Der Universalgelehrte der Renaissance, Leonardo da Vinci, demonstrierte, dass Reibungskräfte die Bewegung von Oberflächen in Kontakt verlangsamen. Reibung, stellte er fest, ist proportional zur Normalkraft. Wenn zwei Gegenstände doppelt so stark zusammengepresst werden, verdoppelt sich die Reibung.
„Wir sehen dieses Prinzip bei tektonischen Plattengrenzen“, sagt der Geophysiker Srisharan Shreedharan von der Utah State University. „Wenn Oberflächen gegeneinander gleiten, beobachten wir Reibungseigenschaften, einschließlich Reibungsheilung, die den Grad der Wiederverfestigung von Verwerfungen zwischen Erdbeben beschreibt. Wir wissen jedoch wenig darüber, wie sich dieses Phänomen auf zukünftige Rutschereignisse, einschließlich Erdbeben, auswirken könnte.“
Er und seine Kollegen Demian Saffer und Laura Wallace von der University of Texas at Austin, wo Shreedharan zuvor als Postdoktorand tätig war, und Charles Williams vom neuseeländischen geowissenschaftlichen Forschungsinstitut GNS Science veröffentlichen Ergebnisse über ultraniedrige Reibungsheilung und langsame Schlupfereignisse entlang der Tektonische Plattengrenze von Hikurangi in der Ausgabe der Zeitschrift vom 17. Februar 2023 Wissenschaft.
„Plattenbewegungen bei flachen Subduktions-Megathrusts, wie dem Hikurangi-Graben östlich der Nordinsel Neuseelands, treten auf der ganzen Welt auf“, sagt Shreedharan, Assistenzprofessor am Department of Geosciences der USU. „Unsere Forschung untersuchte die verschiedenen tektonischen Gleitmodi, insbesondere langsame Gleitereignisse, und konzentrierte sich auf Reibungsheilung.“
Slow-Slip-Ereignisse verursachen normalerweise keine großen Erschütterungen und setzen im Allgemeinen aufgestaute Energie auf nicht schädigende Weise frei, sagt er.
„Aber in Gebieten mit tonreichen Materialien, wie sie üblicherweise in Subduktionszonen auf dem ganzen Planeten zu finden sind, können häufige Ausrutscher in Zeitlupe häufiger sein, als wir denken“, sagt Shreedharan. „Wir wissen noch nicht, ob diese Schlupfereignisse mehr oder weniger wahrscheinlich nahe besiedelte Gebiete dem Risiko tödlicher Erdbeben und Tsunamis aussetzen.“
Das Verhalten der flachsten Bereiche von Subduktionszonen während eines Erdbebens bestimmt die Art und Größe von Tsunamis, sagt er. „Die Westküste unseres Landes ist anfällig für große Beben, daher ist es wichtig zu verstehen, wie es zu Schlupf an flachen Plattengrenzen kommt.“
Der USU-Geophysiker verbrachte zwei Monate an Bord des IODP-Forschungsschiffs JOIDES Resolution mit einem Team aus Geowissenschaftlern und Bohringenieuren, die Löcher für Überwachungsstellen entlang des Hikugangi-Grabens bohrten.
„Um seismische Gefahren zu quantifizieren, müssen Sie Daten von Sensoren in den Bohrlöchern sammeln“, sagt Shreedharan. „Es ist ein großes Unterfangen, aber die Daten sind entscheidend für die Überwachung von Ereignissen und die Verbesserung von Frühwarnsystemen.“
Mehr Informationen:
Srisharan Shreedharan et al., Ultra-Low Frictional Healing erklärt wiederkehrende Slow-Slip-Ereignisse, Wissenschaft (2023). DOI: 10.1126/science.adf4930. www.science.org/doi/10.1126/science.adf4930