Wetenschap
Uit onderzoek blijkt dat de spreidingsfouten van de subductiezone de gevaren van grote aardbevingen vergroten
Onderzoek heeft nieuw inzicht opgeleverd in de tektonische plaatverschuivingen die enkele van de grootste aardbevingen en tsunami's op aarde veroorzaken.
"Dit is de eerste studie waarbij gebruik wordt gemaakt van kustgeologie om de breukgeschiedenis van het spreidingsbreuksysteem te reconstrueren", zegt Jessica DePaolis, postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Geowetenschappen van Virginia Tech. "Deze spreidingsfouten liggen dichter bij de kust, dus deze tsunami's zullen de kustlijn sneller bereiken dan een tsunami die alleen wordt gegenereerd door een aardbeving in de subductiezone."
Subductiezones over de hele wereld, gebieden waar de ene tektonische plaat onder de andere schuift, veroorzaken de grootste aardbevingen (die groter zijn dan magnitude 8,0), wat tsunami's teweegbrengt en in hun kielzog ecosystemen verandert.
DePaolis heeft samen met Tina Dura, assistent-professor natuurrampen, en collega's van de United States Geological Survey, bewijs gevonden dat spreidingsfouten, de breuken in de aardkorst die verband houden met de subductiezones, kunnen verschuiven tijdens aardbevingen in de subductiezone en kunnen bijdragen aan lokale kustvernietiging en ecologische veranderingen regelmatiger dan eerder werd gerealiseerd.
Zo'n verschuiving van de spreidingsfout onder water kan een tsunami veroorzaken die de dichtstbijzijnde kusten binnen 30 minuten of minder kan bereiken, zei DePaolis.
Gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research:Solid Earth zou het onderzoek het gevaarbewustzijn in subductiezones over de hele wereld moeten beïnvloeden. Er bestaan spreidingsfouten in subductiezones die grenzen aan Ecuador, Cascadia, Chili en Japan, wat erop wijst dat ze ook op die locaties kunnen bijdragen aan tsunami-gevaren.
Wanneer tektonische platen in een subductiezone verschuiven, vindt dit kilometers onder het oceaanoppervlak plaats. Omdat spreidingsfouten met deze zones verbonden zijn, maakt hun locatie het onderzoeken ervan een uitdaging.
Gelukkig zijn de secundaire of oppervlakte-effecten van deze verschuivingen geologisch vastgelegd op Montague Island in Prince William Sound in Alaska, waardoor het de enige huidige landmassa is die bovenop een spreidingsfout zit en dergelijke effecten in de bodem vertoont.
Typisch kan het resulterende optillen van land van de tektonische plaat die eronder verschuift, de zogenaamde opwaartse beweging, als gevolg van aardbevingen in de subductiezone maar liefst 1 tot 3 meter bedragen. Dit geldt voor de meeste locaties aan land die getroffen zijn door de aardbeving van 1964, die een kracht van 9,2 op de schaal van Richter trof. Op Montague Island zorgden breuklijnen echter voor een stijging van 11 meter en zorgden voor de afwatering van een kustlagune, waardoor het ecosysteem effectief veranderde van een zeelagune in een zoetwatermoeras.
"Het eiland zit een beetje vast in het midden van deze spreidingsfouten, dus elke keer dat deze spreidingsfouten scheuren, registreert het feitelijk de stijging", zei DePaolis. "Het heeft een overdreven stijging die niet gebruikelijk is bij aardbevingen die alleen in subductiezones plaatsvinden."
DePaolis en haar team onderzochten de effecten van de breuken in de spreidingsfouten op Montague Island. Door 42 sedimentkernen te analyseren, vonden ze stratigrafisch bewijs van de aardbeving van 1964 en een secundaire verschuiving veroorzaakt door de spreidingsfout. Ze merkten dat er een duidelijke sedimentaire verandering was van laguneslib van vóór de aardbeving naar gewortelde grond na de aardbeving.
"Er zijn zeker eilanden die omhoog gaan door aardbevingen in de subductiezone, maar er zijn niet noodzakelijkerwijs fouten die er doorheen gaan die die overdreven stijging veroorzaken, dus het is echt een unieke plek", zegt Dura, een aangesloten faculteitslid van het Global Change Center en de Fralin Life Sciences Instituut.
Onderzoekers zijn van mening dat een secundaire verschuiving van de spreidingsfouten mogelijk was. Maar dat idee was tot nu toe slechts theoretisch, omdat dit de eerste bekende landmassa is die stratigrafisch bewijsmateriaal vastlegt.
Teamleden gebruikten ook diatomeeën, een soort kiezelhoudende microalgen die in de sedimenten bewaard zijn gebleven en gevoelig zijn voor veranderingen in het zoutgehalte, om de veranderingen in het paleomilieu te reconstrueren die plaatsvonden na de aardbeving van 1964. Ze vonden een duidelijke verschuiving van een zeer zoute mariene laguneomgeving buiten het bereik van de getijden, wat wijst op een stijging van de kust.
Door de bevindingen van de kernmonsters van de aardbeving in 1964 te vergelijken met monsters dieper in de kuststratigrafie, ontdekte het onderzoeksteam sedimentair en diatomeeënbewijs van drie andere gevallen waarin de spreidingsfout scheurde. Dit bewijsmateriaal correleerde met vier van de laatste acht gedocumenteerde aardbevingen in de subductiezone in de regio.
"Er is een enorme hoeveelheid verplaatsing op deze fouten die hele snelle, lokale, grote tsunami's kan veroorzaken", zei DePaolis. "Dus je hebt een lokale tsunami die heel snel binnenkomt en vlak daarna krijg je de tsunami die door de subductiezone zelf is gecreëerd. Plotseling komen er enorme en destructieve tsunami's binnen. snel achter elkaar."