En ny studie från Caltech finner att så kallade "slow slip" eller "tysta" jordbävningar beter sig mer som vanliga jordbävningar än vad man tidigare trott. Upptäckten öppnar dörren för geovetare att använda dessa frekventa och oförstörande händelser som en lättläst analog som hjälper dem att ta reda på vad som får jordbävningar att ticka.

Händelser med långsam glidning noterades först för ungefär två decennier sedan av geoforskare som spårade annars omärkliga förändringar i jorden med hjälp av GPS-teknik. De uppstår när fel maler otroligt långsamt mot varandra, som en jordbävning i slow motion. Till exempel, en händelse med långsam glidning som inträffar under loppet av veckor kan frigöra samma mängd energi som en minutlång jordbävning med magnitud 7,0. Eftersom de förekommer djupt i jorden och frigör energi så långsamt, det är väldigt lite deformation på ytan, även om de långsamma händelserna kan påverka ett område på tusentals kvadratkilometer. Som sådan, de noterades bara när GPS-tekniken förfinades till den grad att den kunde spåra dessa mycket små skift. Slow-slip händelser inträffar inte heller längs varje förkastning; än så länge, de har setts på bara en handfull platser inklusive Pacific Northwest, Japan, Mexiko, och Nya Zeeland.

Eftersom de bara har börjat upptäckas och katalogiseras, mycket är fortfarande okänt om dem, säger Jean-Philippe Avouac, Caltechs Earle C. Anthony professor i geologi och maskin- och anläggningsteknik. "Det finns mycket osäkerhet. Du kan inte studera dem med traditionella seismologiska tekniker eftersom signalen de skapar är för svag och försvinner i bruset från mänskliga aktiviteter såväl som från naturliga geologiska processer som havsvågor, floder, och vindar." Innan Avouacs grupp började denna studie, det fanns inte tillräckligt med dokumenterade slow-slip-händelser för att bestämma deras skalningsegenskaper på ett tillförlitligt sätt, han säger.

Avouacs grupp designade och tillämpade en innovativ signalbehandlingsteknik för att upptäcka och avbilda de långsamma händelserna längs Washington State Cascadia Subduction Zone, där den nordamerikanska tektoniska plattan glider sydväst över Stillahavsplattan, med ett nätverk av 352 GPS-stationer. Forskarna analyserade data som sträckte sig över åren 2007 till 2018 och kunde bygga en katalog med mer än 40 slow-slip-evenemang av varierande storlek. Deras resultat visas i Natur den 23 oktober.

Sammanställning av data från dessa händelser, forskarna kunde karakterisera särdragen av långsamma händelser mer exakt än vad som tidigare varit möjligt. Ett nyckelfynd från studien är att händelser med långsam glidning följer samma skalningslagar som vanliga jordbävningar.

I detta sammanhang, skalningslagen beskriver "ögonblicket" för en glidhändelse på ett fel – som kvantifierar den elastiska energin som frigörs av slip på ett fel – som en funktion av glidningens varaktighet. Rent praktiskt, det betyder att en stor glidning över ett brett område ger en långvarig jordbävning. Det har länge varit känt att ögonblicket för en jordbävning är proportionell mot kuben för hur lång tid jordbävningen varar. Under 2007, ett team från University of Tokyo och Stanford föreslog att slow-slip händelser verkar vara annorlunda, med ögonblicket till synes direkt proportionellt mot tiden.

Beväpnad med sin nya färdiga katalog, Avouacs team hävdar att omfattningen av långsamma händelser också är proportionella mot kuben av deras varaktighet, precis som vanliga jordbävningar.

Eftersom dessa händelser beter sig på samma sätt som vanliga jordbävningar, att studera dem kan kasta ljus över deras mer destruktiva kusiner, Avouac säger, särskilt på grund av att slow-slip-händelser inträffar oftare. Medan en traditionell jordbävning på magnitud 7,0 bara kan inträffa längs ett förkastning vart par hundra år, en långsam glidning av den storleken kan återkomma längs samma förkastning vartannat år.

"Om vi ​​studerar ett fel i ett dussin år, vi kan se 10 av dessa händelser, " Avouac säger. "Det låter oss testa modeller av den seismiska cykeln, lära sig hur olika segment av ett fel interagerar med varandra. Det ger oss en tydligare bild av hur energi byggs upp och frigörs med tiden längs ett stort fel." Sådan information kan ge mer insikt i jordbävningsmekanik och fysiken som styr deras timing och storlek, han säger.

Tidningen har titeln "Liknande skalningslagar för jordbävningar och Cascadia Slow Slip Events."