Jordbävningar skakar och rasslar världen varje dag. U.S. Geological Survey (USGS) har uppskattat antalet jordbävningar till cirka en halv miljon per år, med ett hundratal, 000 som kan kännas, och cirka 100 som orsakar skador. Några av dessa mäktiga stormar har ödelagt nationer, förkortar tusentals liv och kostar miljarder dollar för ekonomisk återhämtning.

När kommer nästa stora jordbävning? För att svara på den frågan har team av forskare övervakat områden som Kaliforniens San Andreas-förkastning och Turkiets nordanatoliska förkastning. Men dessa seismiskt aktiva områden på land, vid gränserna för tektoniska plattor, är inte de enda platserna för intensiva studier. Jessica Warren, docent i geologiska vetenskaper vid University of Delaware, utforskar mitten av havet där jordbävningar med magnituden 6 på Richterskalan rutinmässigt inträffar, och det hon hittar kan hjälpa forskare att förutsäga jordbävningar på land.

UDalig kontakt med Warren för att lära sig mer om hennes senaste studie, som publicerades i Naturgeovetenskap den 5 augusti, 2021.

Hur kom du igång med denna forskning?

Warren:Detta arbete växte fram ur en tidigare studie med havsbottenstenar och involverade mina kollegor Arjun Kohli, som nu är forskare vid Stanford University, Monica Wolfson-Schwehr, som nu är forskarassistent vid Centrum för kust- och havskartläggning, och Cécile Prigent, en före detta postdoc i min grupp som nu är professor vid universitetet i Paris. Denna intressanta grupp människor hade alla olika expertområden att ta med sig till projektet. National Science Foundation gav finansieringsstöd.

Vilka typer av stenar studerade du och hur fick du dem?

Warren:Stenarna kom från stora förkastningsstrukturer under vattnet som är i nivå med San Andreas-förkastningen. Det är dyrt att få dem eftersom de är så långt ute till havs och det krävs specialutrustning. I slutet av 2019, vi var i ett forskningsfartyg i Stilla havet ovanför ett av dessa förkastningar på East Pacific Rise, dra hinkar längs havsbotten för att samla prover. De flesta av proverna, dock, hade suttit i olika samlingar — några samlades in för över 40 år sedan från havsbotten.

Kan du beskriva klipporna lite?

Warren:Undervattenshavsryggar är områden med vulkanisk aktivitet där magma från djupt inuti jordskorpan bryter ut och sedan svalnar och stelnar. Förkastningarna som vi tittar på skär över dessa havsryggar, skapa steg i nocksystemet. Det översta lagret av sten på dessa åsar är basalt, en svart, finkornig sten rik på magnesium och järn, som är underliggande av grövre kornig gabbro, och under det är peridotit, som ofta är mörkgrön på grund av mängden av mineralet olivin – ett annat namn för ädelstenen peridot – som den innehåller.

När du går djupare, stenar i skorpan flyter faktiskt, som glaciärer flödar. Detta inträffar 4 miles djupt i Stilla havsbotten, och 10 miles djupt i havsbotten i Atlanten, som är kallare. Stenarna du ser i förkastningen vid den punkten är myloniter - de är mörkgrå, utsträckt, deformerade stenar — vissa kallar dem Silly Putty. De kan flyta mycket snabbare än de vanliga stenarna eftersom de är superfinkorniga (atomer i berget rör sig snabbare när kornen är mindre). De är helt underbara stenar!

Vad säger klipporna om jordbävningar?

Warren:Den stora upptäckten vi har gjort är att dessa fel, eller sprickor, har mycket havsvatten som går ner i dem mycket djupt - mer än 10 mil under havsbotten, som är väldigt djup. När vatten kommer in i berget, den reagerar med den. Denna havsvatteninfiltration är en försvagande kraft, så stenen kan flyta nästan lika fort som den kan glida.

Jordbävningar är förlopp som inträffar när stenar glider förbi varandra. Vi fann att infiltration av havsvatten orsakar kristallisering av små korn av mineraler och dessa gör att berget kan krypa fram istället för att ha en rinnande händelse.

Kan du dra nytta av detta fynd för att stoppa en jordbävning från att hända på land?

Warren:Det finns inget sätt att stoppa stora jordbävningar från att inträffa. Men det skulle förbättra vår förmåga att förutsäga – genom att förstå egenskaperna – vad som ger oss stenkryp kontra en kraftig glidning. Det finns också ett krypande segment av San Andreas-förkastningen. Vi kan inte göra resten av felet så. Men vi skulle bättre kunna förutsäga hur och när dessa olika felsystem kommer att misslyckas.

Vad kommer att hända med informationen du har utvecklat, och vad händer härnäst?

Warren:You have to know the rock properties to understand what happens in fault zones and earthquakes. We have done modeling work that is more a way to test and extrapolate how rocks deform against each other. We have done a lot of straightforward calculations validating the strength of the rocks. We now need more direct observations of the faults on the seafloor itself. The submersible Alvin would be one of the ideal vehicles for doing this. That would contribute to our understanding of the seismicity of certain patches versus other patches that sort of stop it.

What led you into this work?

Warren:I fell in love with geology through field work in college, and then I fell in love with going to sea to do field work in graduate school. I also love looking at samples in the lab, seeing the textures and uncovering the history of the rock and what it's telling us about the Earth.