Kartan visar Cascadia Subduction Zone längs Stilla havets nordvästra kust, med ett skuggat område som omfattar onshore- och offshoreområdena där seismometrar var placerade. Data från seismometrarna hjälpte forskare från University of Oregon att identifiera seismiska anomalier i båda ändarna av förkastningen där de tror att delar av den övre manteln stiger och modulerar jordbävningsaktiviteten. Kredit:Miles Brodmer, University of Oregon
Med fyra års data från 268 seismometrar på havsbotten och flera hundra på land, forskare har hittat anomalier i den övre manteln under båda ändarna av Cascadia Subduction Zone. De kan påverka platsen, frekvens och styrka av jordbävningshändelser längs nordvästra USA.
Avvikelserna, som reflekterar områden med lägre seismiska våghastigheter än någon annanstans under förkastningslinjen, peka på delar av jordens övre mantel som stiger och flyter på grund av smältande sten och möjligen förhöjda temperaturer, sa Miles Bodmer, en doktorand vid University of Oregon som ledde en studie nu online som en godkänd uppsats av tidskriften Geofysiska forskningsbrev .
Den 620 mil långa subduktionszonen, som inte har upplevt en massiv jordbävning i längden sedan 1700, det är där Juan de Fucas havsplatta faller under den nordamerikanska kontinentalplattan. Förkastningszonen sträcker sig strax utanför kusten från norra Vancouver Island till Cape Mendocino i norra Kalifornien.
Manteln reser sig under den södra Gorda-deformationszonen vid den norra kanten av San Andreas-förkastningen och under den olympiska halvön och södra Vancouver Island.
"Vad vi ser är dessa två anomalier som finns under subduktionsplattan i de norra och södra delarna av subduktionszonen, ", sa Bodmer. "De här regionerna har inte samma beteende som hela felet. Det finns tre segment som har sina egna distinkta geologiska egenskaper. De norra och södra segmenten har ökat låsning och ökade skakdensiteter."
Låsning hänvisar till hur starkt två plåtar fastnar. "Om de sitter hårt ihop, som fallet är här, de bygger upp stress, och du har potential att släppa den stressen, eller energi, vid stora jordbävningar, sa Bodmer.
Sådana skalv, medan den är stark, är lägre än den förväntade händelsen på 9 plus magnitud om hela Cascadia skulle brista på en gång, han sa. Låsningen är mycket svagare i Cascadias centrala sektion, som omfattar större delen av Oregon, där sällan, mindre skalv tenderar att uppstå från krypning längs plattorna.
Tremor hänvisar till långvariga seismiska signaler som ofta ses vid subduktionszoner. "Dessa händer djupt och tar mer tid än en typisk jordbävning när de mullrar för att frigöra energi, sa Bodmer.
Fynden hjälper inte jordbävningsprognoser, men de pekar på behovet av seismisk övervakning på land-offshore i realtid och geodetiska analyser, från GPS för att hjälpa till att rita rumsliga koordinater, av anomalierna som ett nästa steg i den riktningen, sa medförfattaren Douglas R. Toomey, en seismolog vid UO Institutionen för geovetenskaper.
Studien hjälper till att förstå Cascadias historiska rekord av jordbävning, han sa.
Korsningen mellan Cascadia-San Andreas-förkastningarna, Toomey sa, innehåller mycket komplexitet och är den mest seismiskt aktiva delen av det sammanhängande Nordamerika. Seismisk historia visar också mer jordbävningsaktivitet i Puget Sound-området än i centrala Oregon. Båda regionerna ackumulerar energi som så småningom frigörs i stora jordbävningar, han sa.
"Vår studie är värre nyheter för Portland norrut till Seattle och för södra Cascadia, men centrala Cascadia är inte ute efter, sa Toomey, som också är ledande utredare för Oregon-komponenten av ShakeAlert, nätverket för tidig varning på västkusten. "Flere jordbävningar i norr och söder ses i historiska seismicitetsmönster. Denna forskning hjälper till att förstå det."
Studien involverade djupavbildning, liknande CAT-skanningar, använda olika former av seismiska vågor som kommer från avlägsna jordbävningar som rör sig genom jorden.
De seismiska stationerna på havsbotten, från vilken data hämtades var tionde månad, var en del av det National Science Foundation-finansierade Cascadia Initiative. Äldre data från många studier på land i västra USA inkluderades också i analysen.
Förutom att hjälpa till att förstå Cascadias historiska jordbävningsrekord, anomalierna, Bodmer sa, föreslår att de två flytande ändarna hjälper till att modulera plattkopplingskrafterna.
"Vi tittar på strukturer djupt inne i jorden och hittar bevis som tyder på att de påverkar megathrust-felen och kontrollerar var vi ser ökningar i låsning och segmentering, ", sa Bodmer. "Att känna till timingen och vägen för de seismiska signalerna, vi kan titta på hastighetsvariation och likställa det med strukturerna. Med stora offshore-datakällor, vi kanske bättre kan förstå hur ett stort brott i söder kan sträcka sig in i centrala Oregon."
