Decennia nadat twee grote aardbevingen de Mojave-woestijn in Californië deden schudden, de ontdekking van nieuwe verplaatsingsfuncties na de aardbeving heeft KAUST-onderzoekers ertoe aangezet om het bestaande model voor deze aardbevingsgevoelige regio bij te werken. Hun bevindingen ondersteunen een dun "crème brûlée"-model waarin de kracht in de bovenste korst ligt, terwijl de onderste korst in de loop van de tijd meer ductiliteit vertoont dan eerder werd gedacht.

Om te begrijpen hoe de lithosfeer van de aarde, bestaande uit de korst en de bovenmantel, gedraagt ​​zich in aardbevingscycli (vóór, tijdens en na aardbevingen) in de loop van de tijd, wetenschappers moeten bepalen hoe de kracht wordt verdeeld in de gesteentelagen van de lithosfeer.

"Door kracht, we bedoelen hoeveel kracht rotsen in de loop van de tijd kunnen weerstaan, " zegt Shaozhuo Liu, een postdoc die aan het project werkte met Sigurjón Jónsson van KAUST, samen met onderzoekers uit Californië. "We zijn geïnteresseerd in reologie - hoe de rotsen zich gedragen en 'vloeien' wanneer er krachten op worden uitgeoefend."

Het optreden van aardbevingen, de evolutie van breukzones, en de resulterende topografie wordt bepaald door hoe lithosferische rotsen reageren op krachten.

"Aangezien de meeste lithosferische rotsen zich enkele kilometers onder het oppervlak bevinden, we kunnen niet direct observeren hoe ze reageren, ", zegt Liu. "Reologische modellen bouwen op basis van waarnemingen die aan de oppervlakte zijn verzameld, is het beste alternatief."

Na de twee aardbevingen in Mojave, door aardbevingen veroorzaakte verplaatsingen aan het oppervlak werden uitgebreid bestudeerd. Eerdere modellen gaven de voorkeur aan een sterke korst (zowel de bovenste als de onderste korst) en een bovenmantel met een lage viscositeit. Echter, de nieuw vastgestelde verplaatsingen na de aardbeving duurden langer dan verwacht, wat suggereert dat fysieke processen in de onderste korst actiever waren dan eerder werd gedacht.

"Voortbouwend op ons werk aan deze verplaatsingskenmerken in 2015, " zegt Liu, "onze huidige studie probeerde de dominante processen te verduidelijken die dergelijke kenmerken zouden produceren."

Hun bevindingen suggereren dat, na ongeveer twee jaar van voortdurende slip zowel op als onder de oorspronkelijke breuken, de volgende decennia zagen door aardbevingen veroorzaakte visco-elastische ontspanning als het dominante fysieke proces in de onderste korst en de bovenmantel. Het team toonde aan dat de viscositeit van de onderste korst ongeveer vijf keer lager is dan eerder werd gedacht en slechts marginaal hoger dan die van de bovenste mantel; dat is, de onderste korst lijkt zwakker dan verwacht, ondersteunen van een dunne huid "crème brûlée" model voor de regio.

"Het opnieuw bezoeken van goed bestudeerde sites heeft het potentieel om nieuwe inzichten te verschaffen in lithosferische reologie, ", zegt Jónsson. "Deze kennis zal helpen bij regionale risicobeoordelingen voor aardbevingsgevoelige dichtbevolkte gebieden zoals Californië."