De största och mest destruktiva jordbävningarna på planeten inträffar på platser där två tektoniska plattor kolliderar. I vår nya forskning, publiceras idag i Naturkommunikation , vi har tagit fram nya modeller av var och hur stenar smälter i dessa kollisionszoner i den djupa jorden.

Denna förbättrade kunskap om utbredningen av smält berg kommer att hjälpa oss att förstå var vi kan förvänta oss destruktiva jordbävningar.

Vad orsakar jordbävningar?

Jätte jordbävningar, som skalvet med magnituden 9,0 2011 som orsakade kärnkraftskatastrofen i Fukushima, eller händelsen med magnitud 9,1 2004 som orsakade tsunamin på annandag jul, uppstår vid kollisionszonerna mellan två tektoniska plattor. I dessa så kallade subduktionszoner, en platta glider under den andra.

Sänkplattan fungerar som ett enormt transportband, transporterar material från ytan ner i den djupa jorden. Jordbävningar uppstår där den sjunkande plattan fastnar; spänningen byggs upp tills den så småningom snabbt släpper. Vätskor och smält sten i systemet smörjer plattorna, hjälpa dem att glida förbi varandra och stoppa stora jordbävningar från att inträffa.

När händer när havslera hamnar inuti jorden?

Min kollega Michael Förster och jag var intresserade av vad som händer med sediment när de förs ner i den djupa jorden vid en subduktionszon. Dessa sediment börjar som tjocka lager av lera på havsbotten men bärs ner i den djupa jorden som en del av den sjunkande plattan.

Michael tog ett prov av lera som samlats in från havsbotten och värmde upp den till de höga temperaturer och tryck som den skulle uppleva i en subduktionszon. Han fann att sedimenten smälter och sedan reagerar med de omgivande stenarna, bildar mineralet flogopit och även saltlösningsvätskor.

Ett pussel löst

Geofysiska modeller av subduktionszoner tillåter oss att kartlägga exakt var de smälta stenarna och vätskorna finns. Dessa mätningar är som röntgenstrålar av jordens inre, hjälper oss att titta in på platser som vi annars inte kan se.

Vi var särskilt intresserade av modeller av subduktionszoners elektriska ledningsförmåga. Detta beror på att vätskorna och det smälta berget vi tittade på är mer elektriskt ledande än det omgivande berget. Modeller av subduktionszoner har länge varit gåtfulla, eftersom de visar att jorden är mycket ledande i områden där människor inte förväntade sig att se mycket vätskor och smält sten.

Jag beräknade den elektriska ledningsförmågan hos flogopiten, smälta sediment och vätskor som producerades i experimenten och fann att de matchade extremt bra med de geofysiska modellerna. Detta ger goda bevis för att det vi ser i experimenten händer på den verkliga jorden, och låter oss beräkna var den smälta stenen och vätskorna finns i subduktionszoner runt om i världen.

Förstå var stora jordbävningar sannolikt kommer att inträffa

Jättejordbävningar kommer sannolikt inte att inträffa i de delar av subduktionszonen där sedimenten smälter. Alla produkterna från smältningen - själva den smälta stenen, saltlösningsvätskorna, och till och med mineralet phlogopite—hjälp de två plattorna lätt att glida förbi varandra utan att orsaka stora jordbävningar.

Vi jämförde våra modeller med platser för jordbävningar i subduktionszoner längs USA:s västkust. Vi fann att det inte fanns några stora jordbävningar där sediment smälte, men rörelsen av vätskor från de smälta sedimenten kan förklara några små, oförstörande jordbävningar och mycket svaga signaler om darrningar där de två plattorna lätt glider förbi varandra.

Jordbävningar är en påtaglig påminnelse om att vi lever på en aktiv planet och att djupt under våra fötter, enorma krafter får stenar att flyta och smälta och kollidera. Att noggrant förutsäga jordbävningar kommer att vara ett pågående mål för geoforskare i decennier framöver.

Det kräver intrikat detektivarbete att väva samman alla små trådar av information vi har om processer som sker så djupt i jorden att vi aldrig kommer att kunna se eller ta prov på dem. Våra resultat är en ny tråd i detta pussel. Vi hoppas att det ska bidra till att en dag kunna skydda människor från risken för jordbävningar.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.