Geofysiker har erhållit detaljerade tredimensionella bilder av ett farligt megathrustförkastning väster om Costa Rica där två plattor av jordskorpan kolliderar. Bilderna avslöjar egenskaper hos förkastningsytan, inklusive långa spår eller korrugeringar, som kan avgöra hur felet kommer att glida i en jordbävning.

Studien, publicerad 12 februari in Naturgeovetenskap , fokuserade på Costa Rica subduktionszon där Cocos -plattan sakta dyker under den överordnade karibiska plattan. Variationer i textur som ses i olika delar av förkastningsytan kan förklara varför Costa Rica har komplexa, ojämna jordbävningar som inte verkar glida till grunda djup, till skillnad från vissa andra megathrust-fel, sa första författaren Joel Edwards, en Ph.D. kandidat i jord- och planetvetenskap vid UC Santa Cruz.

"Vårt nya bildmaterial visar stor variation i förhållandena längs megathrusten, som kan vara kopplade till ett antal jordbävningsfenomen vi observerar i regionen, sa Edwards.

Megathrusts, de enorma kontinuerliga fel som finns i subduktionszoner, är ansvariga för jordens största jordbävningar. Megathrust-jordbävningar kan generera destruktiva tsunamier och är en allvarlig fara för samhällen som ligger nära subduktionszoner. Att förstå mekanismerna som fungerar längs dessa fel är avgörande för katastrofhantering runt om i världen.

Edwards arbetade med ett team av geofysiker vid UC Santa Cruz, US Geological Survey, University of Texas-Austin, och McGill University för att få tredimensionella bilder av felgränssnittet med hjälp av banbrytande akustisk bildteknik. De långa spåren, eller korrugeringar, de observerade längs gränsytan liknar i storlek de som finns längs basen av snabbt strömmande glaciärer och längs några havsryggar. Bilderna visade också varierande mängder jämnhet och korrugeringar på olika delar av felet.

"Denna studie gav en aldrig tidigare skådad bild av megathrust. Sådan 3D-information är avgörande för vår förmåga att bättre förstå megathrust-fel och tillhörande faror över hela världen, " sa medförfattaren Jared Kluesner, en geofysiker vid USGS i Santa Cruz.

Den akustiska datauppsättningen samlades in våren 2011 på det akademiska forskningsfartyget Marcus G. Langseth. Fartyget bogserade en rad undervattensmikrofoner och ljudkällor bakom sig när det gjorde en serie överlappande slingor över felområdet. Data bearbetades under de kommande 2 åren och har sedan använts i ett antal studier som tittar på olika aspekter av subduktionszonprocessen. Denna speciella studie fokuserade på gränssnittet mellan glidplattorna, som fungerar som ett register över glid- och glidprocesser.

"3D-platsvalet var riktigt bra och den resulterande akustiska datauppsättningen visade extraordinära detaljer, sa Edwards, noterar att medförfattaren Emily Brodsky, professor i jord- och planetvetenskap, var den första att känna igen korrugeringarna. Sådana egenskaper hade observerats i utsatta förkastningar på land, men aldrig tidigare i ett fel djupt under ytan.

"Jag hade en tidig tolkning av gränssnittet som vagt visade långa spår, och under mitt behörighetsprov, Brodsky såg dem och frågade:'är det korrugeringar !?' Jag visste inte, men jag visste att de var riktiga drag. Slip-härledda korrugeringar var en riktigt snygg hypotes, och vi grävde i det efter det, " han sa.

Området i denna studie hade länge varit ett mål för borrning i megathrust av Costa Rica Seismic Project (CRISP). Medförfattare Eli Silver, professor emeritus i jord- och planetvetenskap vid UC Santa Cruz, och andra i CRISP-programmet beslutade att genomföra en 3-D seismisk studie, som måste föregå varje djupborrning, och projektet finansierades av National Science Foundation 2009. "För närvarande, två borrexpeditioner har genomförts med grundare mål, och, även om det inte är planerat ännu, vi hoppas att djupborrningen kommer att ske, "Sa Silver.

Forskare hoppas kunna använda liknande bildtekniker på andra subduktionszoner, som Cascadia-marginalen längs den norra amerikanska västkusten, där det finns en lång historia av stora megathrust-jordbävningar och relaterade tsunamier. "Genomförande av denna typ av 3-D-studier längs Cascadia-marginalen kan ge oss viktig information om megatrustet, en plattgräns som utgör en betydande risk för den amerikanska västkusten, " sa Kluesner.