В нескольких сотнях миль от северо-западного побережья Тихого океана небольшая тектоническая плита под названием Хуан-де-Фука медленно скользит под североамериканский континент. Эта субдукция создала зону столкновения с потенциалом вызвать сильные землетрясения и сопровождающие их цунами, которые случаются, когда разломная порода резко отталкивает океан со своего пути.
Фактически, этот регион представляет собой самую большую геофизическую опасность для континентальной части Соединенных Штатов; землетрясения, происходящие здесь, могут быть в сотни раз более разрушительными, чем даже сильное землетрясение в разломе Сан-Андреас. Неудивительно, что ученые заинтересованы в том, чтобы как можно больше узнать о плите Хуана де Фука.
Эта микроплита «рождена» всего в 300 милях от побережья, на большом расстоянии от подводных вулканов, которые производят новую кору из расплава, образовавшегося глубоко внизу. Являясь частью глобальной системы срединно-океанических хребтов, окружающих планету, эти регионы формируют 70 процентов тектонических плит Земли. Однако, поскольку цепи вулканов лежат более чем в миле под поверхностью моря, ученые знают о них на удивление мало.
Геофизик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Закари Эйлон и его соавтор Джефф Аберс из Корнельского университета провели новое исследование, используя новую методику измерения, которая выявила сильный сигнал сейсмического затухания или потери энергии на срединно-океаническом хребте. где создана плита Хуана де Фука. Данные затухания, полученные исследователями, показывают, что расплавленная порода здесь находится даже глубже в недрах Земли, чем считали ученые ранее. Это, в свою очередь, помогает ученым понять процессы, посредством которых строятся тектонические плиты Земли, а также глубокое проникновение вулканических систем. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.
«У нас никогда раньше не было возможности измерить затухание таким способом на срединно-океаническом хребте, и величина сигнала говорит нам о том, что его нельзя объяснить мелководной структурой», - сказал Эйлон, исследователь. доцент кафедры наук о Земле UCSB. «То, что там внизу вызывает потерю всей этой сейсмической энергии, простирается очень глубоко, по крайней мере, на 200 километров под поверхностью. Это неожиданно, потому что мы думаем о процессах, которые вызывают это - особенно эффект таяния под поверхностью - как мелководье, ограниченное 60 км или меньше."
По расчетам Эйлона, узкая полоса под срединно-океаническим хребтом, где извергаются горячие породы, образуя плиту Хуан-де-Фука, имеет очень высокое затухание. Фактически, его уровни настолько высоки, насколько ученые видели где-либо на планете. Его результаты также предполагают, что плита остывает быстрее, чем ожидалось, что влияет на трение в зоне столкновения и результирующий размер любого потенциального мегаземлетрясения.
Сейсмические волны начинаются при землетрясении и расходятся от него. Рассеиваясь, они теряют энергию. Часть этих потерь происходит просто из-за растекания, но другой параметр также влияет на потери энергии. По словам Эйлона, названный фактором качества, он, по сути, описывает, насколько мягкая Земля. Он использовал аналогию с колоколом, чтобы объяснить, как работает добротность.
«Если бы я дал вам хорошо сделанный колокол, и вы ударили бы в него один раз, он бы звонил долго», - объяснил он. «Это потому, что очень мало энергии теряется при каждом колебании во время звонка колокола. Это очень низкое затухание, очень высокое качество. быстро. Это сильное затухание, низкое качество."
Эйлон наблюдал за тем, как разные частоты сейсмических волн затухают с разной скоростью. «Мы смотрели не только на то, сколько энергии теряется, но и на то, насколько разные частоты задерживаются», - пояснил он.«Этот новый, более надежный способ измерения затухания является прорывом, который можно применять в других системах по всему миру.
«Затухание очень сложно измерить, поэтому многие люди его игнорируют», - добавила Эйлон. «Но это дает нам огромное количество новой информации о недрах Земли, которую иначе мы бы не получили».
В следующем году Eilon примет участие в международных усилиях по оснащению больших неизведанных участков Тихого океана с помощью донных сейсмометров. Как только эти данные будут собраны, он применит методы, которые он разработал на «Хуан де Фука», в надежде узнать больше о том, что находится под морским дном в старых океанах, где были измерены таинственные колебания гравитационного поля Земли.
«Эти новые данные об океанском дне, которые действительно являются результатом технологических достижений в области приборостроения, дадут нам новые возможности видеть сквозь океанское дно», - сказал Эйлон.«Это огромно, потому что 70 процентов поверхности Земли покрыто водой, и мы в значительной степени были слепы к этому - до сих пор.
«Проект Тихоокеанского Северо-Запада был невероятно амбициозным общественным экспериментом, - сказал он. «Только представьте, что мы узнаем, когда начнем размещать эти инструменты в других местах».