Uit een nieuwe studie van Caltech blijkt dat zogenaamde "slow slip" of "stille" aardbevingen zich meer gedragen als gewone aardbevingen dan eerder werd gedacht. De ontdekking opent de deur voor geowetenschappers om deze frequente en niet-destructieve gebeurtenissen te gebruiken als een gemakkelijk te bestuderen analoog die hen zal helpen erachter te komen wat aardbevingen veroorzaakt.

Slow-slip-gebeurtenissen werden ongeveer twee decennia geleden voor het eerst opgemerkt door geowetenschappers die anders onmerkbare verschuivingen in de aarde volgden met behulp van GPS-technologie. Ze treden op wanneer fouten ongelooflijk langzaam tegen elkaar schuren, als een aardbeving in slow motion. Bijvoorbeeld, een slow-slip-gebeurtenis die zich in de loop van weken voordoet, kan dezelfde hoeveelheid energie vrijgeven als een minuutlange aardbeving van magnitude 7,0. Omdat ze diep in de aarde voorkomen en zo langzaam energie afgeven, er is zeer weinig vervorming aan het oppervlak, hoewel de langzame gebeurtenissen een gebied van duizenden vierkante kilometers kunnen beïnvloeden. Als zodanig, ze werden pas opgemerkt toen de GPS-technologie zodanig werd verfijnd dat het die zeer kleine verschuivingen kon volgen. Slow-slip events komen ook niet bij elke fout voor; tot dusver, ze zijn gespot op slechts een handvol locaties, waaronder de Pacific Northwest, Japan, Mexico, en Nieuw-Zeeland.

Omdat ze nog maar net zijn ontdekt en gecatalogiseerd, er is nog veel onbekend over hen, zegt Jean-Philippe Avouac, Caltech's Earle C. Anthony hoogleraar geologie en mechanische en civiele techniek. "Er is veel onzekerheid. Je kunt ze niet bestuderen met behulp van traditionele seismologische technieken omdat het signaal dat ze creëren te zwak is en verloren gaat in het lawaai van menselijke activiteiten en van natuurlijke geologische processen zoals oceaangolven, rivieren, en winden." Voordat de groep van Avouac aan deze studie begon, er waren niet genoeg gedocumenteerde slow-slip-gebeurtenissen om hun schaaleigenschappen betrouwbaar te bepalen, hij zegt.

De groep van Avouac heeft een innovatieve signaalverwerkingstechniek ontworpen en toegepast om de slow-slip-gebeurtenissen langs de Cascadia Subduction Zone in de staat Washington te detecteren en in beeld te brengen. waar de Noord-Amerikaanse tektonische plaat naar het zuidwesten schuift over de plaat in de Stille Oceaan, met een netwerk van 352 GPS-stations. De onderzoekers analyseerden gegevens over de jaren 2007 tot 2018 en konden een catalogus samenstellen van meer dan 40 slow-slip-evenementen van verschillende groottes. Hun bevindingen verschijnen in Natuur op 23 oktober.

Het verzamelen van gegevens van deze evenementen, de onderzoekers waren in staat om de kenmerken van slow-slip-gebeurtenissen nauwkeuriger te karakteriseren dan voorheen mogelijk was. Een belangrijke bevinding van de studie is dat slow-slip-gebeurtenissen dezelfde schaalwetten volgen als gewone aardbevingen.

In deze context, de schaalwet beschrijft het "moment" van een slipgebeurtenis op een fout - die de elastische energie kwantificeert die vrijkomt door slip op een fout - als een functie van de duur van de slip. In praktische termen, dat betekent dat een grote slip over een breed gebied een langdurige aardbeving oplevert. Het is al lang bekend dat het moment van een aardbeving evenredig is met de derde macht van de tijd dat de aardbeving duurt. In 2007, een team van de Universiteit van Tokyo en Stanford suggereerde dat slow-slip-evenementen anders lijken te zijn, met het moment schijnbaar recht evenredig met de tijd.

Gewapend met hun nieuwe uitgebreide catalogus, Het team van Avouac stelt dat de grootte van slow-slip-gebeurtenissen ook evenredig is met de derde macht van hun duur, net als gewone aardbevingen.

Aangezien deze gebeurtenissen zich op dezelfde manier gedragen als gewone aardbevingen, het bestuderen van hen zou licht kunnen werpen op hun meer destructieve neven, Avouac zegt, vooral omdat slow-slip events vaker voorkomen. Hoewel een traditionele aardbeving met een kracht van 7,0 slechts om de paar honderd jaar langs een breuklijn kan plaatsvinden, een slow-slip-gebeurtenis van die omvang kan zich elk jaar of twee langs dezelfde breuk voordoen.

"Als we een fout tien jaar lang bestuderen, we zouden 10 van deze gebeurtenissen kunnen zien, "zegt Avouac. "Dat laat ons modellen van de seismische cyclus testen, leren hoe verschillende segmenten van een fout met elkaar omgaan. Het geeft ons een duidelijker beeld van hoe energie zich opbouwt en in de loop van de tijd vrijkomt bij een grote fout." Dergelijke informatie zou meer inzicht kunnen bieden in de mechanica van aardbevingen en de fysica die hun timing en omvang bepaalt, hij zegt.

Het artikel is getiteld "Similar Scaling Laws for Earthquakes and Cascadia Slow Slip Events."