Voor de kust van Nieuw-Zeeland, er is een gebied waar aardbevingen in slow motion kunnen plaatsvinden als twee tektonische platen langs elkaar schuren. De Pacifische plaat beweegt daar met ongeveer 5 centimeter per jaar onder Nieuw-Zeeland door, het noordelijke uiteinde van het eiland naar beneden trekken terwijl het beweegt. Elke 14 maanden of zo, de interface glijdt langzaam weg, het loslaten van de spanning, en het land komt weer omhoog.

In tegenstelling tot typische aardbevingen die binnen enkele seconden scheuren, deze slow-slip evenementen duren meer dan een week, het creëren van een ideaal laboratorium voor het bestuderen van breukgedrag langs het ondiepe gedeelte van een subductiezone.

in 2015, Spahr Webb, de Jerome M. Paros Lamont Research Professor of Observational Physics aan het Lamont-Doherty Earth Observatory, en een internationaal team van collega's was de eerste die deze trage aardbevingen vastlegde met behulp van instrumenten die onder zee werden ingezet. De gegevens die ze verzamelden van de Nieuw-Zeelandse site, dit jaar gepubliceerd door hoofdauteur Laura Wallace van de Universiteit van Texas, zal wetenschappers helpen om aardbevingsrisico's beter te begrijpen, vooral bij loopgraven, de seismisch actieve interfaces tussen tektonische platen waar de ene plaat onder de andere duikt. Leden van het team bespreken hun werk deze week tijdens de American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting.

"We begrijpen de plakkerigheid van de interface tussen de twee platen nog niet, en dat is mede wat bepaalt hoe groot een aardbeving kan zijn, " zei Webb. "In het bijzonder, we geven om de plakkerigheid in de buurt van de greppel, want als je veel beweging hebt in de buurt van een greppel, je kunt grote tsunami's genereren."

Eerder, wetenschappers dachten dat de zachte sedimenten die zich in de buurt van loopgraven hadden opgestapeld, meestal niet sterk genoeg waren om een ​​aardbeving te ondersteunen en dat ze de slip zouden dempen, zei Webb. "We hebben de laatste tijd veel grote tsunami's gezien waarbij er een grote slip vlak bij de greppel is geweest, " hij zei.

Een van de redenen waarom de Tōhoku-aardbeving in Japan in 2011 zo verwoestend was, was dat een deel van het grensvlak heel dicht bij de greppel zich over een grote afstand bewoog, ongeveer 50 meter, het water ermee duwen, zei Webb. Terwijl het grootste deel van de Tōhoku-aardbeving slechts een paar meter omhoog ging, het deel bij de greppel verdubbelde de omvang van de tsunami, wat leidt tot golven van bijna 40 meter hoog op sommige punten langs de kust.

Om te kunnen anticiperen op tsunami-producerende aardbevingen en om regionale risico's nauwkeuriger in te schatten, wetenschappers bestuderen waarom sommige delen van loopgraven deze slow-slip-gebeurtenissen hebben, waarom anderen voortdurend kruipen, en anderen sluiten op en bouwen spanning op die uiteindelijk uitbarst als een tsunami-genererende aardbeving.

Het Alaska-risico

Webb heeft zijn zinnen gezet op de Aleutian Trench, vlak bij Kodiak-eiland, Alaska. Het is een van de meest seismisch actieve delen van de wereld. Een grote tsunami-veroorzakende aardbeving daar kan niet alleen grote schade aanrichten in Alaska, maar ook langs de westkust van Noord-Amerika en tot aan Hawaï en Japan, zoals de aardbeving op Goede Vrijdag in 1964 deed.

Lamont-wetenschappers, waaronder Donna Shillington en Geoffrey Abers, die deze week ook hun werk presenteren op AGU, hebben jarenlang de structuur van de Aleoeten-trog bestudeerd en wat er gebeurt als de Pacifische plaat onder de Noord-Amerikaanse plaat duikt. Webb en een grote groep medewerkers willen nu weten waar delen van de greppel schuiven en waar delen vergrendelen om te helpen begrijpen wat bepaalt waar het vergrendelt. Het vinden van slow-slip aardbevingen kan helpen om enkele van die geheimen te onthullen.

Om het slow-slip evenement in Nieuw-Zeeland te bestuderen, Webb en zijn collega's installeerden een reeks van 24 absolute manometers en 15 seismometers op de oceaanbodem direct boven de Hikurangi-trog, waar twee platen samenkomen. Absolute manometers die op de zeebodem worden ingezet, registreren continu veranderingen in de druk van het water erboven. Als de zeebodem stijgt, druk neemt af; als de zeebodem naar beneden beweegt, Door de toenemende waterdiepte neemt de druk toe. Toen het slow-slip evenement begon, de instrumenten registreerden hoe de zeebodem bewoog.

De wetenschappers ontdekten dat delen van de Hikurangi-interface slipten en andere niet tijdens het slow-slip-evenement. "Het kan zijn dat veel van de interface wegglijdt in deze evenementen, maar je hebt een paar plaatsen die zijn vergrendeld, en die breken uiteindelijk en veroorzaken aardbevingen en tsunami's die schade aanrichten, ' zei Webb.

De meeste instrumenten die in de Nieuw-Zeelandse studie werden gebruikt, werden gebouwd in Lamont in het OBS-lab (ocean-bottom seismometer), opgericht door Webb.

in Alaska, Webb en zijn medewerkers hebben een experiment voorgesteld dat opnieuw een groot aantal door Lamont gebouwde seismometers en manometers op de oceaanbodem zou gebruiken, deze keer om gegevens te verzamelen in de buurt van Kodiak Island. Alaska is een bijzondere uitdaging voor zeebodemmetingen. De oceaan is vrij ondiep ten zuiden van Alaska voordat hij dieper wordt in de buurt van de Aleutian Trench, en seismische instrumenten op de zeebodem kunnen door sterke stromingen worden verplaatst of door bodemtrawls worden beschadigd. Webb en het team in het OBS-lab in Lamont ontwikkelden een oplossing:ze bouwden zware metalen schilden die met de seismometers naar de zeebodem zinken om ze te beschermen.

Zodra de gegevens van de instrumenten zijn verzameld, ze zullen openbaar worden gemaakt, zodat seismologen in het hele land kunnen beginnen met het analyseren van de gegevens op zoek naar aanwijzingen voor het aardbevingsgedrag in het gebied.

Door patronen van aardbevingen te detecteren, wetenschappers kunnen regionale ingenieurs helpen bij het plannen van de bouw om de ergste aardbevingsscenario's beter te weerstaan, maar het voorspellen van aardbevingen blijft ongrijpbaar.

"Als we voorlopers gaan zien op basis van de offshore-gegevens, dan krijgen we misschien ook wat voorspellend vermogen, "Zei Webb. "De hoop is dat als je betere off-shore metingen hebt, je gaat dingen beter begrijpen, en misschien is er een teken van beweging vóór de aardbeving die een waarschuwing zal geven."