11. marca 2011 je Japonski potres z močjo 9, 0 stresel skoraj šest minut, kar je sprožilo cunami in jedrsko katastrofo, v kateri je skupno umrlo skoraj 20.000 ljudi. Toda pod površjem so se tektonske plošče ob vzhodni japonski obali tiho začele premikati že dolgo, preden se je začelo tresenje. Februarja 2011 sta se po japonskem rovu počasi plazila dva tišja potresa proti točki, kjer bo mesec pozneje izbruhnil ogromen megatrustni potres.
Sorodne vsebine
- Geologija za italijanskim katastrofalnim potresom
- Seizmične upočasnitve lahko opozarjajo na bližajoče se potrese
Ti čudni tihi potresi se imenujejo počasni zdrsi ali počasni potresi - krovni izrazi za spekter umirjenega gibanja in tresenja, ki se dogaja na meji med tektonskimi ploščami. Počasni potresi, odkriti šele v zadnjih 20 letih, so še vedno potresna sestavljanka. Lahko premikajo tektonske plošče toliko ali več kot potres magnitude 7. Toda medtem ko navadni potres nenadoma sprosti potresne valove, ki lahko porušijo zgradbe, počasen potres traja dneve, mesece, včasih celo leta - in ljudje v bližini nikoli ne čutijo ničesar.
Domneva se, da so ti neopazni ropoti pred množičnimi potresi, ki so raztrgali Japonsko, Mehiko in Čile, vendar ne vemo, ali so počasni potresi sprožili množične temblore ali celo, kako se nanašajo na svoje hitrejše, bolj nevarne sorodnike. Dekodiranje, kdaj, kje in zakaj počasni potresi lahko pomagajo, da razumemo najbolj nevarna območja napak na našem planetu, in morda celo nam pomaga, da napovemo uničujoče potres in cunami, preden začnejo svoj davek.
"To je resnična skrivnost, " pravi Heidi Houston, geofizičarka z univerze v Washingtonu v Seattlu. "Desetletja smo preučevali redne potrese in o njih razumemo nekaj stvari. Potem se ta proces začne in je v nekaterih pogledih enak, v nekaterih drugih pa zelo drugačen."
Namestitev senzorjev za spremljanje subtilnih premikov zemlje. (Vljudno Herb Dragert) Pred poznim devetdesetim letom so geoznanstveniki mislili, da so dojeli, kako se sestavljanka tektonskih plošč, ki pokrivajo Zemljino površino, premikajo in se prilegajo skupaj. Domnevali so, da ko ena plošča Zemljine skorje drsi mimo druge, se plošče bodisi enakomerno plazijo drug mimo drugega ali se zataknejo in kopičijo stres, dokler eksplozivno ne zdrsnejo v potresnem potresu, ki se odcepi od območja preloma.
Toda začetek tik pred novim tisočletjem je z naletom znanstvenih publikacij opisal nov razred ponavljajočih se in razširjenih počasnih potresov, opaženih na nasprotnih robovih pacifiškega oboda.
Prvo poročilo o jasno določenem dogodku počasnega drsenja je prišlo iz subdukcijske cone Cascadia, ki jo tvori plošča Juan de Fuca, ki se potisne pod ploščo Severne Amerike od severne Kalifornije do otoka Vancouver. Tam so regije, ki so približno 20 milj pod površino, zmehčane zaradi globin in visokih temperatur ter gladko drsijo drug proti drugemu. Toda plitvejši, krhki deli drsnih tektonskih plošč se lahko zlepijo, dokler se obtičasto območje ne zlomi v velikanskem megatrustu. Cascadia ni sprožila velikanskega potresa od 1700-ih, toda ropoti v potresni skupnosti kažejo, da prihaja naslednji velik.
Leta 1999 je geofizik Herb Dragert z Kanadskega geološkega raziskovanja opazil, da se nekatere postaje za neprekinjeno spremljanje GPS na južnem otoku Vancouver in na olimpijskem polotoku obnašajo čudno. Sedem jih je v nekaj tednih skočilo približno četrtino palca v nasprotni smeri običajnega gibanja plošče. Takšen skok nazaj bi si lahko pričakovali v potresu - toda tresenja ni bilo zaznati.
"Herb je bil na začetku zelo zaskrbljen - mislil je, da je s podatki nekaj narobe, " pravi Kelin Wang, znanstvenik iz Geološkega zavoda Kanade, ki je skupaj z Dragertom in geologom Thomasom Jamesom dešifriral to sestavljanko. "Vse je poskušal dokazati narobe in vse ni uspelo."
To je zato, ker ni bilo nič narobe s podatki. Ekipa je kmalu ugotovila, da vidijo ploščo v Severni Ameriki in ploščo Juan de Fuca, ki rahlo zdrsneta, ko sta bila nalepke, kjer sta bila skupaj odpeta. Na 18 do 24 milj pod površjem so bili ti zlepljeni obliži nad visokotemperaturnim visokotlačnim območjem, kjer plošče gladko drsijo, vendar pod zaklenjenimi deli, ki ustvarjajo potresno območje. In izkaže se, da lepljiva, vmesna cona zdrsne po urniku, približno vsakih 14 mesecev.
Približno ob istem času je čez Tihi ocean ocenjeval seizmolog z Nacionalnega raziskovalnega inštituta za znanost o Zemlji in preprečevanje nesreč opazil nizkofrekvenčne vibracije, ki se občasno širijo od seizmometra do seizmometra čez območje subdukcije Nankajska korita na jugozahodu Japonske. Kazushige Obara, ki je zdaj na tokijskem univerzitetnem raziskovalnem inštitutu za potres, opazuje, da se je to ropotanje začelo 21 milj pod površjem in je lahko trajalo še več dni, podobno tremorju, ki spremlja vulkanske izbruhe - vendar to ni bilo vulkansko območje.
Ko sta se obara in Dragert srečala na konferenci, sta ugotovila, da so lahko dogodki počasnega drsenja, ki jih je Dragert zaznal z GPS-om in ne-vulkanskim tremorjem, ki jih je Obara pobrala na seizmometrih, znaki iste vrste neopaznega premikanja plošč v območjih subdukcije.
"Bil sem prizadet zaradi njihovega podobnega časa trajanja, enakih poravnav s udarcem njihovih območij subdukcije, podobnih globin pojavljanja, " pravi Dragert v elektronskem sporočilu.
Ko se je Dragert vrnil v Kanado, je njegov kolega Garry Rogers, zdaj že upokojeni seizmolog, ki je z Dragertom sodeloval pri Geološkem zavodu Kanade, lovil po škatlah starih seizmogramov, da bi poskušal prepoznati signalno valovanje tremorja. Našli so ga vsakič, ko so enote GPS zabeležile počasen zdrs.
"Dlačice so mi stale na vratu, " pravi Rogers. "To je bil zelo razburljiv dan."
Kmalu zatem je Obara sledila spodrsljaj tremorju, ki ga je videl na Japonskem. Zdaj vemo, da obstajajo različne vrste počasnih potresov, ki se lahko zgodijo s tremorjem ali brez njega, na različnih globinah in z različnim trajanjem. Tiho so zdrsnili skozi območja subputacije ob obalah Aljaske, Kostarike, Mehike, Nove Zelandije in celo skozi navpični vmesni plošči preloma San Andreas, vse brez odkritja (razen če ste satelit ali potresometer).
"Resnično nismo imeli pojma, da obstaja celoten bogat spekter in družina napak, " pravi Laura Wallace, geofizičarka na Teksaški univerzi v Austinu, ki proučuje počasne potrese ob obali Nove Zelandije. "Resnično je preobraženo naše razumevanje, kako se ponašajo napake na mejah plošče in kako se giblje plošča. To je precej velika stvar. "
Nova Zelandija in morsko dno. Rov Hikurangi je južno od temno modrega rova (Kermadec jark) v zgornji sredini te slike. (Sandwell & Smith (1997), Stagpoole (2002)) Toda raziskovanje tega bogatega spektra dogodkov z počasnim zdrsom je izziv - deloma zato, ker so tako subtilni, deloma pa zato, ker so v veliki meri nedostopni.
"Prekleto je težko pogledati nekaj, kar je globoko v Zemlji, " pravi Rogers. Še posebej, če je nekaj tudi globoko pod morjem, kot počasni drsni dogodki, ki premikajo rov Hikurangi ob vzhodni obali Severnega otoka Nove Zelandije do nekaj centimetrov vsakih nekaj let.
Tako se je Wallace leta 2014 kreativno počutil. Vodila je uvedbo mreže podvodnih merilnikov tlaka, da bi zaznala kakršno koli navpično premikanje morskega dna, ki bi lahko signaliziralo počasen zdrs. Časovno je določila: Manometri so zaznali, da se je dno oceana pod njimi dvigalo navzgor in navzdol, za kar sta Wallace in njena ekipa izračunali, da so plošče v nekaj tednih zdrsnile približno 4 do 8 centimetrov. Za razliko od počasnih spodrsljajev, ki se pojavljajo globoko pod površjem v Kaskadiji in na Japonskem, so ti spodrsljaji nastali le 2, 5 do 4 milje pod morskim dnom - kar pomeni, da se počasi lahko zgodijo potresi v globinah in pod pogoji, ki so precej drugačni od tistih, ki so bili prvotno odkrita v.
Še več, odsek jarka, ki so ga Wallaceovi manometri ujeli, je bil isti odsek, ki je leta 1947 ustvaril dva cunamija, ki sta sesula kočo, dva moška odvrgla na celinsko cesto in nekako nikogar usmrtila.
"Če bomo razumeli povezavo med počasnimi zdrsi in škodljivimi potresi na območjih subdukcije, bomo sčasoma morda lahko te stvari uporabili v napovedih, " pravi.
Najprej pa moramo biti boljši pri njihovem odkrivanju in spremljanju, to je tisto, kar poskuša Demian Saffer na državni univerzi v Pensilvaniji. V zadnjih šestih letih je sodeloval z znanstveniki na Japonskem in v Nemčiji, da bi postavil dve vrtinski opazovalnici - v bistvu zbirke instrumentov, zapečatene v vrtalne luknje globoko pod morskim dnom blizu rova Nankai na jugozahodu Japonske - kraj, kjer je Obara prvič odkril tremor .
Iz teh opazovalnic vrtin in iz podatkov, ki jih je zbrala mreža senzorjev na morskem dnu, je njegova ekipa zbrala predhodne dokaze za počasne drse, ki sovpadajo z roji majhnih, nizkofrekvenčnih potresov. Saffer sumi, da lahko ti počasi zdrsnejo na meji plošče, ki bi se sicer porušil v katastrofalnem potresu.
Ta pojav primerja z drsečo sklopko, ki ustvarja malo stresa, vendar nato odpove vsakih nekaj mesecev do let. "To, kar vidimo, je zelo preliminarno, vendar opazimo znake dokaj pogostih počasnih dogodkov, za katere se zdi, da lajšajo stres na meji plošče, kar je kul, " pravi. Te rezultate bo predstavil na zasedanju Ameriške geofizične unije to jesen.
Raziskovalci odkrijejo komplet podvodnih senzorjev, ki so spremljali počasno drsenje ob obali Nove Zelandije. (Vljudnost Erin Todd na kalifornijski univerzi Santa Cruz) Wallace, Saffer in številna mednarodna skupina znanstvenikov trenutno načrtujejo odpravo za leto 2018, da bi vrtali v jarek Hikurangi, da bi postavili podobne opazovalnice. In ko vrtajo vretene v oceansko skorjo, načrtujejo zbiranje vzorcev kamnin, ki sestavljajo tektonske plošče, da bi razumeli, kaj gre za minerale in tekočine v območju subdukcije, ki omogočajo počasno drsenje.
"Obstaja veliko teorij o tem, kakšne fizične razmere bi lahko privedle do tega počasnega zdrsa, " pojasnjuje Wallace. Pravi, da je ena najbolj priljubljenih ta, da jo odvečna tekočina znotraj območja okvare oslabi in ji omogoči lažje zdrs. "Toda tega še vedno v resnici ne razumemo, " doda.
Tam, kjer se je vse začelo, univerza v Washingtonu Heidi Houston na območju kaskade Cascadia deluje tudi, da bi razumela osnovne mehanizme, na katerih temeljijo počasni potresi. "Kateri procesi jih upočasnjujejo?" Pravi Houston. "To je osrednja skrivnost njih."
Houston je pred kratkim odkril, da se pod tresočimi grmiči pod območji napak lahko okrepijo sile, kot jih plima. Nadaljuje z raziskovanjem, kako globina, tlak tekočine in minerali, odstranjeni na meji med tektonskimi ploščami, spreminjajo lastnosti počasnih potresov.
Tako kot drugi seizmologi, geoznanstveniki in geofiziki, ki od svojega odkritja gravitirajo počasnim potresom, vznemirjenje neznanega motivira Houston - prav tako tudi možnost, da bi razumevanje počasnih potresov nekega dne lahko dalo vpogled v smrtonosne potrese.
"Že v življenju se ukvarjam s tem procesom, " pravi.
