De Cascadia-subductiezone voor de kust van de Pacific Northwest heeft alle ingrediënten voor het maken van krachtige aardbevingen - en volgens het geologische record, de regio is toe aan zijn volgende "grote".

Een nieuwe studie onder leiding van de Universiteit van Texas in Austin heeft aangetoond dat het voorkomen van deze grote, verwoestende aardbevingen en bijbehorende verwoestende tsunami's kunnen in verband worden gebracht met compacte sedimenten langs grote delen van de subductiezone. Vooral, ze vonden dat groot, destructieve aardbevingen hebben mogelijk een grotere kans om zich voor de kust van Washington en het noorden van Oregon voor te doen dan verder naar het zuiden langs de subductiezone, hoewel elke grote aardbeving het omliggende gebied zou treffen.

"We hebben zeer compacte sedimenten voor de kust van Washington en het noorden van Oregon waargenomen die aardbevingsbreuken over een lange afstand en dicht bij de greppel zouden kunnen ondersteunen, waardoor zowel het gevaar voor aardbevingen als tsunami's toeneemt, " zei hoofdauteur Shuoshuo Han, een postdoctoraal onderzoeker aan het University of Texas Institute for Geophysics (UTIG). UTIG is een onderzoekseenheid van de Jackson School of Geosciences.

De bevindingen, gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen op 20 november, zijn belangrijk voor het begrijpen van factoren die van invloed zijn op het ontstaan ​​van aardbevingen en tsunami's in Cascadia en in andere subductiezones over de hele wereld. Onderzoekers van Columbia University en Penn State University droegen ook bij aan het onderzoek.

Subductiezones zijn gebieden waar een tektonische plaat onder een andere plaat duikt of "subducteert". 'S Werelds krachtigste aardbevingen worden geproduceerd op het grensvlak tussen de twee platen. In bepaalde subductiezones, zoals die in Cascadia, Sumatra en Oost-Alaska, een dikke sedimentlaag ligt over de zinkende oceanische plaat. Een deel van het sediment wordt tijdens de subductie afgeschraapt en op de bovenplaat opgestapeld, een dikke wig van materiaal vormen, terwijl de rest van het sediment met de bodemplaat naar beneden reist.

Hoe de spanning wordt opgebouwd en losgelaten op het plaatinterface wordt sterk beïnvloed door de mate van verdichting van zowel de sedimentwig als het sediment tussen de platen. Om sedimentverdichting langs Cascadia te begrijpen, Han en haar medewerkers voerden een seismisch onderzoek uit voor de kust van Washington en Oregon, waardoor de onderzoekers tot vier mijl aan sedimentlagen konden zien die over de subductiezone lagen. Dit werd bereikt door het gebruik van bijna vijf mijl lange seismische streamers, een wetenschappelijk hulpmiddel dat wordt gebruikt om de zeebodem in beeld te brengen met behulp van geluidsgolven.

"Dit soort lange-streamer seismische studies op zee bieden de beste instrumenten die beschikbaar zijn voor de wetenschappelijke gemeenschap om subductiezones in hoge resolutie efficiënt te onderzoeken, " zei co-auteur Suzanne Carbotte, een onderzoeksprofessor aan de Columbia University.

Door de seismische gegevens te combineren met metingen van sedimentmonsters die eerder uit deze regio zijn gehaald door middel van oceaanboringen, ze ontdekten dat hoewel de dikte van het binnenkomende sediment vergelijkbaar is voor de kust van Washington en Oregon, de verdichting is heel anders. Voor de kust van Washington en het noorden van Oregon, waar bijna alle sedimenten op de bovenplaat klonteren en in de wig worden opgenomen, de sedimenten waren stevig op elkaar gepakt zonder veel water in de porieruimte tussen de sedimentkorrels - een rangschikking die de platen meer vatbaar maakt om aan elkaar te kleven en een hoge spanning op te bouwen die kan worden vrijgegeven als een grote aardbeving. Beurtelings, de verdichte sedimenten kunnen het vermogen van grote aardbevingen om grote tsunami's te veroorzaken vergroten, omdat de sedimenten tijdens aardbevingen aan elkaar kunnen kleven en samen kunnen bewegen. Dit kan hun vermogen vergroten om enorme hoeveelheden bovenliggend zeewater te verplaatsen.

"Die combinatie van zowel het opslaan van meer stress als het vermogen om zich verder voort te planten, is belangrijk voor zowel het genereren van grote aardbevingen als voor het voortplanten naar zeer ondiepe diepten, " zei Nathan Bangs, een senior onderzoekswetenschapper bij UTIG en co-auteur van de studie.

De verspreiding van aardbevingen naar ondiepe diepten veroorzaakt grote tsunami's zoals die volgde op de aardbeving met Magnitude 9.0 die Tohoku trof, Japan in 2011.

In tegenstelling tot, voor de kust van centraal Oregon, de dikke laag zinkend sediment is minder compact, met water in de poriënruimte tussen de korrels. Deze opstelling voorkomt dat de platen zo veel blijven plakken, en laat ze scheuren met minder opgebouwde spanning, waardoor kleinere aardbevingen ontstaan.

De Cascadia Subduction Zone genereert ongeveer elke 200 tot 530 jaar een grote aardbeving. En met de laatste grote aardbeving in 1700, wetenschappers verwachten in de toekomst een grote aardbeving, hoewel het onmogelijk is om de timing precies te bepalen. De onderzoeksresultaten kunnen wetenschappers helpen meer te begrijpen over de kenmerken die sommige gebieden van subductiezones betere incubators voor aardbevingen maken dan andere.

"De resultaten zijn consistent met bestaande beperkingen op het gedrag van aardbevingen, een verklaring bieden voor verschillen in bouwstijl langs de marge, en kan aanwijzingen geven over de neiging tot ondiepe aardbevingen in verschillende regio's, " zei co-auteur Demian Saffer, een professor aan de Penn State University.