Glitschigen Ton Schuld an dem 2011 Japan Erdbeben

Rutschigen Lehm, dass sieht aus wie Haut schuppig Schwarzer Drache ist der entscheidende Hinweis musste 2011 Japan Erdbeben zu erklären ist überraschend auswirken, nach drei veröffentlichten Studien heute (Dez. (5) in der Fachzeitschrift Science.

Wissenschaftler haben jetzt vier Linien des Beweises (einschließlich einer Februar 2013 Studie auch in der Wissenschaft), die helfen, erklären, warum Japans Erdbeben erzeugen Fehler so unheimlich während 2011 Temblor gehandelt.

"Es scheint, dass Reibungswiderstand an diesem Standort nahe bei Null immer ist, und wir nie wirklich gedacht, dass es so niedrig gehen könnte", sagte Patrick Fulton, Geophysiker an der University of California, Santa Cruz und Hauptautor eines Studiums. "Dies ist auf jeden Fall neue Ideen und fordern unser Verständnis von Erdbeben und Schuld Brüche."

Der Ton, die widersteht rutschen nur geringfügig besser als eine Bananenschale Linien den flachen Teil der massiven Platte Grenze Störung vor der Küste von Japan, wo der Meeresboden ostwärts durch eine Staffelung 165 Fuß (50 Meter) 11. März 2011 draufspringt. Der enorme Anstieg gab dem Ozean eine riesige Ohrfeige, Generierung den zerstörerischen Tsunami, der mehr als 15.000 Menschen ums Leben.

Ein internationales Wissenschaftlerteam erholte sich den Ton im Mai 2012, während der allerersten Bohrprojekt über eine kürzlich zerstörten Subduktionszone. Östlich von Japan, zwei der Erdoberfläche massiven Erdkruste Fragmente, tektonische Platten, genannt bash ineinander an einer Grenze eine Subduktionszone genannt – wo die Pazifische Platte schiebt, protestieren und ächzt unter Okhotsk Platte. Die weltweit größte Erdbeben (die stärker als Magnitude 9) Streik an Subduktionszonen.

Fehlerhafte Fehler

Das Tohoku-Beben war eine Magnitude von 9,0, aber es war wie keine Subduktion Beben jemals gesehen hatte. Vor dem Erdbeben 2011 dachten Wissenschaftler, dass Subduktionszonen konzentriert ihre Energie tief, wo Felsen sind stark und Platten können zwischen Beben zusammenkleben. (Fehler Energiespeicher zwischen Erdbeben Art wie Federn, langsam quetschen, bis die Grenze entfesselt und alles auseinander reißt.) Aber die Tohoku Temblor war eine Überraschung – der flache Teil des Fehlers verschoben doppelt so viel wie die tieferen Teil. Diese weichen, schlammigen Felsen wurden voraussichtlich zu schwach, um Energiespeicher zwischen Erdbeben. [Infografik: wie Japans 2011 Erdbeben geschah]

"Wir hatten noch nie gesehen solche großen Rutschen in sehr geringer Tiefe in einer Subduktionszone vor passieren," sagte Fulton LiveScience OurAmazingPlanet. "Es war völlig unbekannt."

Heutige Studien schließen, die Drachenhaut Clay war das Erdbeben schwaches Glied. Die rutschige Lehm half die Platten-Folie so weit während 2011 Temblor.

"Alle die tektonische Bewegung konzentrierte sich in diesem Schwachschicht" Christie Rowe, sagte Studie Co-Autor und Schuld Geologe an der McGill University in Kanada.

Und weil die Tonschicht eine unverwechselbare Marke gefunden ist über den Meeresboden Nordwest-Pazifik begraben Wissenschaftler befürchten Subduktionszonen in der Nähe von Alaska und Russland kann auch dieser Ton verbergen. Wenn ja, könnte ihr Potenzial für starke Tsunamis größer als gedacht.

"Wir denken, dass andere Bereiche mit einem Risiko für diese Art von Veranstaltung, wie Kamtschatka und den Aleuten sind", sagte Rowe. "Es ist ein ernüchternder Gedanke."

Ersten Blick

Rowe war einer der mehr als 20 Wissenschaftler an Bord der Forschung Chikyu Schiff, wenn sie erfolgreich in den Ton gebohrt, Linien, die die Forscher denken die Schuld für die 2011 Erdbeben verantwortlich. Der Bohrer durchbohrt durch mehr als 2.700 Füße (800 Meter) der Meeresboden und 4 Meilen (7.000 m) des Ozeans, die Schuld zu erreichen.

Seismische Umfragen zufolge ist die Schuld an den drei Bohrer Standorten relativ flach; eine klassische Form Geologen nennen eine Décollement, die Studien berichten. (Die Platte Grenze Schuld reicht eigentlich über Hunderte von Meilen, Tauchen nach unten in den Erdmantel unter Japan.)

Als die schuppige Ton, der den Platte Grenze Fehler markiert auf Deck erschien, Wissenschaftler versammelten sich um und blickte dabei durch ein Kunststoffgehäuse, grinste beim Anblick. Später, starrte in die an Bord von Schiffen Labs Forscher einfach es in Ehrfurcht für eine Weile vor Schatz, Proben, Rowe, sagte.

"Es war superexciting", sagte sie. "Wir wussten, dass wir die Plattengrenze überquert hatten."

Die glänzende Ton ist wahrscheinlich weniger als 16 Fuß (5 m) dick – oben und unten waren beim Abrufen des Kerns verloren – und die Schicht wechselt Farbe hin und her von Schwarz bis Ocker. Die schuppige Struktur ist häufig in seismisch gefoltert Tone. Es ist so glatt, es fühlt sich wie ein Schmiermittel, sagte Rowe.

Labortests durchgeführt an der Universität Tsukuba in Japan, unter der Leitung von Kohtaro Ujiie, Wissenschaftler bestätigen, dass der Ton schwach ausgelastet ist. Diese Experimente simuliert verschiedene Arten von Erdbeben, wie klein, Mittel und groß. Die Untersuchung zeigte, dass der Ton noch rutschig wird, wenn es nass und extreme Reibung ausgesetzt wie bei dem Beben 2011 Ujiie in der Wissenschaft berichtet.

Wie heiß es war?

Eine weitere wichtige Messung, die die flachere Schuld bestätigt war rutschig und schwach während des Erdbebens 2011 war das Team-Temperaturfühler. Nachdem die Felsen Probenahme abgeschlossen, installiert Bohrer Temperatursensoren in einem Bohrloch über die Schuld, die dann durch ein ferngesteuertes Fahrzeug nach neun Monaten gesammelt wurden.

Reibung bei Erdbeben erzeugt große Mengen an Wärme bei Störungen, wie Ihre Hände aneinander zu reiben Wärme erzeugt. Das Tohoku-Beben war heiß, weil es so weit, rutschte erzeugen eine Restwärme Anomalie von weniger als 0,5 Grad Fahrenheit (0,31 Grad Celsius), berichtet Fulton. [7 verrücktesten Möglichkeiten Japans Erdbeben betroffenen Erde]

Die Hitze-Signal entspricht einem Koeffizienten von Haftreibung von 0,08 nach Computersimulationen — dasselbe wie Auto Reifen auf einer eisglatten Straße bzw. 0,01 größer als ein Kautschuk-Schuh treten auf einer Bananenschale. (Der Koeffizient der statischen Friktion ist ein Maß für die Kraft benötigt, um ein Objekt zu bewegen machen.)

"Dies ist ein wirklich, wirklich kleine Anzahl – oft weniger, als was wir in der Regel die meisten Felsen gedacht hatte einen Reibungskoeffizienten von [z. B. 0,6], und es sagt uns, dass der Fehler sehr wenig bis Null-Widerstand während des Erdbebens hatte" Fulton sagte. "Es war sehr rutschig."

Diese Reibungsdaten eine kritische Puzzleteil im besseren Verständnis Erdbeben werden, sagte er. Es ist eine einzige direkte Reibung Messungen je von einer Störung nach einem Erdbeben.

"Reibungswiderstand auf Fehler ist ein grundlegender Parameter, der steuert, wie Erdbeben starten und stoppen und wachsen zu riesigen Erdbeben", sagte Fulton. "Wir sind alle in der Branche zu erfahren Sie mehr über die Physik von Erdbeben und ihnen wenn möglich vorherzusagen versuchen. Um dies zu erreichen, müssen wir welche Kontrollen wissen wie Erdbeben groß werden und wie sie starten und stoppen. Dies stellt eine Einschränkung auf, die, und einige der ersten echten robusten Messungen dieser Parameter, vor allem in einer Subduktionszone ist."

Warum so schwach?

Die Studien mehr Beweise einer wachsenden Körper der Forschung hinzufügen, die Störungen sehr schwach erhalten können, wenn sie bei sehr hohen Geschwindigkeiten Rutschen, sagte Fulton. Dieses Verhalten wurde in Laborversuchen mit Steinen aus Störungszonen und Computersimulationen gesichtet. Jedoch sind alternative Modelle vorgeschlagen worden, um das ungewöhnliche Verhalten der Tohoku Erdbeben zu erklären.

"Die [Bohren Projekt] Erkenntnisse bringen uns näher zu bestimmen, welche dieser Ansichten die richtige ist," schrieb Kelin Wang, Geophysiker mit der Geological Survey of Canada, die nicht an der Studie beteiligt war in einem Kommentar zu den Studien, auch heute in der Wissenschaft veröffentlicht.

Die Studien sind nur der erste von vielen der Bohrprojekt herkommen. Wissenschaftler analysieren fossiler und Asche Schichten aus den Bohrkern die Felsen mit Schichten an anderer Stelle im Pazifik zu korrelieren. Ein weiteres Projekt umfasst die Messung der Auswirkungen von Nachbeben auf der Verwerfung, über das Bohrloch verwendet, um die Temperatur zu überwachen. Auch wollen die Forscher suchen die Drachenhaut Ton in anderen Subduktionszonen und Modell, wie es sein Verhalten tiefer in Japans Subduktionszone ändert. Zu guter Letzt gibt es Pläne, die Reibung Ergebnisse zu anderen aktiven Verwerfung Bohrprojekte in Costa Rica, China und Taiwan zu vergleichen. [Die 10 größten Erdbeben in der Geschichte]

Und Wissenschaftler immer noch haben, um herauszufinden, wie die schwache Drachenhaut Ton seismischen Energie zwischen Erdbeben speichern kann oder wenn ein anderer Mechanismus am Werk ist.

"Es hat eine Menge Unterhaltung und Argument, denn der Ton so schwach, dass es unmöglich ist ist, das Gebäude einen Großteil der elastischen Dehnung zu Laufwerk Erdbeben vorstellen", sagte Rowe. "Im 21. Jahrhundert, wir hatten weniger als 10 Erdbeben der Stärke 9 und jeweils lehrt uns etwas völlig neues."

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