11. марта 2011, земљотрес јачине 9, 0 потресао је Јапан готово шест минута, што је изазвало цунами и нуклеарну катастрофу у којој је колективно погинуло скоро 20.000 људи. Али испод површине, тектонске плоче крај источне обале Јапана тихо су се почеле померати много пре него што је почело дрхтање. У фебруару 2011. године, два јача земљотреса почела су полако да се крећу дуж јапанског рова према тачки где ће месец дана касније избити масивни земљотрес.
Сличан садржај
- Геологија која стоји иза италијанског катастрофалног потреса
- Сеизмичке успоравања могу упозорити на предстојеће земљотресе
Ти чудни, тихи потреси називају се спори догађаји клизања или спори земљотреси - кишобран термини за спектар пригушених померања и тресења који се догађају на граници између тектонских плоча. Откривени тек у последњих 20 година, спори земљотреси су још увек сеизмичка загонетка. Они могу померити тектонске плоче до потреса магнитуде 7 или више. Али док редовни земљотрес изненада ослобађа сеизмичке таласе који могу срушити зграде, спор земљотрес траје данима, месецима, понекад чак и годинама - а људи у близини никада ништа не осете.
Сматра се да су ови неприметни тутњави претходили масовним потресима који су пролазили кроз Јапан, Мексико и Чиле - али не знамо да ли су спори земљотреси покренули масивне темблоре или чак како се односе према њиховим бржим, опаснијим колегама. Дешифровање када, где и зашто спори земљотреси могу да нам помогну да разумемо најопасније зоне грешака на нашој планети - и, можда, чак и да нам помогну да прогнозирамо разорне земљотресе и цунами пре него што ураде свој данак.
„То је права мистерија“, каже Хеиди Хоустон, геофизичарка са Универзитета Васхингтон у Сијетлу. "Проучавали смо деценије редовним земљотресима и неке ствари смо схватили око њих - а онда се тај процес догоди и исти је у неким аспектима, а тако различит у неким другим аспектима."
Инсталирање сензора за надгледање суптилних кретања земље. (Љубазношћу Херб Драгерт) Пре краја деведесетих, геознанственици су сматрали да схватају како се слагалица тектонских плоча које покривају Земљину површину померају и спајају заједно. Претпоставили су да док једна плоча Земљине коре клизи поред друге, плоче се непрестано пузе једно поред другог или се заглаве, накупљајући стрес све док експлозивно не исклизну у потресу који се трза из зоне распада.
Али почевши тачно од новог миленијума, бујица научних публикација описао је нову класу понављајућих и раширених спорих земљотреса примећених на супротним ивицама Тихог оцеана.
Први извештај о јасно дефинисаном спором клизајућем догађају стигао је из зоне субдукције Каскада, коју формира плоча Јуан де Фуца која се гура испод плоче Северне Америке од северне Калифорније до острва Ванцоувер. Тамо су региони удаљени око 20 миља испод површине ублажени дубином и високим температурама и непомично клизе једно поред другог. Али плићи, ломљиви делови клизних тектонских плоча могу се сложити док се заглављено подручје не поквари у џиновском мегатрусту. Каскадија није извела џиновски потрес још од 1700-их - али шумови у сеизмичкој заједници сугерирају да долази следећи велики.
Године 1999. геофизичар Херб Драгерт из Канадског геолошког завода уочио је да се неке станице за непрекидно надгледање ГПС-а на јужном острву Ванцоувер и на Олимпијском полуострву понашају чудно. Седам њих је скочило отприлике четвртину инча током неколико недеља у супротном смеру од нормалног кретања плоче. Овакав скок уназад оно што бисте очекивали да видите у земљотресу, али није било детектабилног дрхтања.
"Херб је у почетку био веома забринут - мислио је да нешто није у реду с подацима", каже Келин Ванг, научница из Геолошког завода Канаде, која је радила са Драгертом и геознанственицима Тхомасом Јамесом на дешифровању ове слагалице. "Покушао је све да се докаже погрешно и све није успело."
То је зато што није било ништа погрешно у подацима. Тим је убрзо схватио да виде плочу из Северне Америке и плочу Јуан де Фуца како се лагано спуштају као закрпе на којима су били нетакнути. На 18 до 24 миље испод површине, ове закрпљене мрље биле су изнад подручја високе температуре, високог притиска, где плоче глатко клизе, али испод закључаних, земљотресних делова зоне субдукције. А испоставило се да лепљива, средња зона пролази по распореду, отприлике сваких 14 месеци.
Отприлике у исто време, преко Тихог океана, сеизмолог са Националног истраживачког института за науку о Земљи и превенцију катастрофа приметио је вибрације ниских фреквенција које се периодично шире од сеизмометра до сеизмометра кроз подручје субдукције Нанкајског корита на југозападу Јапана. Казусхиге Обара, који је сада на токијском Универзитету за истраживање земљотреса, примети како су ови тутњави почели 21 миљу испод површине и могли су да трају данима, подсећајући на дрхтање које прати ерупције вулкана - али ово није вулканско подручје.
Када су се Обара и Драгерт срели на конференцији, схватили су да догађаји спорог проклизавања које је Драгерт открио ГПС-ом и не-вулканска дрхтавица коју је Обара покупила на сеизмометрима могу бити знакови исте врсте неприметног померања плоча у зонама субдукције.
"Био сам погођен њиховим сличним временским трајањем, идентичним поравнавањем са ударом њихових зона субдукције, сличним дубинама појаве", каже Драгерт у е-поруци.
Када се Драгерт вратио у Канаду, његов колега Гарри Рогерс, сада пензионисани сеизмолог који је радио са Драгертом у Канадском геолошком заводу, ловио је кроз кутије са старим сеизмограмима како би покушао да идентификује таласни облик тремора. Пронашли су га сваки пут када су ГПС јединице снимале догађај спорог проклизавања.
"Длачице су ми стајале на врату", каже Рогерс. "То је био врло узбудљив дан."
Убрзо након тога, Обара је припитомио трему коју је видео у Јапану. Сада знамо да постоје различите врсте спорих земљотреса који се могу догодити са или без тремора, на различитим дубинама и за различите дужине. Тихо су провукли кроз зоне субдукције крај обала Аљаске, Костарике, Мексика, Новог Зеланда, па чак и кроз вертикални интерфејс плоче грешке Сан Андреас, а све без детекције (осим ако сте сателит или сеизмометар).
"Ми стварно нисмо имали појма да постоји читав овај богат спектар и породица догађаја промашаја", каже Лаура Валлаце, геофизичарка са Универзитета у Тексасу у Аустину која проучава споро земљотресе на обали Новог Зеланда. „Заиста је преображено наше разумевање како се понашају грешке на границама плоче и како се врши кретање плоче. То је прилично велика ствар. "
Нови Зеланд и морско дно. Хикуранги ров је јужно од тамноплавог рова (Кермадецки ров) у горњој средини ове слике. (Сандвелл & Смитх (1997), Стагпооле (2002)) Али истраживање овог богатог спектра спорих догађаја је изазов - делом зато што су тако суптилни, а делом зато што су у великој мери неприступачни.
„Проклето је тешко гледати нешто што је дубоко у земљи“, каже Рогерс. Нарочито ако је нешто такође дубоко под морем, попут спорих догађаја који померају ров Хикуранги са источне обале Северног острва Новог Зеланда, до неколико центиметара сваких неколико година.
Тако је 2014. године Валлаце постао креативан. Водила је размештање мреже подводних манометра како би открила било какво вертикално померање морског дна које би могло сигнализирати догађај спорог проклизавања. Време је одредила тачно: Манометри су открили да се дно океана испод њих диже горе-доле, што је Валлаце и њен тим израчунали тако да су плоче прелетеле око 4 до 8 инча током размака од неколико недеља. За разлику од спорих проклизавања који се дешавају дубоко испод површине у Каскадији и Јапану, ови клизави настали су тек 2, 5 до 4 миље испод морског дна - што значи да се спори земљотреси могу догодити у дубинама и под условима далеко другачијим од оних који су првобитно били откривен у.
Штавише, део рова који су Валлацеови манометри ухватили како клизи, био је исти део који је 1947 створио два цунамија који су рушили викендицу, два човека бацили у унутрашњост и некако никога убили.
"Ако можемо схватити тај однос између спорих догађаја проклизавања и штетних земљотреса на зонама субдукције, на крају бисмо те ствари могли да употријебимо на предвиђан начин", каже она.
Али прво, морамо да будемо бољи у њиховом откривању и праћењу, то је управо оно што Демиан Саффер на Пеннсилваниа Стате Университи покушава да уради. Током протеклих шест година сарађивао је са научницима у Јапану и Немачкој како би поставио две опсерваторије бушотине - у основи, колекције инструмената запечаћене у рупе за бушење дубоко испод морског дна у близини рова Нанкаи на југозападу Јапана - место где је Обара први пут открио тремор .
Из ових опсерваторија бушотина, као и из података прикупљених морском мрежом сензора, његов тим је прикупио прелиминарне доказе о спорим проклизавањима која се поклапају са ројевима малих земљотреса ниске фреквенције. Саффер сумња да ови спори спори клизања могу да ослободе напрезање на граници плоче која би се у противном могла срушити у катастрофалном потресу.
Он упоређује овај феномен са клизним квачилом које ствара мало стреса, али тада пропада сваких неколико месеци до година. "Оно што виђамо је врло прелиминарно, али видимо показатеље прилично уобичајених спорих догађаја који, чини се, ослобађају стрес на граници плоче, што је некако цоол", каже он. Он ће ове резултате представити на састанку Америчке геофизичке уније ове јесени.
Истраживачи проналазе скуп подводних сензора који су пратили споро спуштање с обале Новог Зеланда. (Љубазношћу Ерин Тодд са Калифорнијског Универзитета у Санта Крузу) Валлаце, Саффер и велики међународни тим научника тренутно планирају експедицију за 2018. годину ради бушења у рову Хикуранги ради постављања сличних опсерваторија. И док буше вртове у океанској кори, планирају да прикупе узорке стена које чине тектонске плоче да би разумели о чему се ради у минералима и течностима у зони субдукције који омогућавају споро спуштање.
„Постоји пуно теорија о томе какве би физичке размере могле да доведу до овог спорог понашања“, објашњава Валлаце. Она каже да је једно од најпопуларнијих оно што вишак течности у зони оштећења ослабљује и омогућава лакшем клизању. "Али то још увек не разумемо", додаје она.
Тамо где је све почело, на подручју субдукције Цасцадиа, Универзитет у Васхингтону Хеиди Хоустон такође ради на разумевању основних механизама који стоје у основи спорих земљотреса. "Који процеси их успоравају?", Каже Хоустон. "То је њихова средишња мистерија."
Недавно је Хоустон открио да, док дрхтави тутњавају испод зона расједа, силе толико свакодневне колико их плима може ојачати. Она наставља да истражује како дубина, притисак течности и минерали депоновани на граници између тектонских плоча мењају својства спорих земљотреса.
Као и други сеизмолози, геознанственици и геофизичари који гравитирају спорим земљотресима откако су откривени, узбуђење онога што остаје непознато мотивира Хоустон - као и могућност да нам разумевање спорих земљотреса једног дана може дати увид у смртоносне земљотресе.
"Ја имам времена свог живота да проучавам овај процес", каже она.
