In de afnemende maanden van 2018, twee van de machtigste diepe aardbevingen die ooit in de menselijke geschiedenis zijn opgetekend, deden de Tonga-Fiji-regio in de Stille Zuidzee opschrikken.

In de allereerste studie van deze diepe aardbevingen - in het algemeen gedefinieerd als elke aardbeving die 350 kilometer of meer onder het aardoppervlak plaatsvindt - karakteriseerde een door de Florida State University geleid onderzoeksteam deze significante seismologische gebeurtenissen, onthullende nieuwe en verrassende informatie over de mysterieuze, steeds wisselend interieur.

De bevindingen van het team, gepubliceerd in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven , schetsen de complexe geologische processen die verantwoordelijk zijn voor de aardbevingen en suggereren dat de eerste krachtige verstoring de tweede mogelijk heeft veroorzaakt.

"Dit soort grote aardbevingen hebben we niet zo vaak, " zei studie auteur Wenyuan Fan, een aardbeving seismoloog in FSU's Department of Earth, Oceaan en Atmosferische Wetenschap. "Deze diepe aardbevingen, vooral grotere aardbevingen, worden niet echt gepromoot door de omgeving. Dus waarom gebeurt dit? Het is een dwingende vraag om te stellen."

Hoewel diepe aardbevingen zelden worden gevoeld op het aardoppervlak, het bestuderen van deze titanische gebeurtenissen kan onderzoekers helpen de systemen en structuren van de binnenaarde beter te begrijpen.

Maar de precieze mechanismen van diepe aardbevingen zijn lange tijd een mysterie geweest voor aardbevingswetenschappers. De extreme temperatuur- en drukomstandigheden van de diepe aarde zijn niet geschikt voor het soort mechanische processen dat typisch verantwoordelijk is voor aardbevingen, namelijk de beweging en het plotseling wegglijden van grote platen.

In plaats daarvan, de buitengewone druk houdt de zaken stevig op hun plaats, en de stijgende temperaturen zorgen ervoor dat rotsachtig materiaal zich als chocolade gedraagt ​​- stroperig rondbewegend in plaats van als ijsblokjes zoals te zien is in het ondiepe oppervlak.

"We hadden geen diepe aardbevingen verwacht, Fan zei. "Het mag niet gebeuren. Maar we hebben wel waarnemingen van diepe aardbevingen. Dus waarom? Hoe? Wat voor soort fysieke processen werken onder dergelijke omstandigheden?"

Met behulp van geavanceerde golfvormanalyses, Fan en zijn team ontdekten dat de eerste beving - een kolos met een kracht van 8,2, waardoor het de op een na grootste diepe aardbeving ooit werd - het product was van twee verschillende fysieke processen.

De aardbeving, ze vonden, begon in een van de seismisch belangrijke platen van de regio, een deel van de ene tektonische plaat onder een andere gezonken. Plaatkernen zijn koeler dan hun zinderende hete omgeving, en daarom meer vatbaar voor nucleatie door aardbevingen.

Toen de aardbeving zich eenmaal in de plaatkern begon te vormen, het verspreidde zich naar zijn warmere en meer taaie omgeving. Deze uitwaartse voortplanting verplaatste de aardbeving van het ene mechanische proces naar het andere.

"Dit is interessant omdat voordat Tonga werd gedacht dat het voornamelijk maar één type mechanisme had, die zich in de kern van de koude plaat bevindt, " zei Fan. "Maar we zien eigenlijk dat er meerdere fysieke mechanismen bij betrokken zijn."

Het voortplantingspatroon met twee mechanismen dat aanwezig was in de aardbeving met een kracht van 8,2 was niet geheel verrassend voor Fan en zijn team. Het proces deed denken aan een even diepe, Een aardbeving met een kracht van 7,6 op de schaal van Richter die de regio in 1994 deed schudden. Deze herkenbare patronen waren een veelbelovend teken.

"Om te zien dat iets voorspelbaar is, zoals de herhaalde patronen die zijn waargenomen bij de aardbeving met een kracht van 8,2, geeft veel voldoening, Fan zei. "Het roept de hoop op dat we iets over dit systeem weten."

Maar de tweede aardbeving, die 18 dagen na de eerste plaatsvond, was meer een puzzel. De aardbeving met een kracht van 7,9 sloeg toe in een gebied dat voorheen zeer weinig seismische activiteit ondervond. De verschillende fysieke mechanismen die aanwezig waren in de tweede aardbeving hadden meer overeenkomsten met diepe aardbevingen in Zuid-Amerika dan met de enorme aardbevingen die de Stille Zuidzee op hun kop zetten. En, raadselachtig voor onderzoekers, de aardbeving met een kracht van 7,9 veroorzaakte verrassend weinig naschokken in verhouding tot zijn aanzienlijke omvang.

op de een of andere manier, ventilator zei, een grote aardbeving werd veroorzaakt in een voorheen aseismisch gebied dat toen onmiddellijk weer normaal werd.

Het is dit triggerproces dat Fan in de toekomst het meest interesseert. Hij zei dat deze aardbeving "doublet" de dynamische en onderling verbonden aard van diep-aardse processen illustreert en de dringende noodzaak om beter te begrijpen hoe deze gecompliceerde processen werken.

"Het is belangrijk dat we de vraag behandelen hoe grote aardbevingen andere grote aardbevingen veroorzaken die niet ver weg zijn, " zei hij. "Dit is een goede demonstratie dat er fysieke processen bij betrokken lijken te zijn die nog onbekend zijn. We hebben geleidelijk geleerd om het patroon te identificeren, maar niet in een mate waarin we precies weten hoe het werkt. Ik denk dat dit belangrijk is voor elke vorm van risicovoorspelling. Het is meer dan een intellectuele interesse. Het is belangrijk voor de menselijke samenleving."