Forskning har gett ny insikt om de tektoniska plattskiften som skapar några av jordens största jordbävningar och tsunamier.
"Detta är den första studien som använder kustgeologi för att rekonstruera brotthistorien för spridningsförkastningssystemet", säger Jessica DePaolis, postdoktor vid Virginia Techs institution för geovetenskap. "Dessa spridningsförkastningar ligger närmare kusten, så dessa tsunamier kommer att vara snabbare att träffa kustlinjen än en tsunami som genereras enbart från en jordbävning i subduktionszonen."
Subduktionszoner runt om i världen, områden där en tektonisk platta skiftar under en annan, skapar de största jordbävningarna – de över magnituden 8,0 – som utlöser tsunamier och förändrar ekosystemen i deras spår.
DePaolis, tillsammans med Tina Dura, biträdande professor i naturrisker, och kollegor från United States Geological Survey, hittade bevis för att spridningsförkastningar, jordskorpans förkastningar kopplade till subduktionszonerna, kan förskjutas under subduktionszonens jordbävningar och bidra till lokal kustförstörelse och ekologisk förändring mer regelbundet än tidigare insett.
En sådan förskjutning av spridningsfelet under vattnet kan skapa en tsunami som kan nå de närmaste stränderna på 30 minuter eller mindre, sa DePaolis.
Publicerad i Journal of Geophysical Research:Solid Earth , bör studien påverka riskmedvetenheten vid subduktionszoner runt om i världen. Splayfel finns i subduktionszoner som gränsar till Ecuador, Cascadia, Chile och Japan, vilket tyder på att de kan bidra till tsunamirisker även på dessa platser.
När tektoniska plattor skiftar i en subduktionszon sker det mil under havsytan. Eftersom spridningsfel är kopplade till dessa zoner, gör deras placering det en utmaning att forska efter dem.
Lyckligtvis har effekter på sekundära eller ytnivåer av dessa förskjutningar registrerats geologiskt på Montague Island i Prince William Sound i Alaska, vilket gör det till den enda nuvarande landmassan som sitter ovanpå en spridningsförkastning för att uppvisa sådana effekter i sin jord.
Vanligtvis kan det resulterande lyftet av land från den tektoniska plattan som skiftar under den, kallad höjning, från jordbävningar i subduktionszonen vara så mycket som 1 till 3 meter. Detta gäller för de flesta platser på land som drabbades av jordbävningen 1964, som träffade 9,2 på Richterskalan. Men på Montague Island skapade spridningsförkastningar 11 meter av höjning och initierade dränering av en kustlagun, vilket effektivt förändrade dess ekosystem från en marin lagun till en sötvattenmosse.
"Ön har liksom fastnat i mitten av dessa splayfel, så varje gång dessa splayfel brister, registrerar den faktiskt höjningen," sa DePaolis. "Den har den här överdrivna höjningen som helt enkelt inte är vanligt vid jordbävningar i subduktionszoner."
DePaolis och hennes team undersökte effekterna av sprängfelsbrott på Montague Island. Genom att analysera 42 sedimentkärnor fann de stratigrafiska bevis på jordbävningen 1964 och en sekundär förskjutning orsakad av spridningsfelet. De märkte att det fanns en tydlig sedimentär förändring från lagunslam före jordbävningen till rotad jord efter jordbävningen.
"Det finns definitivt öar som höjs med jordbävningar i subduktionszonen, men de har inte nödvändigtvis fel som går igenom dem som orsakar den överdrivna höjningen, så det är en alldeles unik plats", säger Dura, en ansluten fakultetsmedlem i Global Change Center och Fralin Life Sciences Institute.
Forskare har trott att ett sekundärt skifte från splayfelen var möjligt. Men den idén har bara varit teoretisk fram till nu eftersom detta är den första kända landmassan som registrerar de stratigrafiska bevisen.
Teammedlemmar använde också kiselalger, en typ av kiselhaltiga mikroalger som bevaras i sedimenten och som är känsliga för förändringar i salthalt, för att rekonstruera de paleomiljöförändringar som inträffade efter jordbävningen 1964. De fann en tydlig förändring från en mycket salt marin lagunmiljö utom räckhåll för tidvatten, vilket tyder på att kusten höjs.
Genom att jämföra fynden från jordbävningens kärnprover från 1964 med prover djupare i kuststratigrafin, upptäckte forskargruppen sedimentära och kiselalger bevis på tre andra fall där spridningsfelet bröts. Dessa bevis korrelerade med fyra av de senaste åtta dokumenterade jordbävningarna i subduktionszonen i regionen.
"Det finns en enorm mängd förskjutning på dessa fel som kan skapa de där riktigt snabba, lokala, stora tsunamierna," sa DePaolis. "Så du har den lokala tsunamin som kommer in väldigt snabbt och precis bakom den kommer du att få tsunamin som skapades av själva subduktionszonen. Helt plötsligt har du dessa massiva och destruktiva tsunamier som kommer in. snabbt en efter en."
Mer information: Jessica M. DePaolis et al, Repeated Coseismic Uplift of Coastal Lagoons Above the Patton Bay Splay Fault System, Montague Island, Alaska, USA, Journal of Geophysical Research:Solid Earth (2024). DOI:10.1029/2023JB028552 , agupubs.onlinelibrary.wiley.co … 10.1029/2023JB028552
Journalinformation: Journal of Geophysical Research:Solid Earth
Tillhandahålls av Virginia Tech
