Hoe Aardbevingen Door 'Kruipende' Fouten Slaan

{h1}

In tegenstelling tot tientallen jaren van geologische wijsheid, kunnen kruipende breuksegmenten, waarvan gedacht wordt dat ze soepel langs elkaar glijden, zware aardbevingen veroorzaken.

Enkele van de grootste en meest dodelijke aardbevingen in de afgelopen jaren raakten waar schattingen van aardbevingsgevaar geen massale aardbevingen voorspelden.

Een gedetailleerd computermodel van grote aardbevingen in Japan en Taiwan verklaart waarom.

In tegenstelling tot tientallen jaren van geologische wijsheid, kunnen kruipende breuksegmenten, waarvan gedacht wordt dat ze soepel langs elkaar glijden, tijdens een aardbeving plotseling naar een andere modus overschakelen, vindt het model. In plaats van te werken als een barrière tegen scheuren, verliest het sluipende segment zijn weerstand, hoogstwaarschijnlijk door wrijvingsverwarming.

"Deze segmenten zijn waar aardbevingen de neiging hebben om te sterven," zei Nadia Lapusta, een professor in de geofysica en werktuigbouwkunde bij Caltech. "Maar tijdens een aardbeving wek je wrijvingswarmte op, net zoals wanneer je in je handen wrijft, en de eigenschappen van de fout kunnen veranderen," vertelde ze OurAmazingPlanet.

De studie waaruit het potentiële scenario blijkt waarin kruipende breuksegmenten breken, verschijnt vandaag (9 januari) in het tijdschrift Nature.

Warmte creëren

In geologische taalgebruik zijn sluipende fouten snelheidsverhogend. De komst van een aardbevingsslip (of de offset langs een fout) verhoogt de wrijving tussen de twee zijden van de fout, waardoor ze aan elkaar blijven plakken en een snelheidsbrij stoppen. [De 10 grootste aardbevingen in de geschiedenis]

Maar met plotselinge verwarming, zoals de wrijving van een aardbeving, kunnen vloeistoffen in de verpulverde mineralen langs de breukzone een sluipende fout in een stroomversnelling veranderen, zei Lapusta. Dit betekent dat de aardbevingsslip de breuk dynamisch verzwakt terwijl het langs de breuk beweegt. En wanneer fouten werken in de frequentieverminderingsmodus, genereren ze aardbevingen.

Het model helpt bij het verklaren van raadselachtige waarnemingen van de magnitude-9.0 Tohoku-aardbeving die Japan trof in 2011, evenals de Chi Chi-beving in 1999 in Taiwan, zei Lapusta.

De verwoestende tsunami in Japan werd veroorzaakt door de extreem grote afwijking van de fout - ongeveer 165 voet (50 meter) op ondiepe diepten op de subductiezone waar de aardbeving toesloeg op 11 maart 2011. Een subductiezone is waar twee van de aardektonieke platen samenkomen en één dia's onder de andere.

Maar er was minder foutafwijking dieper in de subductiezone. Dit diepe segment produceerde ook trillingen van hogere frequentie en bereikte zijn maximale energieafgifte sneller dan het ondiepe segment.

De tijdsvertraging tussen de diepe en ondiepe breuksegmenten was te wijten aan de aardbevingsmisdaad die zijn weg insloeg in een sluipende fout, suggereert het model. De aardbeving moest via wrijvingsverwarming zijn weg vinden.

"Toen de aardbeving in ons model dit gebied binnendrong, begon het te sterven, maar toen overleefde het door dynamische verzwakking. Het is net zoals we in Tohoku hebben waargenomen," zei Lapusta. "Het is geen bewijs, maar het is een indirecte bevestiging dat dit model mogelijk is gebeurd."

Onderschat gevaar

Het nieuwe model suggereert dat sluipende foutsegmenten sommige wetenschappers in een vals gevoel van veiligheid hebben gesust.

"We hebben een plausibele fysieke verklaring gevonden over hoe deze stabiele segmenten grote seismische gebeurtenissen kunnen ondersteunen, dus de seismische gevaren kunnen op sommige gebieden groter zijn dan verwacht," zei Lapusta, die het model creëerde met collega Hiroyuki Noda van het Japan Agency for Mariene-aardwetenschappen en -technologie in Yokohama.

Het korte aardbevingsrecord is gedeeltelijk verantwoordelijk voor het overzicht: seismische monitoring gaat slechts een eeuw terug. Voor het zoeken naar ouder bewijs is graafsleuven in de grond nodig of boorgaten in de bodem van de oceaan, waar lagen sediment de hints van voorbije tembloemen behouden.

Maar slechte aannames kunnen ook een fout zijn. In voorgaande decennia hebben onderzoekers in het algemeen fouten aangenomen met karakteristieke, herhaalbare aardbevingen waarvan de grootte werd bepaald door de snelheidsplaat van de aardschollen van de aarde terwijl ze tegen elkaar botsten. In Parkfield, Californië, waar twee van de aardplaten van de aarde langs elkaar langs de San Andreas-breuklijn schuiven, bepaalden wetenschappers een deel van de San Andreas waar aardbevingen gemiddeld om de 22 jaar plaatsvonden. Dus schakelden ze de regio in met bewakingsapparatuur en wachtten vijf, tien en twintig jaar voordat Parkfield eindelijk in november zijn aardbeving kreeg.

Het idee van consistent gedrag bij fouten is aantrekkelijk, omdat het voorspellen van aardbevingen veel gemakkelijker maakt. Maar het kan leiden tot onderschatting van het gevaar van aardbevingen, schrijft geoloog Chris Goldfinger van Oregon State University in het nummer van 7 januari van Earth Magazine.

Deskundigen hadden voorspeld dat de grootste waarschijnlijke aardbeving voor de regio Tohoku een magnitude 8.4 was. Terwijl het nog steeds een enorme aardbeving is, is dat acht keer zwakker dan de aardbeving die toesloeg. De schatting was gebaseerd op de afgelopen 100 jaar aardbevingen in het gebied en studies van de huidige seismische spanning, die afkomstig zijn van GPS-metingen. Weinig onderzoekers zorgden voor prehistorische tsunami-records, zoals de 869 Jogan-superquake, die een tsunami zo groot als Tohoku's produceerde. [In Pictures: Japan Earthquake & Tsunami]

Langetermijncycli

Superquakes zoals die in Japan (en de aardbeving in Sumatra in 2004) en recente studies van sedimentregistraties van eerdere aardbevingen in Washington en Californië wijzen uit dat aardbevingspatronen variëren in langetermijncycli.

LIDAR-afbeelding gemaakt door het B4-project toont de Dragon's Back-regio van de San Andreas-fout. Met dank aan Michael Bevis, Ohio State University

LIDAR-afbeelding gemaakt door het B4-project toont de Dragon's Back-regio van de San Andreas-fout. Met dank aan Michael Bevis, Ohio State University

Sommige aardbevingen kunnen kleiner zijn en vaker toeslaan dan verwacht. En enorme aardbevingen, groter dan het bewijs dat voorspelt voor een bepaalde fout, zijn ook mogelijk.

Het model van Lapusta en Noda laat een manier zien waarop deze enorme, onverwachte aardbevingen kunnen plaatsvinden.

"Het stopt en laat je nadenken", zegt Paul Segall, een Stanford-professor in de geofysica die niet betrokken was bij de studie. "Dit idee is al een tijdje in me opgekomen, dat je een dynamische verzwakking zou kunnen hebben in deze gebieden die nominaal stabiel zijn, en ze hebben fantastisch werk gedaan", vertelde hij OurAmazingPlanet, verwijzend naar Lapusta en haar team. "Het zijn de eerste mensen die zorgvuldige, gedetailleerde berekeningen uitvoeren om aan te tonen dat dit kan gebeuren."

De grote vraag is of wat er bij Tohoku is gebeurd, zich kan herhalen bij andere sluipende fouten, zoals de Cascadia-subductiezone uit Washington en Oregon en het middengedeelte van de San Andreas-breuk in Californië, zei Segall. Een aardbeving met de sluipende delen van een van beide fouten zou een nachtmerriescenario zijn voor de westkust.

"Ik denk dat de enige manier waarop we dit gaan beantwoorden, is om te kijken naar het geologische bewijs van slip in het verleden," zei Segall.

Kijk naar het verleden

Historische verslagen verzameld door geoloog Kerry Sieh van het Earth Observatory Institute of Singapore suggereren de aardbeving in Fort Tejon in 1857, de laatste grote aardbeving in San Andreas Fault in Zuid-Californië, verbroken door het kruipende San Andreas-segment.

De San Andreas-fout varieerde van aardverschuiving tot aardbeving in de Carrizo-vlakte, vlakbij het kruipende segment, en geologen Nathan Toke van de Utah Valley University en Ramon Arrowsmith van de Arizona State University hebben onlangs ontdekt. Dit geeft aan dat de fout een variabele cyclus kan volgen. Ze zijn nu op zoek naar bewijs van eerdere aardbevingen in het sluipende segment.

Een dwarsdoorsnede van een deel van de Cascadia-subductiezone.

Een dwarsdoorsnede van een deel van de Cascadia-subductiezone.

Krediet: USGS.

Op de subductiezone van Cascadia tonen sedimenten op de oceaanbodem een ​​aardbeving in 1700, de meest recente in het gebied, maar niet de grootste. De grootste gebeurtenis hit ongeveer 5.800 jaar geleden, en heeft misschien drie keer de energie van de 1700 shaker gehad, vond Goldfinger en collega's van de Oregon State University.

Naarmate onderzoekers meer gegevens verzamelen over gedragsfouten in het verleden en de eigenschappen van fouten, worden modelers beter in het voorspellen van foutgedrag, zei Lapusta.

"Als we blijven onderzoeken, kunnen we deze metingen in modellen zoals die van ons plaatsen en blijven onderzoeken wat er gebeurt," zei Lapusta.

Bereik Becky Oskin om [email protected]. Volg haar op Twitter @beckyoskin. Volg OurAmazingPlanet op Twitter @OAPlanet. We zijn ook bezig Facebook en Google+.


Video Supplement: The Long Way Home / Heaven Is in the Sky / I Have Three Heads / Epitaph's Spoon River Anthology.




Onderzoek


Feiten Over Einsteinium
Feiten Over Einsteinium

Wat Gaat De 'Doomsday Kluis' Van Noorwegen In?
Wat Gaat De 'Doomsday Kluis' Van Noorwegen In?

Science Nieuws


Infographic: Wat Is Een Kernsmeltdown?
Infographic: Wat Is Een Kernsmeltdown?

Nieuwe Genitale Herpesbehandeling Toont Veelbelovend
Nieuwe Genitale Herpesbehandeling Toont Veelbelovend

Hebben Invasieve Soorten Uitsterving Veroorzaakt?
Hebben Invasieve Soorten Uitsterving Veroorzaakt?

Wat Is Bpa En Heb Ik Echt Een Nieuwe Waterfles Nodig?
Wat Is Bpa En Heb Ik Echt Een Nieuwe Waterfles Nodig?

Hoe Weten Wetenschappers Dat Een Vulkaan Op Het Punt Staat Uit Te Barsten?
Hoe Weten Wetenschappers Dat Een Vulkaan Op Het Punt Staat Uit Te Barsten?


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com