Alle 14 Monate erschüttern stille Erdbeben die Cascadia-Subduktionszone, die ein Erdbeben der Stärke 9,0 erzeugen kann. Untersuchungen zeigen nun, dass diese sogenannten aseismischen Beben an Flüssigkeiten gebunden sind, die sich kilometerweit unter der Erde bewegen.
Diese Ergebnisse haben keinen Einfluss auf das, was wir über das Risiko eines gefährlichen Bebens in der Region Cascadia wissen. Diese Informationen sind aus dem Zyklus des Aufbaus und der Freisetzung von Stress während großer Erdbeben bekannt, sagte Pascal Audet, Geophysiker an der Universität von Ottawa und Mitautor der neuen Forschung. Ein besseres Verständnis der aseismischen Beben könnte letztendlich dazu beitragen, die Lücke im Verständnis zwischen diesem gut beobachteten Erdbebenzyklus und den Prozessen tief in der Subduktionszone zu schließen.
Die neue Studie, die am 22. Januar in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, befasste sich mit der Cascadia-Subduktionszone, einer seismisch aktiven Region von Nordkalifornien bis Vancouver Island, in der die ozeanische Juan de Fuca-Platte unter den Westen gleitet oder unter den Westen subtrahiert Nordamerika. Laut dem Oregon Office of Emergency Management hat das Gebiet in der Vergangenheit Erdbeben der Stärke 9,0 erlebt und kann in Zukunft Beben ähnlicher oder größerer Größe erleiden. Ein massives Erdbeben in der Region könnte auch einen Tsunami von bis zu 30,5 m auslösen.
Das Innenleben des Fehlersystems ist jedoch immer noch schwer zu verstehen. Forscher haben jetzt empfindliche Bodeninstrumente, die extrem langsame, subtile Bewegungen tief in der Subduktionszone erfassen können, sagte Audet. Diese Instrumente haben gezeigt, dass Teile des Fehlers zwischen den beiden Subduktionsplatten regelmäßig verrutschen und sich über einen Zeitraum von Tagen oder Wochen langsam bewegen. Der Schlupf ist zu allmählich, um im Boden spürbare Erschütterungen zu verursachen. Er kann jedoch Druck auf neue Teile des Fehlers ausüben und das Risiko großer Erdbeben erhöhen.
Die Forscher wissen auch, dass die Felsen, die diesen langsamen Schlupf durchlaufen, 40 Kilometer tiefer sind, mit Flüssigkeit gesättigt sind, sagte Audet. Die Flüssigkeiten, die in kleinen Poren im Gestein eingeschlossen sind, stehen unter starkem Druck des Gesteins und der Erde über ihnen. Dies schwächt das gesättigte Gestein, was zu den Slow-Slip-Episoden des Fehlers beitragen kann.
Die neue Forschung untersuchte den Zusammenhang zwischen den Flüssigkeiten und dem Schlupf. Audet und seine Kollegen verglichen 25 Jahre Tremor-Daten aus dem Süden von Vancouver Island mit Daten über die Gesteinsstruktur und den Druck, der viele Meilen tiefer liegt. In diesem Zeitraum gab es 21 Erdbebenereignisse mit langsamem Schlupf. Bei jedem nicht wahrnehmbaren Beben sanken die Flüssigkeitsdrücke schnell.
"Dies könnte bedeuten, dass ein Teil der Flüssigkeiten in die darüber liegende Gesteinsmasse entweicht oder dass sich die Mikrofrakturen ausdehnen und die Flüssigkeiten bis zu einem gewissen Grad dekomprimieren", schrieb Audet in einer E-Mail an Live Science. "Diese Änderung ist jedoch sehr schnell und erfolgt über einen Zeitraum von Tagen oder vielleicht Wochen."
Der Befund ist der erste direkte Beweis dafür, dass sich die Flüssigkeiten in Subduktionszonen während eines langsamen Schlupfes bewegen, sagte Audet. Aber jetzt ist es eine Henne-Ei-Frage. Aus den verfügbaren Daten ist nicht ersichtlich, ob die Flüssigkeitsbewegungen tatsächlich die langsamen Beben auslösen oder ob sich die Flüssigkeit als Reaktion auf das Abrutschen der Steine bewegt.
Audet und seine Kollegen arbeiten nun daran, in anderen Subduktionszonen auf der ganzen Welt den gleichen Zusammenhang zwischen Flüssigkeiten und langsamem Schlupf zu finden. Cascadia ist ein besonders einfaches Beispiel für langsames Ausrutschen, wobei das allmähliche Zittern über den gesamten Fehler hinweg auftritt, sagte Audet. andere Subduktionszonen sind komplexer. Das Verständnis des Verhaltens von Flüssigkeiten während dieser Ereignisse könnte jedoch dazu beitragen, zu erklären, warum in einigen Subduktionszonen regelmäßige Slow-Slip-Ereignisse auftreten und warum einige unregelmäßiger sind.
