Hoe ontstaan ​​bergen? Welke krachten zijn nodig om een ​​bassin uit te houwen? Waarom beeft en beeft de aarde?

Aardwetenschappers onderzoeken deze fundamentele vragen om een ​​beter begrip te krijgen van het diepe verleden en heden van onze planeet. Hun ontdekkingen helpen ons ook plannen te maken voor de toekomst door ons voor te bereiden op aardbevingen, bepalen waar naar olie en gas wordt geboord, en meer. Nutsvoorzieningen, op een nieuwe, uitgebreide kaart van de tektonische spanningen die op Noord-Amerika werken, Stanford-onderzoekers presenteren het meest uitgebreide overzicht tot nu toe van de krachten die onder het aardoppervlak spelen.

De bevindingen, gepubliceerd in Natuurcommunicatie op 23 april implicaties hebben voor het begrijpen en verminderen van problemen die verband houden met geïnduceerde seismische activiteit - door de mens veroorzaakte aardbevingen - van onconventionele olie- en gaswinning, vooral in Oklahoma, Texas en andere gebieden gericht op energie-exploratie. Maar ze stellen ook een hele nieuwe reeks vragen waarvan de onderzoekers hopen dat ze een breed scala aan modelleringsstudies zullen stimuleren.

"Het begrijpen van de krachten in de aardkorst is fundamentele wetenschap, " zei co-auteur Mark Zoback, de Benjamin M. Page hoogleraar Geofysica in Stanford's School of Earth, Energie- en milieuwetenschappen (Stanford Earth). "In sommige gevallen, het heeft onmiddellijke toepassing, In andere, het kan decennia later worden toegepast op praktische vragen die vandaag niet bestaan."

Eerste continentale synthese van gegevens

Het nieuwe onderzoek biedt de eerste kwantitatieve synthese van breuken over het hele continent, evenals honderden metingen van drukspanningsrichtingen - de richting van waaruit de grootste druk optreedt in de aardkorst. De kaart is gemaakt door nieuwe en eerder gepubliceerde metingen van boorgaten samen te stellen, evenals gevolgtrekkingen over soorten of "stijlen" van fouten op basis van aardbevingen die zich in het verleden hebben voorgedaan.

De drie mogelijke stijlen van breuken omvatten extensionele, of normale storing, waarin de korst zich horizontaal uitstrekt; strike-slip breuken, waarin de aarde aan zichzelf voorbij glijdt, zoals in de San Andreas-fout; en omgekeerd, of stuwkracht, breuken waarbij de aarde over zichzelf heen beweegt. Elk veroorzaakt een heel ander schudden vanuit het oogpunt van gevaar.

"In onze gevarenkaarten nu, op de meeste plaatsen, we hebben geen direct bewijs van wat voor soort aardbevingsmechanismen kunnen optreden, " zei Jack Bakker, een hoogleraar civiele techniek en milieutechniek die niet bij het onderzoek was betrokken. "Het is opwindend dat we zijn overgestapt van deze blinde veronderstelling dat alles mogelijk is, naar het hebben van een aantal locatiespecifieke conclusies over wat voor soort aardbevingen we zouden kunnen verwachten."

Inzoomen

Naast het presenteren van een continentaal overzicht van de processen die de Noord-Amerikaanse plaat beheersen, de gegevens - die bijna 2, 000 stressoriëntaties, 300 daarvan zijn nieuw voor dit onderzoek en bieden regionale aanwijzingen over het gedrag van de ondergrond.

"Als je een oriëntatie van een fout kent en de staat van stress in de buurt, u weet hoe groot de kans is dat het zal mislukken en of u zich er zorgen over moet maken in zowel door de natuur veroorzaakte als door de industrie veroorzaakte aardbevingsscenario's, " zei hoofdauteur Jens-Erik Lund Snee, doctoraat '20, nu een postdoctoraal onderzoeker bij de United States Geological Survey (USGS) in Lakewood, Colorado. "We hebben een paar plaatsen beschreven waar eerder gepubliceerde geodynamische modellen heel goed overeenkomen met de nieuwe gegevens, en anderen waar de modellen het helemaal niet goed mee eens zijn."

In het oosten van de VS, bijvoorbeeld, de stijl van breuken die door de studie wordt onthuld, is precies het tegenovergestelde van wat zou worden verwacht, aangezien het oppervlak langzaam "terugkaatst" na het smelten van de ijskappen die het grootste deel van Canada en de noordelijke VS, ongeveer 20, bedekten, 000 jaar geleden, volgens Lund Snee. De ontdekking dat de rebound-spanningen veel minder zijn dan de spanningen die al in de korst zijn opgeslagen door platentektoniek, zal het begrip van wetenschappers van het aardbevingspotentieel in dat gebied vergroten.

In het westen van de VS, de onderzoekers waren verrast om veranderingen in stresstypes en oriëntaties over korte afstanden te zien, met grote rotaties over slechts tientallen mijlen - een kenmerk dat de huidige modellen van de dynamiek van de aarde niet onthullen.

"Het is nu gewoon veel duidelijker hoe stress in sommige gebieden systematisch kan variëren op de schaal van een sedimentair bekken, "Zei Zoback. "We zien dingen die we nog nooit eerder hebben gezien en die geologische verklaring vereisen. Dit zal ons nieuwe dingen leren over hoe de aarde werkt."