Hikurangi-marginalen, belägen utanför östkusten av Nya Zeelands nordön, är där den tektoniska plattan i Stilla havet dyker under den australiensiska tektoniska plattan, i vad forskare kallar en subduktionszon. Detta gränssnitt mellan tektoniska plattor är delvis ansvarigt för de mer än 15, 000 jordbävningar som regionen upplever varje år. De flesta är för små för att märkas, men mellan 150 och 200 är tillräckligt stora för att kännas. Geologiska bevis tyder på att stora jordbävningar inträffade i den södra delen av marginalen innan mänskliga journalföring började.

Geofysiker, geologer, och geokemister från hela världen har arbetat tillsammans för att förstå varför den här plattgränsen beter sig som den gör, producerar både omärkliga tysta jordbävningar, men även potentiellt stora. En studie publicerad i dag i tidskriften Natur erbjuder nya perspektiv och möjliga svar.

Forskare visste att havsbotten vid öns norra del, där tallrikarna sakta glider ihop, skapar det lilla, långsamma jordbävningar som kallas långsamma glidhändelser – rörelser som tar veckor, ibland månader att slutföra. Men i södra änden av ön, istället för att glida långsamt som de gör i det norra området, de tektoniska plattorna låser sig. Denna låsning sätter upp förutsättningarna för en plötslig frigöring av plattorna, som kan utlösa en stor jordbävning.

"Det är verkligen nyfiket och inte förstått varför, i ett relativt litet geografiskt område, du skulle gå från många små, långsamma jordbävningar till en potential för en riktigt stor jordbävning, " sa marin elektromagnetisk geofysiker Christine Chesley, en doktorand vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory och huvudförfattare på det nya papperet. "Det är vad vi har försökt förstå, skillnaden i denna marginal."

I december 2018, ett forskarlag påbörjade en 29-dagars djuphavskryssning för att samla in data. På samma sätt som att ta en MRT av jorden, teamet använde elektromagnetisk vågenergi för att mäta hur strömmen rör sig genom delar av havsbotten. Från dessa uppgifter, teamet kunde få en mer exakt titt på rollen sjöberg, stora undervattensberg, spela för att skapa jordbävningar.

"Den norra delen av marginalen har riktigt stora havsberg. Det hade varit oklart vad de bergen kan göra när de subducerar (dyker ner i den djupa jorden) och hur den dynamiken påverkar interaktionen mellan de två plattorna, sa Chesley.

Det visar sig, sjömängderna rymmer mycket mer vatten än geofysiker hade förväntat sig - ungefär tre till fem gånger mer än typisk oceanisk skorpa. Det rikliga vattnet smörjer plattorna där de går samman, hjälper till att jämna ut alla glidningar, och förhindra att plattorna fastnar som kan orsaka en stor jordbävning. Detta hjälper till att förklara tendensen till det långsamma, tysta jordbävningar i den norra änden av marginalen.

Med hjälp av dessa data, Chesley och hennes kollegor kunde också noggrant undersöka vad som händer som en havsbergssubdukter. De upptäckte ett område i den övre plattan som verkar vara skadat av ett subducerande havsfäste. Denna övre plattzon verkade också ha mer vatten i sig.

"Det tyder på att sjöfästet bryter upp den övre plattan, gör det svagare, som hjälper till att förklara det ovanliga mönstret av tysta jordbävningar där, ", sa Chesley. Exemplet ger en annan indikation på hur havsberg påverkar tektoniskt beteende och jordbävningsrisker.

Omvänt, bristen på smörjning och de försvagande effekterna av havsbergen kan göra den södra delen av ön mer benägen att fastna och generera stora jordbävningar.

Chesley, som är på väg att slutföra sin doktorsexamen på hösten, hoppas att dessa fynd kommer att uppmuntra forskare att överväga hur vatten i dessa havsberg bidrar till seismiskt beteende när de fortsätter att arbeta för att förstå långsamma jordbävningar. "Ju mer vi studerar jordbävningar, ju mer det verkar som att vatten spelar en huvudroll i moduleringen av glid på fel, ", sa Chesley. "Att förstå när och var vatten matas in i systemet kan bara förbättra insatserna för bedömning av naturliga faror."