Megathrust jordbävningar och efterföljande tsunamier som har sitt ursprung i subduktionszoner som Cascadia — Vancouver Island, Kanada, till norra Kalifornien - är några av de allvarligaste naturkatastroferna i världen. Nu tror ett team av geovetenskapare att nyckeln till att förstå några av dessa destruktiva händelser kan ligga djupt, gradvisa långsamma beteenden under subduktionszonerna. Denna information kan hjälpa till att planera för framtida jordbävningar i området.

"Det vi hittade var ganska oväntat, "sa Kirsty A. McKenzie, doktorand i geovetenskap, Penn State.

Till skillnad från de större, grundare megathrust jordbävningar som rör sig och släpper ut energi i samma riktning som plattorna rör sig, de långsamma jordbävningarnas energi kan röra sig i andra riktningar, främst ner.

Subduktionszoner uppstår när två av jordens plattor möts och en rör sig under den andra. Detta skapar vanligtvis en felledning och en bit bort, en rad vulkaner. Cascadia är typiskt genom att de tektoniska plattorna möts nära Stilla havet och Cascadebergen, ett vulkaniskt område som innehåller Mount St. Helens, Mount Hood och Mount Rainier, former i öster.

Enligt forskarna, en megathrust jordbävning av magnitud 9 inträffade i Cascadia 1700 och det har inte varit en stor jordbävning där sedan dess. Snarare, långsamma jordbävningar, händelser som händer djupare och rör sig mycket korta sträckor i mycket långsam takt, sker kontinuerligt.

"Vanligtvis, när en jordbävning inträffar finner vi att rörelsen är i motsatt riktning till hur plattorna har rört sig, ackumulerar det glidunderskottet, "sade Kevin P. Furlong, professor i geovetenskap, Penn State. "För dessa långsamma jordbävningar, rörelseriktningen är direkt nedåt i tyngdkraftsriktningen istället för i plattans rörelseriktningar. "

Forskarna har funnit att områden i Nya Zeeland, identifierad av andra geologer, långsam slip på samma sätt som Cascadia gör.

"Men det finns subduktionszoner som inte har dessa långsamma händelser, så vi har inga direkta mätningar av hur den djupare delen av subduktionsplattan rör sig, "sa Furlong." I Sumatra, den grundare seismiska zonen, som förväntat, rör sig i plattans rörelseriktning, men även om det inte finns några långsamma händelser, den djupare plattrörelsen verkar fortfarande primärt styras av gravitationen. "

Långsamma jordbävningar inträffar på ett djupare djup än de jordbävningar som orsakar stora skador och jordskakande händelser, och forskarna har analyserat hur denna djupa glidning kan påverka tidpunkten och beteendet hos de större, skadliga megathrust jordbävningar.

"Långsamma jordbävningar brister under flera veckor, så de är inte bara en händelse, "sa McKenzie." Det är som en svärm av händelser. "

Enligt forskarna, i södra Cascadia, den totala plattrörelsen är ungefär en tum rörelse per år och i norr vid Vancouver Island, det är ca 1,5 tum.

"Vi vet inte hur mycket av dessa 30 millimeter (1 tum) per år som ackumuleras för att släppas i nästa stora jordbävning eller om någon rörelse tas upp av någon icke-observerbar process, "sa McKenzie." Dessa långsamma händelser sätter ut signaler som vi kan se. Vi kan observera långsamma händelser som går från öst till väst och inte i plattans rörelseriktning. "

Långsamma händelser i Cascadia inträffar vartannat till vartannat år, men geologer undrar om en av dem kommer att vara den som kommer att utlösa nästa megathrust jordbävning.

Forskarna mäter ytrörelser med permanent, högupplösta GPS-stationer på ytan. Resultatet är ett trappstegsmönster för lastning och glidning under långsamma händelser. Händelserna är synliga på ytan även om geologer vet att de är cirka 22 mil under ytan. De rapporterar sina resultat i Geokemi, Geofysik, Geosystem .

"Anledningen till att vi inte vet så mycket om långsamma jordbävningar är att de bara upptäcktes för cirka 20 år sedan, "sa Furlong." Det tog fem år att ta reda på vad de var och då behövde vi tillräckligt exakt GPS för att faktiskt mäta rörelsen på jordens yta. Sedan var vi tvungna att använda modellering för att omvandla glidningen på ytan till glidningen under ytan på själva plattgränsen, som är större. "

Forskarna tror att genom att förstå effekterna av långsamma jordbävningar i regionen på dessa djupare djup kan de förstå vad som kan utlösa nästa megathrust-jordbävning i området. Ingenjörer vill veta hur stark skakningar i en jordbävning kommer att vara, men de vill också veta i vilken riktning krafterna kommer att vara. Om skillnaden i riktning för långsamma händelser indikerar en potentiell förändring av beteendet vid en stor händelse, den informationen skulle vara till hjälp vid planeringen.

"Mer i grunden vi vet inte vad som utlöser den stora jordbävningen i den här situationen, "sa McKenzie." Varje gång vi lägger till ny data om problemets fysik, det blir en viktig komponent. Förr, alla trodde att händelserna var enkelriktade, men de kan vara olika med 40 eller 50 grader. "

Medan de långsamma händelserna i Cascadia belyser potentiella megatrust jordbävningar i området och tsunamierna som de kan utlösa, Furlong tror att andra subduktionszoner också kan ha liknande mönster.

"Jag skulle hävda att det (skillnader i rörelseriktning) händer i Alaska, Chile, Sumatra, "sa Furlong." Det är bara i några få som vi ser bevisen för det, men det kan vara en universell process som har missats. Cascadia ställer ut det på grund av de långsamma händelserna, men det kan vara grundläggande för subduktionszoner. "