Temperatuur en schuifspanning zijn twee invloedrijke variabelen die van invloed zijn op breuken en seismiciteit in subductiezones, waar tektonische platen samenkomen. Maar omdat aardbevingen hun oorsprong vinden op tientallen kilometers onder het aardoppervlak op plaatgrenzen, worden de effecten van temperatuur en de omvang van stress slecht begrepen en fel bediscussieerd.

Philip England en collega's onderzochten deze variabelen op de plaatgrens in het noorden van Honshu, het grootste eiland van Japan en de setting van de verwoestende aardbeving in Tōhoku in 2011 - de krachtigste ooit gemeten in Japan. De auteurs gebruikten een dichte reeks warmtefluxmetingen verzameld uit boorgaten van 100 meter diep als proxy voor metingen op het ontoegankelijke plaatgrensvlak.

De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Geochemistry, Geophysics, Geosystems .

Uit hun wiskundige analyse bleek dat de temperatuur op een diepte van 60 kilometer op de plaatgrens ongeveer 660°C bedraagt, terwijl de schuifspanning ongeveer 100 megapascal bedraagt. Beide cijfers, vooral de temperatuurschattingen, hebben een zekere mate van onzekerheid vanwege de moeilijkheid om de bijdrage van radiogene warmte te bepalen. Maar beide zijn aanzienlijk hoger dan eerdere schattingen, die over het algemeen lager waren dan respectievelijk ongeveer 400°C en enkele tientallen megapascal.

De resultaten komen echter overeen met een warmtefluxanalyse die is uitgevoerd in de Kermadec-subductiezone, de enige andere locatie waar schuifspanning werd geschat met behulp van een vergelijkbare dichtheid van oppervlaktemetingen, waar de onzekerheid als gevolg van de invloed van radioactiviteit aanzienlijk lager is.

De resultaten verbeteren het begrip van de omstandigheden rond aardbevingen aan de noordelijke grens van de Honshu-plaat. Bovendien verklaren ze de temperatuur en druk die zijn waargenomen in rotsen van de Sanbagawa-gordel in het zuidwesten van Japan, een opgegraven overblijfsel van een 90 miljoen jaar oud plaatgrensvlak.

Zoals de auteurs opmerken, ondersteunt de overeenstemming van de resultaten met de omstandigheden op het huidige grensvlak het argument dat relikwieplaatgrenzen zoals de Sanbagawa fysieke en chemische omstandigheden registreren die relevant zijn voor aardbevingsvorming in hedendaagse subductiezones.

Meer informatie: Philip England et al., Implicaties van oppervlaktewarmteflux voor schuifspanning en temperatuur op het plaatgrensvlak onder Noord-Honshu, Geochemie, geofysica, geosystemen (2024). DOI:10.1029/2023GC011285

Aangeboden door Eos

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Eos, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.