Een internationaal team van wetenschappers heeft voor het eerst de omstandigheden diep onder het aardoppervlak geïdentificeerd die leiden tot het veroorzaken van zogenaamde 'slow motion'-aardbevingen.

Deze gebeurtenissen, beter bekend als slow slip events, zijn vergelijkbaar met gewone plotselinge en catastrofale aardbevingen, maar vinden plaats op veel langere tijdschalen, meestal van dagen tot maanden.

Door te boren tot iets meer dan 1 km diep in waterdiepten van 3,5 km voor de kust van Nieuw-Zeeland, het team heeft aangetoond dat de breukzones waar slow slip-gebeurtenissen plaatsvinden, worden gekenmerkt door een 'mash-up' van verschillende gesteentetypes.

De resultaten, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , toonde aan dat de gebieden bestaan ​​uit extreem ruwe zeebodemtopografie gemaakt van rotsen die aanzienlijk in grootte varieerden, type en fysieke kenmerken.

De hoofdauteur van het artikel, Dr. Philip Barnes van het Nieuw-Zeelandse National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA), beschreef dat 'sommige rotsen papperig en zwak waren, terwijl anderen moeilijk waren, gecementeerd en sterk.'

Dit heeft wetenschappers de allereerste blik gegeven op de soorten en eigenschappen van gesteenten die direct betrokken zijn bij aardbevingen in slow motion en begint enkele van de belangrijkste openstaande vragen rond deze unieke gebeurtenissen te beantwoorden, zoals of ze al dan niet grotere, meer schadelijke aardbevingen en tsunami's.

Co-auteur van de studie Dr. Ake Fagereng, van de School of Earth and Ocean Sciences van Cardiff University, zei:"Dit was de eerste poging om de rotsen te bemonsteren waar slow slip-evenementen plaatsvinden, en de opvallende, onmiddellijke observatie is dat hun sterke punten enorm variabel zijn. Men kan de langzame slipbron daarom visualiseren als een mengsel van harde en zwakke rotsen, en gebruik dit als uitgangspunt voor modellen van hoe langzame slip optreedt."

Voor het eerst ontdekt op de San Andreas-breuk in Californië, maar sinds 2002 gevonden op verschillende andere locaties, slow slip-gebeurtenissen blijven een relatief mysterie voor wetenschappers, die proberen uit te vinden hoe, waar en waarom ze voorkomen en wat hun gedrag drijft.

Als onderdeel van hun studie hebben het internationale team ondernam in 2017 en 2018 twee expedities van het International Ocean Discovery Program (IODP) aan boord van het onderzoeksschip JOIDES Resolution naar de subductiezone Hikurangi voor de oostkust van het Noordereiland.

Dit was de eerste keer dat wetenschappers hadden bestudeerd, en direct bemonsterd, rotsen uit het brongebied van trage slipgebeurtenissen met behulp van wetenschappelijke boormethoden op de oceaanbodem.

De subductiezone van Hikurangi is de grootste aardbevingsfout van Nieuw-Zeeland en is een van de beste plaatsen ter wereld om slow slip te bestuderen, omdat deze gebeurtenissen zich hier dicht bij de zeebodem voordoen, wat het boren om rotsmonsters te verzamelen een stuk eenvoudiger maakt.

Bijvoorbeeld, Laura Wallace van GNS Science, Nieuw-Zeeland, beschrijft dat de aardbeving in Kaikoura in 2016 een reeks grote slow slip-gebeurtenissen veroorzaakte in de Hikurangi-subductiezone - waar de Pacifische plaat onder het oostelijke Noordereiland duikt - en de meest voorkomende episode van slow slip was in Nieuw-Zeeland sinds ze voor het eerst werden ontdekt in het land.

Deze slow slip-gebeurtenissen na de aardbeving in Kaikoura maakten een grote hoeveelheid opgebouwde tektonische energie vrij en duurden de weken en maanden na de aardbeving.

Tijdens de expeditie boorde het team twee boorgaten om een ​​opeenvolging van rotsen en sedimenten te verkrijgen op de inkomende (Pacific) plaat die het Noordereiland nadert.

De boorgegevens werden geïnterpreteerd samen met seismische reflectieprofielen - of afbeeldingen van de lagen onder het aardoppervlak die op zee worden gecreëerd door geluidsgolven.

De studie heeft aangetoond dat het naast elkaar bestaan ​​van deze contrasterende gesteenten in de breukzone kan leiden tot de langzame slipbewegingen die voor de kust van Gisborne worden waargenomen, en misschien elders op subductiegrenzen over de hele wereld.

Inderdaad, Dr. Barnes zegt dat het onderzoek niet alleen direct relevant is voor Nieuw-Zeeland, maar naar gebieden als Japan en Costa Rica, die op de Ring van Vuur zitten - de omtrek van het stroomgebied van de Stille Oceaan waar veel aardbevingen en vulkaanuitbarstingen plaatsvinden.

"We weten nu dat een zeer variabel mengsel van rotssterkten deel uitmaakt van het recept voor langzame slip. Dit opent voor nieuwe studies over hoe dergelijke mengsels vervormen, waarom ze slow slip kunnen genereren, en onder welke omstandigheden (indien van toepassing) ze ook schadelijke aardbevingen kunnen veroorzaken. Dit kan helpen bij het beantwoorden van de openstaande vraag hoe aardbevingen en slow slip-gebeurtenissen op elkaar inwerken, " vervolgde Dr. Fagereng.