La 11 martie 2011, un cutremur cu magnitudinea de 9, 0 a zguduit Japonia timp de aproape șase minute, declanșând un tsunami și un dezastru nuclear care a ucis colectiv aproape 20.000 de oameni. Dar sub suprafață, plăcile tectonice de pe coasta de est a Japoniei începuseră să se schimbe în liniște cu mult înainte de a începe agitarea. În februarie 2011, două cutremure mai liniștite au început să se târâie încet de-a lungul tranșeei japoneze spre punctul în care cutremurul masiv și megatrust ar fi izbucnit o lună mai târziu.
Continut Asemanator
- Geologia din spatele cutremurului catastrofic al Italiei
- Incetinirea seismica ar putea avertiza despre cutremure iminente
Aceste cutremure ciudate, liniștite, se numesc evenimente de alunecare lentă sau cutremure lente - termeni-umbrelă pentru spectrul mișcării și agitării subjugate care se întâmplă la limita dintre plăcile tectonice. Descoperite abia în ultimii 20 de ani, cutremurele lente sunt încă un puzzle seismic. Acestea pot schimba plăcile tectonice mai mult sau mai mult decât un cutremur cu magnitudinea 7. Dar, în timp ce un cutremur obișnuit degajă brusc valuri seismice care pot răsturna clădirile, un cutremur lent durează zile, luni, uneori chiar ani - iar oamenii din apropiere nu simt niciodată ceva.
Se crede că aceste zvonuri imperceptibile au precedat cutremurele masive care au izbucnit prin Japonia, Mexic și Chile, dar nu știm dacă cutremurele lente au declanșat temblores masive sau chiar cum se raportează la omologii lor mai rapide și mai periculoși. Decodarea când, unde și de ce grevează cutremurele lente ne-ar putea ajuta să înțelegem cele mai periculoase zone de defecțiune de pe planeta noastră și, eventual, chiar ne poate ajuta să prognoză cutremure și tsunami devastatoare înainte de a-și pune problema.
„Este un adevărat mister”, spune Heidi Houston, geofizic la Universitatea Washington din Seattle. „Am studiat cutremurele obișnuite de zeci de ani și înțelegem unele lucruri despre ele - și atunci acest proces vine și este același în unele aspecte, și atât de diferite în alte aspecte.”
Instalarea senzorilor pentru monitorizarea mișcărilor subtile ale pământului. (Curtoazie Herb Dragert) Înainte de sfârșitul anilor 90, geoscientiștii au crezut că au înțeles modul în care puzzle-ul plăcilor tectonice care acoperă suprafața Pământului se mișcă și se potrivesc împreună. Ei au presupus că pe măsură ce o placă a scoarței terestre alunecă pe lângă alta, plăcile fie trec în mod constant pe lângă altele, fie rămân blocate, acumulând stres până când se alunecă exploziv într-un cutremur de cutremur care se desprinde din zona de defect.
Însă, începând chiar în jurul noului mileniu, o serie de publicații științifice au descris o nouă clasă de cutremure lente recurente și răspândite observate pe marginile opuse ale Pacificului Rim.
Primul raport al unui eveniment clar de alunecare lentă a venit din zona de subducție Cascadia, care este formată de placa Juan de Fuca care împinge sub placa Americii de Nord din nordul Californiei spre insula Vancouver. Acolo, regiunile aflate la aproximativ 20 de mile sub suprafață sunt înmuiate de adâncimi și temperaturi ridicate și alunecă ușor una peste alta. Însă porțiunile slabe și fragile ale plăcilor tectonice glisante pot rămâne blocate între ele, până când ruperea regiunii blocate într-un megatrust uriaș. Cascadia nu a dezlănțuit un cutremur uriaș încă din anii 1700 - dar zvonurile din comunitatea seismică sugerează că următorul mare va veni.
În 1999, geofizicianul Herb Dragert, cu Studiul Geologic al Canada, a observat că unele stații de monitorizare GPS continuă din sudul insulei Vancouver și Peninsula Olimpică se comportau ciudat. Șapte dintre ei au sărit aproximativ un sfert de centimetru pe parcursul mai multor săptămâni în direcția opusă mișcării normale a plăcii. Acest tip de salt înapoi este ceea ce te-ai aștepta să vezi într-un cutremur - dar nu a existat nici o agitare detectabilă.
„Herb a fost foarte îngrijorat la început - a crezut că ceva nu este în regulă cu datele”, spune Kelin Wang, un om de știință al Studiului Geologic al Canada care a lucrat cu Dragert și geoscientistul Thomas James pentru a decoda acest puzzle. "A încercat totul pentru a se dovedi greșit și totul a eșuat."
Asta pentru că nu a fost nimic în neregulă cu datele. În scurt timp, echipa și-a dat seama că văzuse placa din America de Nord și placa Juan de Fuca alunecând ușor în timp ce peticele în care erau blocate se desfăceau. La 18 până la 24 de mile sub suprafață, aceste plasturi blocate se aflau deasupra regiunii de înaltă temperatură, de înaltă presiune, unde plăcile alunecă lin, dar sub porțiunile blocate, generatoare de cutremur, din zona de subducție. Și se dovedește că zona intermediară lipicioasă alunecă pe un program, aproximativ la fiecare 14 luni.
Cam în aceeași perioadă, peste Oceanul Pacific, un seismolog cu Institutul Național de Cercetare pentru Știința Pământului și Prevenirea Dezastrelor a observat vibrații de joasă frecvență care se răspândeau periodic de la seismometru la seismometru în zona de subducție Nankai Trough din sud-vestul Japoniei. Kazushige Obara, care se află acum la Institutul de Cercetare a Terremocurilor de la Universitatea din Tokyo, observă că aceste zvonuri au pornit la 21 de mile sub suprafață și ar putea continua zile întregi, asemănând cu tremorul care însoțește erupțiile vulcanice - dar aceasta nu era o zonă vulcanică.
Când Obara și Dragert s-au întâlnit la o conferință, au realizat că evenimentele de alunecare lentă Dragert detectate de GPS și tremorul non-vulcanic Obara ridicat pe seismometre ar putea fi amândouă semne ale aceluiași tip de mișcare a plăcii imperceptibile în zonele de subducție.
„Am fost lovit de timpul lor de durată similar, de alinieri identice cu greva zonelor de subducție respective, de adâncimi similare de apariție”, spune Dragert într-un e-mail.
Așadar, când Dragert a revenit în Canada, colegul său Garry Rogers, un seismolog acum retras, care a lucrat cu Dragert la Geological Survey of Canada, a vânat prin cutii de seismograme vechi pentru a încerca să identifice forma de undă a tremorului. Au găsit-o de fiecare dată când unitățile GPS înregistrau un eveniment de alunecare lentă.
„Părurile erau în picioare pe spatele gâtului”, spune Rogers. „A fost o zi foarte interesantă.”
La scurt timp, Obara se potrivea cu tremurul pe care îl vedea în Japonia. Acum știm că există diferite tipuri de cutremure lente care se pot întâmpla cu sau fără tremur, la adâncimi diferite și pentru durate diferite. S-au strecurat în liniște prin zonele de subducție de pe coastele Alaska, Costa Rica, Mexic, Noua Zeelandă și chiar prin interfața plăcii verticale a defectului San Andreas, toate fără a fi detectate (cu excepția cazului în care sunteți un satelit sau un seismometru).
„Nu aveam cu adevărat idee că există acest întreg spectru bogat și familie de evenimente de alunecare a defecțiunilor”, spune Laura Wallace, geofizicist la Universitatea din Texas din Austin, care studiază cutremurele lente în largul coastei Noii Zeelande. „A fost transformată înțelegerea noastră cu privire la modul în care se comportă defectele la limitele plăcii și modul în care mișcarea plăcii este acomodată. Este o afacere destul de mare. "
Noua Zeelandă și litoralul maritim. Trench-ul Hikurangi se află chiar la sud de șanțul albastru închis (tranșea Kermadec) în partea de sus a mijlocului acestei imagini. (Sandwell & Smith (1997), Stagpoole (2002)) Dar investigarea acestui spectru bogat de evenimente de alunecare lentă este o provocare - în parte pentru că sunt atât de subtile și, în parte, pentru că sunt în mare măsură inaccesibile.
„Este pur și simplu al naibii să privești ceva care este atât de adânc pe Pământ”, spune Rogers. Mai ales dacă ceva este adânc și sub mare, precum evenimentele de alunecare lentă care mută șanțul Hikurangi de pe coasta de est a Insulei de Nord a Noii Zeelande până la câțiva centimetri la fiecare câțiva ani.
Deci, în 2014, Wallace a devenit creativ. Ea a condus desfășurarea unei rețele de manometre subacvatice pentru a detecta orice mișcare verticală a litoralului care ar putea semnala un eveniment de alunecare lentă. O cronometra exact: manometrele au detectat fundul oceanului sub ele urcând în sus și în jos, ceea ce Wallace și echipa ei au calculat pentru a însemna că plăcile au alunecat aproximativ 4 - 8 centimetri pe parcursul a câteva săptămâni. Spre deosebire de alunecările lente care apar adânc sub suprafață în Cascadia și Japonia, aceste alunecări au apărut la 2, 5 sau 4 mile sub fundul mării - ceea ce înseamnă că seismele lente se pot întâmpla în adâncimi și în condiții mult diferite decât cele pe care le-au fost inițial. descoperit în.
Mai mult, secțiunea de șanț pe care manometrele de presiune ale lui Wallace au prins alunecarea a fost aceeași secțiune care a generat doi tsunami înapoi în spate în 1947, care au zdrobit o căsuță, au aruncat doi bărbați pe un drum interior și au omorât cumva pe nimeni.
„Dacă putem înțelege relația dintre evenimentele cu alunecare lentă și cutremurele dăunătoare pe zonele de subducție, în cele din urmă, am putea să folosim aceste lucruri într-o manieră de prognoză”, spune ea.
Dar mai întâi, trebuie să ne îmbunătățim la detectarea și monitorizarea acestora, ceea ce tocmai încearcă să facă Demian Saffer de la Universitatea de Stat din Pennsylvania. În ultimii șase ani, el a lucrat cu oameni de știință din Japonia și Germania pentru a înființa două observatorii de foraje - practic, colecții de instrumente sigilate în găuri de foraj adânc sub fundul mării, lângă tranșea Nankai din sud-vestul Japoniei - locul unde Obara a descoperit pentru prima dată tremorul .
Din aceste observatoare, precum și din datele colectate de o rețea de senzori de pe malul mării, echipa sa a colectat dovezi preliminare pentru alunecări lente care coincid cu roiuri de cutremure de joasă frecvență. Saffer bănuiește că aceste alunecări lente lente ar putea elibera stresuri înclinate la limita plăcii care altfel s-ar rupe într-un cutremur catastrofal.
El compară acest fenomen cu un ambreiaj de alunecare care creează un pic de stres, dar apoi eșuează din câteva în câteva luni. „Ceea ce vedem este foarte preliminar, dar vedem indicii ale unor evenimente lente destul de comune, care par a scăpa de stres pe granița plăcii, ceea ce este un pic rece”, spune el. El va prezenta aceste rezultate la întâlnirea Uniunii Geofizice Americane din această toamnă.
Cercetătorii regăsesc o suită de senzori subacvatici care monitorizau alunecarea lentă de pe coasta Noii Zeelande. (Curtoazie Erin Todd la Universitatea din California-Santa Cruz) Wallace, Saffer și o mare echipă internațională de oameni de știință planifică în prezent o expediție pentru anul 2018 pentru a fora în tranșa Hikurangi pentru a înființa observatorii similare. Și pe măsură ce trec rotiri în scoarța oceanică, intenționează să colecteze mostre de roci care alcătuiesc plăcile tectonice pentru a înțelege despre ce este vorba despre mineralele și fluidele din zona de subducție, care permite alunecarea lentă.
„Există o mulțime de teorii despre ce tipuri de condiții fizice ar putea duce la acest comportament de alunecare lentă”, explică Wallace. Ea spune că una dintre cele mai populare este că excesul de lichide din zona de defectare îl slăbește și îi permite să alunece mai ușor. „Dar noi încă nu înțelegem asta”, adaugă ea.
În momentul în care a început totul, în zona de subducție Cascadia, Heidi Houston a Universității din Washington lucrează, de asemenea, pentru a înțelege mecanismele de bază care stau la baza cutremurelor lente. „Ce procese le mențin lent?”, Spune Houston. „Acesta este misterul central al lor.”
Houston a descoperit recent că pe măsură ce tremururile se zvâcnesc sub zonele de defect, forțe la fel de mundane precum mareele le pot consolida. Ea continuă să investigheze modul în care adâncimea, presiunea fluidului și mineralele depuse la limita dintre plăcile tectonice modifică proprietățile cutremurelor lente.
La fel ca ceilalți seismologi, geoscienți și geofizicieni care au gravitat spre cutremure lente de când au fost descoperite, fiorul a ceea ce rămâne necunoscut motivează Houston - la fel ca și înțelegerea cutremurelor lente ne-ar putea oferi într-o zi cunoștințe despre cutremurele mortale.
„Am timpul să studiez acest proces”, spune ea.
