Megathrust-aardbevingen en daaropvolgende tsunami's die hun oorsprong vinden in subductiezones zoals Cascadia-Vancouver Island, Canada, naar Noord-Californië — behoren tot de ernstigste natuurrampen ter wereld. Nu denkt een team van geowetenschappers dat de sleutel tot het begrijpen van sommige van deze destructieve gebeurtenissen in de diepe, geleidelijk langzaam slipgedrag onder de subductiezones. Deze informatie kan helpen bij het plannen van toekomstige aardbevingen in het gebied.

"Wat we vonden was vrij onverwacht, " zei Kirsty A. McKenzie, promovendus in de geowetenschappen, Penn State.

In tegenstelling tot de grotere, ondiepere megathrust-aardbevingen die bewegen en energie afgeven in dezelfde richting als de platen bewegen, de energie van de slow-slip aardbevingen kan in andere richtingen bewegen, voornamelijk naar beneden.

Subductiezones treden op wanneer twee van de aardplaten elkaar ontmoeten en de ene onder de andere beweegt. Dit creëert meestal een breuklijn en op enige afstand, een rij vulkanen. Cascadia is typisch omdat de tektonische platen elkaar ontmoeten nabij de Pacifische kust en de Cascade Mountains, een vulkanisch gebied met Mount St. Helens, Mount Hood en Mount Rainier, vormen naar het oosten.

Volgens de onderzoekers is een megathrust aardbeving van magnitude 9 vond plaats in Cascadia in 1700 en sindsdien is er geen grote aardbeving geweest. Liever, trage aardbevingen, gebeurtenissen die dieper plaatsvinden en zeer korte afstanden in een zeer langzaam tempo afleggen, continu gebeuren.

"Gebruikelijk, wanneer er een aardbeving plaatsvindt, vinden we dat de beweging in de richting tegengesteld is aan hoe de platen zijn verplaatst, het accumuleren van dat sliptekort, " zei Kevin P. Furlong, hoogleraar geowetenschappen, Penn State. "Voor deze trage aardbevingen, de bewegingsrichting is direct naar beneden in de richting van de zwaartekracht in plaats van in de bewegingsrichtingen van de plaat."

De onderzoekers hebben ontdekt dat gebieden in Nieuw-Zeeland, geïdentificeerd door andere geologen, langzaam slippen op dezelfde manier als Cascadia dat doet.

"Maar er zijn subductiezones die deze slow-slip-gebeurtenissen niet hebben, dus we hebben geen directe metingen van hoe het diepere deel van de subductieplaat beweegt, zei Furlong. Op Sumatra, de ondiepere seismische zone, zoals verwacht, beweegt in de richting van de plaatbeweging, maar ook al zijn er geen slow-slip events, de diepere plaatbeweging lijkt nog steeds voornamelijk te worden gecontroleerd door de zwaartekracht."

Slow-slip aardbevingen komen voor op een diepere diepte dan de aardbevingen die grote schade en aardschokkende gebeurtenissen veroorzaken, en de onderzoekers hebben geanalyseerd hoe deze diepe slip de timing en het gedrag van de grotere, schadelijke megathrust-aardbevingen.

"Slow-slip aardbevingen scheuren over meerdere weken, dus ze zijn niet slechts één evenement, "zei McKenzie. "Het is net een zwerm van gebeurtenissen."

Volgens de onderzoekers is in het zuiden van Cascadia, de totale plaatbeweging is ongeveer 2,5 cm per jaar en in het noorden bij Vancouver Island, het is ongeveer 1,5 inch.

"We weten niet hoeveel van die 30 millimeter (1 inch) per jaar zich ophoopt om vrij te komen bij de volgende grote aardbeving of als een beweging wordt opgenomen door een niet-waarneembaar proces, "zei McKenzie. "Deze trage gebeurtenissen geven signalen af ​​die we kunnen zien. We kunnen de slow-slip-gebeurtenissen van oost naar west observeren en niet in de richting van de plaatbeweging."

Slow-slip-evenementen in Cascadia vinden elke één tot twee jaar plaats, maar geologen vragen zich af of een van hen degene zal zijn die de volgende megathrust-aardbeving zal veroorzaken.

De onderzoekers meten oppervlaktebewegingen met behulp van permanente, GPS-stations met hoge resolutie aan de oppervlakte. Het resultaat is een traptredepatroon van laden en wegglijden tijdens slow-slip evenementen. De gebeurtenissen zijn zichtbaar aan de oppervlakte, hoewel geologen weten dat ze zich ongeveer 22 mijl onder het oppervlak bevinden. Ze rapporteren hun resultaten in Geochemie, Geofysica, Geosystemen .

"De reden dat we niet zo veel weten over slow-slip aardbevingen, is dat ze pas ongeveer 20 jaar geleden werden ontdekt, " zei Furlong. "Het duurde vijf jaar om erachter te komen wat ze waren en toen hadden we nauwkeurig genoeg GPS nodig om de beweging op het aardoppervlak daadwerkelijk te meten. Vervolgens moesten we modellering gebruiken om de slip op het oppervlak om te zetten in de slip onder het oppervlak op de plaatgrens zelf, welke is groter."

De onderzoekers zijn van mening dat het begrijpen van de effecten van langzame aardbevingen in de regio op deze diepere diepten hen in staat zal stellen te begrijpen wat de volgende megathrust-aardbeving in het gebied zou kunnen veroorzaken. Ingenieurs willen weten hoe sterk het schudden bij een aardbeving zal zijn, maar ze willen ook weten in welke richting de krachten zich zullen bevinden. Als het verschil in richting van slow-slip-gebeurtenissen wijst op een mogelijke gedragsverandering bij een groot evenement, die informatie zou nuttig zijn bij de planning.

"Meer fundamenteel, we weten niet wat de grote aardbeving in deze situatie veroorzaakt, " zei McKenzie. "Elke keer als we nieuwe gegevens over de fysica van het probleem toevoegen, het wordt een belangrijk onderdeel. Vroeger, iedereen dacht dat de gebeurtenissen eenrichtingsverkeer waren, maar ze kunnen 40 of 50 graden verschillen."

Terwijl de trage gebeurtenissen in Cascadia licht werpen op mogelijke megathrust-aardbevingen in het gebied en de tsunami's die ze kunnen veroorzaken, Furlong denkt dat andere subductiezones ook soortgelijke patronen kunnen hebben.

"Ik zou beweren dat het (verschillen in bewegingsrichting) gebeurt in Alaska, Chili, Sumatra, "zei Furlong. "Het is slechts bij enkelen dat we het bewijs ervan zien, maar het kan een universeel proces zijn dat gemist is. Cascadia vertoont het vanwege de slow-slip events, maar het kan van fundamenteel belang zijn voor subductiezones."