Der Zusammenhang zwischen Temperatur, Austrocknung und tektonischen Erschütterungen in Alaska

Eine Forschungsgruppe der Universität Kobe hat aufgeklärt, wie niederfrequente tektonische Erschütterungen auftreten; Diese Ergebnisse werden zu besseren Vorhersagen zukünftiger Megathrust-Erdbeben beitragen.

Neben der abtauchenden pazifischen Platte ist die Alaska-Subduktionszone auch durch ein abtauchendes ozeanisches Plateau namens Yakutat Terrane gekennzeichnet. Niederfrequente tektonische Erschütterungen, die eine Art langsames Erdbeben darstellen, wurden nur im subduzierten Terrangebiet von Yakutat festgestellt. Der Mechanismus, durch den diese Ereignisse auftreten, ist jedoch nicht gut verstanden.

Forscher der Universität Kobe führten eine numerische thermomechanische 3D-Simulation der thermischen Konvektion in der Alaska-Subduktionszone durch, um den Mechanismus hinter diesen niederfrequenten Erschütterungen aufzudecken. Basierend auf der aus der Simulation gewonnenen thermischen 3D-Struktur und den Hinweisen auf in der Platte enthaltene wasserhaltige Mineralien berechneten die Forscher die Verteilung des Wassergehalts und verglichen die Ergebnisse dieser Berechnungen in dem Bereich, in dem die Erschütterungen auftreten.

Die Ergebnisse zeigten eine starke Austrocknung der marinen Sedimentschichten und der Meereskruste im Erdbebengebiet. Die Forscher glauben, dass der Grund, warum die Erschütterungen nur in der Yakutat-Terrane auftreten, darin liegt, dass die Meeressedimentschichten und die Ozeankruste dort dicker sind, was bedeutet, dass der Grad der Austrocknung höher ist als in der westlich angrenzenden pazifischen Platte (wo tektonische Erschütterungen nicht auftreten). geschehen).

Die Forschungsgruppe der Universität Kobe bestand aus Iwamoto Kaya, einem Masterstudenten im zweiten Jahr (Department of Planetology, Graduate School of Science), der akademischen Forscherin Suenaga Nobuaki und Professor Yoshida Shoichi (beide vom Research Center for Urban Safety and Security).

Diese Ergebnisse wurden in veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte.

Hauptpunkte

Die Aufklärung des Mechanismus, durch den niederfrequentes Zittern auftritt, ist wichtig für das Verständnis des Plattensubduktionsprozesses. Es wird angenommen, dass dies auch dazu beitragen wird, zu erhellen, wie flachere Megathrust-Erdbeben auftreten.

In dieser Studie konstruierte die Forschungsgruppe ein thermomechanisches 3D-Modell der Alaska-Subduktionszone und berechnete den maximalen Wassergehalt und den Dehydratisierungsgrad der subduzierenden Platte.

Die Austrocknung der Meeressedimentschichten und der Meereskruste der abtauchenden Platte war in der Region am höchsten, in der niederfrequente Erschütterungen auftreten. Daher wird angenommen, dass das aus der subduzierten Platte ausgestoßene Wasser zum Auftreten dieser tektonischen Erschütterungen beiträgt.

Forschungshintergrund

Ein ozeanisches Plateau namens Yakutat Terrane subduziert in der Subduktionszone Alaskas. Auf diesem abtauchenden Plateau treten niederfrequente tektonische Erschütterungen auf. Die Region, in der langsame Erdbeben (z. B. niederfrequente tektonische Erschütterungen) auftreten, ist tiefer und grenzt an das Gebiet, in dem Megathrust-Erdbeben auftreten, was auf eine Verbindung zwischen beiden hindeutet. Die Aufdeckung des Mechanismus hinter dem Auftreten niederfrequenter tektonischer Erschütterungen ist daher wichtig, um das Auftreten verschiedener Erdbebenereignisse in Subduktionszonen zu verstehen. Diese Forschungsgruppe konstruierte ein thermomechanisches 3D-Modell der Alaska-Subduktionszone, um die Temperatur und den Grad der Dehydrierung in den Bereichen in der Nähe von niederfrequenten Erschütterungen zu untersuchen.

Forschungsmethodik

Die Forscher führten eine numerische thermomechanische 3D-Simulation in Übereinstimmung mit der Subduktion der Yakutat Terrane und der Pazifischen Platte in der Alaska-Subduktionszone durch. Es wird angenommen, dass beim Abtauchen der pazifischen Platte die wasserhaltigen Mineralien in der Platte in die tiefen Hochtemperatur- und Hochdruckregionen gebracht werden, und diese Bedingungen verursachen eine Dehydratisierungsreaktion, bei der Wasser aus den wasserhaltigen Mineralien ausgestoßen wird.

Basierend auf der thermischen 3D-Struktur, die aus der numerischen Simulation gewonnen wurde, bestimmten die Forscher den Dehydratisierungsgrad der wasserhaltigen Mineralien in der Platte. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, dass in dem Bereich, in dem niederfrequente Erschütterungen auftreten, aufgrund der hohen Temperatur- und Hochdruckbedingungen, die die Dehydratationsabbaureaktionen verursachen, eine große Wassermenge ausgestoßen wird. Es wird angenommen, dass auf der pazifischen Platte keine niederfrequenten Erdbeben auftreten, da sie dünne Schichten aufweist und daher wenig Dehydrierung erfährt. Andererseits sind die Ozeankruste und die Meeressedimentschichten des Yakutat Terrane vergleichsweise dicker, was bedeutet, dass es einem hohen Grad an Dehydrierung ausgesetzt ist. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass deshalb niederfrequente tektonische Erschütterungen nur im Yakutat-Terran auftreten.

Weitere Nachforschungen

1964 ereignete sich in Alaska ein Megathrust-Erdbeben. Dies ist das größte Erdbeben, das sich in der Subduktionszone Alaskas ereignet hat, und das zweitstärkste Erdbeben, das in der Weltgeschichte aufgezeichnet wurde. Die niederfrequenten tektonischen Erschütterungen, die Gegenstand dieser Forschung waren, treten in der Nähe des Epizentrums des Erdbebens von 1964 auf, am unteren Ende der Plattengrenzfläche.

Als nächstes wird die Forschungsgruppe weiterhin thermomechanische Modelle verschiedener Subduktionszonen erstellen, um nach universellen und regionalen Merkmalen der kausalen Mechanismen hinter Unterwasser-Megathrust-Erdbeben und langsamen Erdbeben zu suchen. Diese Forschung wird dazu beitragen, das Verständnis darüber zu verbessern, wie Erdbeben entstehen, und unsere Fähigkeit, zukünftige Megathrust-Erdbeben vorherzusagen.