Slow slip aardbevingen, een soort slow motion tremor, zijn gedetecteerd op veel van 's werelds hotspots voor aardbevingen, inclusief die gevonden rond de Pacifische Ring van Vuur, maar het is onduidelijk hoe ze verband houden met de schadelijke aardbevingen die daar plaatsvinden. Wetenschappers van de Universiteit van Texas in Austin hebben nu de innerlijke werking van de aardbevingen onthuld met behulp van seismische CT-scans en supercomputers om een ​​regio voor de kust van Nieuw-Zeeland te onderzoeken waarvan bekend is dat ze ze produceren.

De inzichten zullen wetenschappers helpen vast te stellen waarom tektonische energie in subductiezones zoals de Hikurangi-subductiezone in Nieuw-Zeeland, een seismisch actief gebied waar de tektonische plaat in de Stille Oceaan duikt - of ondergaat - onder het Noordereiland van het land, wordt soms zachtjes losgelaten als langzame slip, en andere keren als verwoestend, aardbevingen van grote omvang.

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Geowetenschappen als onderdeel van een speciale editie gericht op subductiezones.

"Subductiezones zijn de grootste aardbeving- en tsunami-fabrieken ter wereld, " zei co-auteur Laura Wallace, een onderzoekswetenschapper aan het Institute for Geophysics (UTIG) van de UT Austin en GNS Science in Nieuw-Zeeland. "Met meer van dit soort onderzoek, we kunnen de oorsprong van verschillende soorten [aardbeving]-gedrag in subductiezones echt beginnen te begrijpen."

Het onderzoek gebruikte nieuwe beeldverwerkingstechnieken en computermodellering om verschillende voorgestelde mechanismen te testen over hoe slow slip aardbevingen zich ontvouwen, het onthullen van degenen die het beste werkten.

De hoofdauteur van de studie, Adrian Arnulf, een UTIG-onderzoeker, zei dat deze onderzoekslijn belangrijk is omdat begrijpen waar en wanneer een grote aardbeving in de subductiezone zou kunnen toeslaan, alleen kan gebeuren door eerst het mysterie van slow slip op te lossen.

"Als je langzame slip negeert, je zult verkeerd inschatten hoeveel energie wordt opgeslagen en vrijgegeven terwijl tektonische platen over de planeet bewegen, " hij zei.

Wetenschappers weten dat slow slip-gebeurtenissen een belangrijk onderdeel zijn van de aardbevingscyclus omdat ze op vergelijkbare plaatsen plaatsvinden en evenveel opgehoopte tektonische energie kunnen vrijgeven als een aardbeving met een hoge magnitude. maar zonder plotselinge seismische trillingen te veroorzaken. In feite, de gebeurtenissen zijn zo traag, zich in de loop van weken ontvouwen, dat ze tot ongeveer 20 jaar geleden aan detectie ontsnapten.

De subductiezone van Hikurangi in Nieuw-Zeeland is een ideale plek om langzame bevingen te bestuderen, omdat ze plaatsvinden op diepten die ondiep genoeg zijn om met een hoge resolutie in beeld te worden gebracht. ofwel door te luisteren naar het interne gerommel van de aarde, of door kunstmatige seismische golven de ondergrond in te sturen en de echo op te nemen.

Het omzetten van seismische gegevens in een gedetailleerd beeld is een moeizame taak, maar door vergelijkbare technieken te gebruiken als die worden gebruikt in medische beeldvorming, geowetenschappers kunnen de lengte onderscheiden, vorm, en sterkte van de seismische echo om erachter te komen wat er onder de grond gebeurt.

In de huidige studie, Arnulf was in staat om nog meer informatie te extraheren door algoritmen te programmeren op Lonestar5, een supercomputer in het Texas Advanced Computing Center, patronen in de data te zoeken. De resultaten vertelden Arnulf hoe zwak de fout was geworden en waar druk werd gevoeld in de gewrichten van de aarde.

Hij werkte met UT Jackson School of Geosciences afgestudeerde student, James Bieiller, die de parameters van Arnulf gebruikte in een gedetailleerde simulatie die hij had ontwikkeld om te modelleren hoe fouten bewegen.

De simulatie toonde aan dat tektonische krachten zich opbouwden in de korst en vervolgens vrijkwamen door een reeks slow motion-trillingen, net als slow slip aardbevingen die de afgelopen twee decennia in Hikurangi zijn gedetecteerd.

Volgens de wetenschappers het echte succes van het onderzoek was niet dat het model werkte, maar dat het hen liet zien waar de hiaten in de fysica zitten.

"We hebben niet per se de nagel-in-de-kist van hoe precies ondiep langzaam slippen plaatsvindt, zei Bieiller, "maar we hebben een van de standaard nagels getest (rate-state wrijving) en ontdekten dat het niet zo goed werkt als je zou verwachten. Dat betekent dat we waarschijnlijk kunnen aannemen dat er andere processen zijn betrokken bij het moduleren van slow slip, zoals cycli van vloeistofdruk en afgifte."

Het vinden van die andere processen is precies wat het team hoopt dat hun methode zal helpen vergemakkelijken.

De seismische gegevens van het onderzoek zijn geleverd door GNS Science en het Nieuw-Zeelandse Ministerie van Economische Ontwikkeling. Het onderzoek werd gefinancierd door UTIG en een MBIE Endeavour-fonds voor GNS Science. UTIG is een eenheid van de Jackson School of Geosciences.