Forskare vid Stanford University har utvecklat den första världsomfattande kartan över sällsynta jordbävningar som sker djupt inne i jordens mantel, snarare än i skorpan. Dessa svårfångade händelser klumpar ihop sig i områden som Himalaya och nära Beringsträdet. Studien, publicerad den 5 februari i Science, identifierar hundratals sådana skalv och introducerar en ny metod för att upptäcka dem med seismiska vågor.
Jordens mantel, ett tjockt lager av varm, tät berggrund mellan den tunna yttre skorpan och den smälta kärnan, har länge förbryllat forskare när det gäller dess potential att generera jordbävningar. De flesta kontinentala jordbävningar uppstår 6 till 18 miles under ytan inom den spröda skorpan, ovanför Mohorovičić-diskontinuiteten, eller Moho. Under det senaste decenniet har dock bevis hopat sig för att sällsynta mantelskälv sker under kontinenter, långt från subduktionszoner, ibland upp till 50 miles under Moho. Dessa händelser uppskattas ske ungefär 100 gånger mindre frekvent än skorpskälv. För att möta utmaningen med att bekräfta dessa djupa skälv utvecklade Shiqi (Axel) Wang, en före detta doktorand i geofysikprofessor Simon Klemperers laboratorium vid Stanford Doerr School of Sustainability, och Klemperer en teknik som jämför två typer av seismiska vågor. Sn-vågor, eller ”lock”-vågor, färdas längs manteln topp, medan Lg-vågor sprids effektivt genom skorpan. Genom att mäta förhållandet mellan dessa vågor, tillsammans med data om skorptjocklek, skiljde forskarna mantelursprung från skorpel. ”Vår metod är en total spelomvandlare eftersom du nu faktiskt kan identifiera en manteljordbävning enbart baserat på jordbävningarnas vågformer”, sa Wang. Genom att analysera data från globala seismiska stationer undersökte teamet över 46 000 jordbävningar sedan 1990 och bekräftade 459 kontinentala manteljordbävningar. Dessa klumpar sig särskilt under Himalaya i södra Asien och nära Beringsträdet, söder om polcirkeln. Forskarnas noterar att detta antal troligen underskattar det totala, särskilt i avlägsna områden som Tibetplatån, och att utökade nätverk kan avslöja fler. Även om de är för djupa för att orsaka ytsskador ger dessa skalv insikter i jordbävningsmekanismer och jordens inre struktur. ”Före denna studie har vi inte haft ett klart globalt perspektiv på hur många kontinentala manteljordbävningar som egentligen sker och var”, förklarade Wang. Klemperer tillade: ”Manteljordbävningar erbjuder ett nytt sätt att utforska jordbävningsursprung och jordens inre struktur bortom vanliga skorpskälv.” Framtida arbete kommer att undersöka triggers, såsom efterskalv från skorpehändelser eller mantelkonvektion som återvinner subducerad skorpa. ”Kontinentala manteljordbävningar kan vara en del av en inneboende sammankopplad jordbävningscykel, både från skorpan och övre manteln”, sa Wang. Forskningen stöddes av National Science Foundation.
