De grootste en meest destructieve aardbevingen ter wereld vinden plaats op plaatsen waar twee tektonische platen botsen. In ons nieuwe onderzoek vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie , we hebben nieuwe modellen gemaakt van waar en hoe rotsen smelten in deze botsingszones in de diepe aarde.

Deze verbeterde kennis over de verspreiding van gesmolten gesteente zal ons helpen te begrijpen waar we destructieve aardbevingen kunnen verwachten.

Wat veroorzaakt aardbevingen?

Gigantische aardbevingen, zoals de aardbeving van 9.0 op de schaal van Richter in 2011 die de kernramp in Fukushima veroorzaakte, of de magnitude-9.1-gebeurtenis in 2004 die de tsunami op tweede kerstdag veroorzaakte, komen voor in de botsingszones tussen twee tektonische platen. In deze zogenaamde subductiezones, de ene plaat schuift onder de andere.

De zinkende plaat werkt als een enorme transportband, materiaal van het oppervlak naar de diepe aarde vervoeren. Aardbevingen doen zich voor waar de zinkende plaat vast komt te zitten; spanning bouwt zich op totdat het uiteindelijk snel loslaat. Vloeistoffen en gesmolten stenen in het systeem smeren de platen, hen te helpen langs elkaar heen te glijden en grote aardbevingen te voorkomen.

Wanneer gebeurt er wanneer oceaanmodder in de aarde terechtkomt?

Mijn collega Michael Förster en ik waren geïnteresseerd in wat er met sedimenten gebeurt als ze in een subductiezone naar de diepe aarde worden gedragen. Deze sedimenten beginnen als dikke lagen modder op de oceaanbodem, maar worden als onderdeel van de zinkende plaat naar de diepe aarde gedragen.

Michael nam een ​​monster van modder verzameld van de oceaanbodem en verwarmde het tot de hoge temperaturen en drukken die het zou ervaren in een subductiezone. Hij ontdekte dat de sedimenten smelten en dan reageren met de omringende rotsen, vorming van het mineraal flogopiet en ook zoute vloeistoffen.

Een puzzel opgelost

Geofysische modellen van subductiezones stellen ons in staat om precies in kaart te brengen waar de gesmolten rotsen en vloeistoffen zich bevinden. Deze metingen zijn als röntgenstralen van het binnenste van de aarde, ons helpen om naar plaatsen te kijken die we anders niet kunnen zien.

We waren vooral geïnteresseerd in modellen van de elektrische geleidbaarheid van subductiezones. Dit komt omdat de vloeistoffen en het gesmolten gesteente waar we naar keken meer elektrisch geleidend zijn dan het omringende gesteente. Modellen van subductiezones zijn lange tijd raadselachtig geweest, omdat ze laten zien dat de aarde erg geleidend is in gebieden waar mensen niet verwachtten veel vloeistoffen en gesmolten gesteente te zien.

Ik heb de elektrische geleidbaarheid van het flogopiet berekend, gesmolten sedimenten en vloeistoffen die in de experimenten werden geproduceerd en vonden dat ze uitstekend overeenkwamen met de geofysische modellen. Dit levert een goed bewijs dat wat we in de experimenten zien, gebeurt op de echte aarde, en stelt ons in staat om te berekenen waar het gesmolten gesteente en de vloeistoffen zich in subductiezones over de hele wereld bevinden.

Begrijpen waar grote aardbevingen waarschijnlijk zullen plaatsvinden

Grote aardbevingen zullen waarschijnlijk niet plaatsvinden in de delen van de subductiezone waar de sedimenten smelten. Alle producten van het smelten - het gesmolten gesteente zelf, de zoute vloeistoffen, en zelfs het minerale flogopiet - help de twee platen gemakkelijk langs elkaar te glijden zonder grote aardbevingen te veroorzaken.

We vergeleken onze modellen met locaties van aardbevingen in subductiezones langs de westkust van de Verenigde Staten. We ontdekten dat er geen grote aardbevingen waren waarbij sedimenten smolten, maar de beweging van vloeistoffen uit de gesmolten sedimenten zou enkele kleine, niet-destructieve aardbevingen en zeer zwakke signalen van beving waarbij de twee platen gemakkelijk langs elkaar glijden.

Aardbevingen zijn een tastbare herinnering dat we op een actieve planeet leven en dat, diep onder onze voeten, enorme krachten zorgen ervoor dat rotsen stromen en smelten en botsen. Het nauwkeurig voorspellen van aardbevingen zal de komende decennia een voortdurend doel van geowetenschappers zijn.

Het vereist ingewikkeld speurwerk om alle kleine draadjes informatie die we hebben over processen die zo diep in de aarde plaatsvinden, met elkaar te weven dat we ze nooit zullen kunnen zien of proeven. Onze resultaten zijn een nieuwe draad in deze puzzel. We hopen dat het ertoe zal bijdragen dat we op een dag mensen kunnen beschermen tegen het risico van aardbevingen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.