentkilen och sedimentet mellan plattorna. För att förstå sedimentkomprimering längs Cascadia, Han och hennes medarbetare genomförde en seismisk undersökning utanför Washington och Oregons kust som gjorde att forskarna kunde se upp till fyra mil sedimentlager som låg över subduktionszonen. Detta uppnåddes genom att använda nästan fem mil långa seismiska streamers, ett vetenskapligt verktyg som används för att avbilda havsbotten med hjälp av ljudvågor.
Rullar med seismiska streamers. Forskarna använde mycket långa seismiska streamers - som blev nästan fem mil långa - för att avbilda havsbotten med hjälp av ljudvågor. Upphovsman:Shoushou Han/ UT Austin.
"Den här typen av långa streamer marina seismiska studier ger de bästa verktygen som finns tillgängliga för vetenskapssamhället för att effektivt undersöka subduktionszoner i hög upplösning, "sa medförfattaren Suzanne Carbotte, en forskningsprofessor vid Columbia University.
Att kombinera seismiska data med mätningar från sedimentprover som tidigare hämtats från denna region genom havsborrning, de fann att medan tjockleken på det inkommande sedimentet är liknande utanför Washington och Oregon, komprimeringen är väldigt annorlunda. Utanför Washington och norra Oregon, där nästan alla sediment glöder på topplattan och införlivas i kilen, sedimenten var tätt packade ihop utan mycket vatten i porutrymmet mellan sedimentkornen - ett arrangemang som kan göra plattorna mer benägna att hålla fast vid varandra och bygga upp hög spänning som kan släppas ut som en stor jordbävning. I tur och ordning, de komprimerade sedimenten kan öka möjligheten för stora jordbävningar att utlösa stora tsunamis eftersom sedimenten kan hålla fast och röra sig tillsammans under jordbävningar. Detta kan öka deras förmåga att flytta massiva mängder överliggande havsvatten.
"Den kombinationen av både lagring av mer stress och förmågan att sprida sig längre är viktig för både generering av stora jordbävningar och för förökning till mycket grunda djup, "sa Nathan Bangs, en senior forskare vid UTIG och studerar medförfattare.
Utbredningen av jordbävningar till grunda djup är det som orsakar stora tsunamier som den som följde jordbävningen Magnitude 9.0 som drabbade Tohoku, Japan 2011.
I kontrast, utanför kusten i centrala Oregon, det tjocka skiktet av subducerande sediment är mindre kompakt, med vatten i porutrymmet mellan kornen. Detta arrangemang hindrar plattorna från att fastna så mycket, och tillåter dem att spricka med mindre spänning som ackumuleras och därigenom generera mindre jordbävningar.
Cascadia Subduction Zone genererar en stor jordbävning ungefär vart 200 till 530 år. Och med den sista stora jordbävningen som inträffade 1700, forskare förväntar sig att en stor skalv kommer att inträffa i framtiden, även om det är omöjligt att exakt bestämma tidpunkten. Forskningsresultaten kan hjälpa forskare att förstå mer om de funktioner som gör vissa områden i subduktionszoner bättre till jordbävningsinkubatorer än andra.
"Resultaten överensstämmer med befintliga begränsningar för jordbävningsbeteende, ge en förklaring till skillnader i strukturell stil längs marginalen, och kan ge ledtrådar om benägenheten för grunda jordbävningsglider i olika regioner, "sa medförfattaren Demian Saffer, en professor vid Penn State University.
