Het begrijpen van "slow-slip" aardbevingen op de zeebodem - seismische gebeurtenissen die plaatsvinden over een periode van dagen of weken - geeft onderzoekers nieuwe inzichten in onderzeese aardbevingen en de daaropvolgende creatie van tsunami's. Via een oceaanontdekkingsprogramma dat wordt ondersteund door de National Science Foundation (NSF), wetenschappers bestuderen de zeebodem voor de kust van Japan. De regio zou belangrijke aanwijzingen kunnen geven.

Twee tektonische platen, de Pacifische plaat en de Euraziatische plaat, ontmoet daar. In deze oceaanloopgraafzone, de Pacifische plaat schuift onder de Euraziatische plaat. Dergelijke subductiezones worden vaak geassocieerd met grote aardbevingen.

"Dit gebied is het ondiepste deel van het plaatgrenssysteem, " zei Demian Saffer, een geowetenschapper aan de Penn State University. "Als dit gebied in de buurt van de oceaangeul wegglijdt bij een aardbeving, het heeft het potentieel om een ​​grote tsunami te genereren."

Saffer en Eiichiro Araki, senior onderzoeker bij het Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, publiceerden de resultaten van hun onderzoek naar de plaatgrens in de uitgave van het tijdschrift van deze week Wetenschap .

De resultaten zijn belangrijk voor het begrijpen van het tsunami-risico, volgens James Allan, programmadirecteur in de NSF-afdeling Ocean Sciences.

"Dergelijke vloedgolven kunnen het leven van honderdduizenden mensen beïnvloeden en resulteren in miljarden dollars aan schade, zoals gebeurde in Zuidoost-Azië in 2004, Allan zei. "Dit onderzoek onderstreept het belang van wetenschappelijke op drillship gebaseerde studies, en van het verzamelen van oceanografische en geologische gegevens over lange perioden."

Het aardbevingsgebied met de plaatgrens voor de kust van Japan maakt deel uit van de "ring van vuur" die de Stille Oceaan omringt. Zodra het einde van een plaat die onder een andere schuift - of ondergaat - een bepaalde diepte bereikt, het materiaal van de neergaande plaat smelt, vulkanen vormen die zich vaak op het land bevinden. Mount St. Helens in de VS is een van deze vulkanen, net als de berg Fuji in Japan.

In 2009 en 2010 wetenschappers met het IODP (Integrated Ocean Drilling Program, nu het International Ocean Discovery Program) NanTroSEIZE (Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment)-project boorde twee boorgaten in de Nankai Trough ten zuidwesten van Honshu, Japan. De gaten werden geboord aan boord van een wetenschappelijk boorschip. In 2010, ook van een wetenschappelijk boorschip, onderzoekers installeerden monitoringinstrumenten in de gaten als onderdeel van een netwerk met sensoren op de zeebodem. NSF ondersteunt het IODP.

De twee boorgaten liggen 6,6 mijl uit elkaar, over de grens van de laatste grote aardbeving in dit gebied, die plaatsvond in 1944 en gemeten magnitude 8,1. De resulterende tsunami, die Tokio trof, 26 meter hoog was.

Onderzoek toont aan dat langzame aardbevingen een belangrijk onderdeel zijn van het optreden van breuken en aardbevingen aan de grenzen van tektonische platen. Ze kunnen uitleggen waar een deel van de energie die is opgebouwd in een breuk of een subductiezone naartoe gaat.

"Tot we deze gegevens hadden, niemand wist of nul procent of honderd procent van de energie in de ondiepe subductiezone werd verdreven door langzame aardbevingen, " Zei Saffer. De wetenschappers ontdekten dat ongeveer 50 procent van de energie vrijkomt bij langzame aardbevingen.

De overige 50 procent, Saffer zei, kan worden opgenomen in een permanente verkorting van een van de platen of worden opgeslagen voor de volgende aardbeving van 100 of 150 jaar.

"We weten nog steeds niet wat het geval is, maar het maakt een groot verschil voor tsunami-gevaren, Saffer zei. "De langzame slip zou het tsunami-risico kunnen verminderen door periodiek stress te verlichten, maar het is waarschijnlijk ingewikkelder dan alleen fungeren als schokdemper."

De onderzoekers ontdekten een reeks trage slipgebeurtenissen waar de tektonische platen elkaar ontmoeten, zeewaarts van een gebied met terugkerende aardbevingen met een kracht van 8 op de schaal van Richter. Sommige hiervan werden veroorzaakt door niet-verbonden aardbevingen, en sommige gebeurden spontaan.

Deze groep langzame aardbevingen kwam elke 12 tot 18 maanden terug. "We hebben in de regio langzame aardbevingen met een kracht van 5 of 6 ontdekt die dagen tot weken aanhouden. ' zei Saffer.

Deze aardbevingen blijven meestal onopgemerkt omdat ze zo langzaam en ver uit de kust zijn.

De onderzoekers merken ook op dat omdat aardbevingen die op een afstand van deze subductiezone plaatsvinden, langzame aardbevingen kunnen veroorzaken, het gebied is veel gevoeliger dan eerder werd gedacht.

"De vraag is nu of het stress vrijgeeft wanneer deze langzame aardbevingen plaatsvinden, Saffer zei. "Enige voorzichtigheid is geboden door simpelweg te concluderen dat de langzame gebeurtenissen het gevaar verminderen, omdat onze resultaten ook laten zien dat het buitenste deel van het subductiegebied spanning kan opslaan. Verder, doen de langzame aardbevingen iets om diepere delen van het gebied te laden die grote aardbevingen veroorzaken? Wij weten het niet."