Forskare vid University of California, Davis, har upptäckt att djupa jordbävningsbrott kan läka sig själva inom timmar, vilket utmanar befintliga modeller för seismisk aktivitet. Denna upptäckt, baserad på studier av långsamma glidhäntelser i Cascadia Subduktionszonen, tyder på att mineralpartiklar svetsas samman under högt tryck och värme. Resultaten kan omforma hur forskare förutspår stora jordbävningar.
En ny studie publicerad den 19 november i Science Advances visar att brott djupt inne i jorden kan återfå styrka mycket snabbare än tidigare trott. Ledd av Amanda Thomas, professor i jord- och planetvetenskap vid UC Davis, stöddes forskningen av bidrag från National Science Foundation. Teamet fokuserade på långsamma glidhäntelser (SSEs), som är gradvisa utsläpp av uppbyggd spänning längs tektoniska plattor, som sker över dagar, veckor eller månader och involverar rörelser på bara några centimeter.
I Cascadia Subduktionszonen, där Juan de Fuca-plattan glider under Nordamerikanska plattan i Stilla havet nordväst, visar seismiska data att samma brottsegment kan glida upprepat inom timmar eller dagar. Denna snabba upprepning indikerar snabb återhämtning av brottstyrka, påverkad även av små tidvattenkrafter från solen, månen och föränderligt havsvatten.
För att undersöka simulerade James Watkins, geokemist vid UC Davis, post-SSE-förhållanden i labbet. De utsatte kvarts pulver för 1 gigapascals tryck —10 000 gånger atmosfärstryck— och 500 grader Celsius. Analys med elektronmikroskopi visade att mineralpartiklar hade svetsats samman och bildat en sammanhängande bindning. "Det är som snabbhärdande brottlim", sa Thomas. "Det går verkligen fort och du kan få betydande styrkeåtervinning."
Thomas betonade att kohesion, processen där brott återfår styrka, har förbisetts i de flesta jordbävningsmodeller. "Vi upptäckte att djupa brott kan läka sig själva inom timmar", noterade hon. "Detta uppmanar oss att omvärdera brottens reologiska beteende."
Studien tyder på att kohesion kan spela en nyckelroll i andra tektoniska miljöer, inklusive grundare brott kopplade till stora jordbävningar. Watkins tillade: "Det kopplar händelser i mikroskopisk skala till stora skubbsdirster på skala av hundratals kilometer."
Ytterligare bidragsgivare inkluderar Nicholas Beeler från U.S. Geological Survey, Melodie French från Rice University, Whitney Behr från ETH Zürich och Mark Reed från University of Oregon. Teamet har beviljats ett nytt NSF-bidrag för att ytterligare utforska brottkohesion.