Temperatur och skjuvspänning är två inflytelserika variabler som påverkar förkastning och seismicitet i subduktionszoner, där tektoniska plattor konvergerar. Men eftersom jordbävningar uppstår tiotals kilometer under jordens yta vid plattgränser, är effekterna av temperatur och stressens storlek dåligt förstådda och omdiskuterade.
Philip England och hans kollegor undersökte dessa variabler vid plattgränsen i norra Honshu, Japans största ö och platsen för den förödande jordbävningen i Tōhoku 2011 – den kraftigaste som någonsin registrerats i Japan. Författarna använde en tät uppsättning värmeflödesmätningar insamlade från 100 meter djupa borrhål som en proxy för mätningar vid det otillgängliga plattgränssnittet.
Resultaten publiceras i tidskriften Geochemistry, Geophysics, Geosystems .
Deras matematiska analys fann att temperaturen på ett djup av 60 kilometer vid plattgränsen är runt 660°C, medan skjuvspänningen är ungefär 100 megapascal. Båda siffrorna, särskilt temperaturuppskattningarna, har en viss osäkerhet på grund av svårigheten att bestämma bidraget från radiogen värme. Men båda är anmärkningsvärt högre än tidigare uppskattningar, som i allmänhet var lägre än cirka 400°C respektive några tiotals megapascal.
Resultaten överensstämmer dock med en värmeflödesanalys som slutförts i Kermadecs subduktionszon, den enda andra platsen där skjuvspänningen uppskattades med hjälp av en jämförbar densitet av ytmätningar, där osäkerheten på grund av radioaktivitetens inverkan är avsevärt lägre.
Resultaten förbättrar förståelsen av förhållandena kring jordbävningar vid den norra Honshu plattgränsen. Dessutom förklarar de temperaturen och trycket som observerats i klipporna i Sanbagawa-bältet i sydvästra Japan, en uppgrävd rest av en 90 miljoner år gammal plattgränsyta.
Som författarna noterar stöder överensstämmelsen mellan resultaten och förhållandena på dagens gränssnitt argumentet att relikplattgränser som Sanbagawa registrerar fysiska och kemiska förhållanden som är relevanta för jordbävningsbildning i samtida subduktionszoner.
Mer information: Philip England et al, Implikationer av ytvärmeflöde för skjuvspänning och temperatur på plattgränssnittet under norra Honshu, Geokemi, geofysik, geosystem (2024). DOI:10.1029/2023GC011285
Tillhandahålls av Eos
Denna berättelse är återpublicerad med tillstånd av Eos, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.
