Их метод сочетает в себе традиционное «акустическое картографирование» с более новым методом, называемым «полная инверсия формы волны». Они обнаружили, что их новый метод улучшил их обзор горных пород вдоль линии разлома - разрыва в земной коре - у восточного побережья Северного острова Новой Зеландии.
Исследователи надеются, что их более четкое представление о скалах вокруг этих линий разломов, движение которых может вызвать землетрясения и последующие цунами, поможет им лучше понять, почему происходят такие события.
Ведущий автор Мелисса Грей из Департамента наук о Земле и инженерии Имперского колледжа Лондона сказала: «Теперь мы можем сканировать подводные камни, чтобы более подробно увидеть их свойства. Надеюсь, это поможет нам лучше понять, как происходят землетрясения и цунами».
Сокровищница
Недалеко от побережья Северного острова Новой Зеландии край Тихоокеанской тектонической плиты уходит под край Австралийской плиты - область, известную как зона субдукции Хикуранги.
Субдукция относится к тому, когда две плиты движутся друг против друга, создавая давление, которое в конечном итоге приводит к тому, что одна плита внезапно «проскальзывает» под другую. Это внезапное скольжение может вызвать землетрясения, которые, в свою очередь, вызывают цунами, если происходят под водой.
Однако субдукция может также вызывать тихие землетрясения, известные как события «медленного скольжения», при которых высвобождается такое же количество энергии, как и при обычном землетрясении, но в течение гораздо более длительного периода времени.
Случаи медленного скольжения часто остаются незамеченными и не причиняют ущерба, но авторы этого нового отчета говорят, что их изучение может стать «сокровищницей» информации. Мелисса сказала: «Наш новый способ изучения событий с медленным скольжением может открыть сокровищницу подсказок о том, как происходят более крупные и разрушительные землетрясения».
Ультразвуковые изображения зоны субдукции до (слева) и после (посередине и справа) была использована двухмерная инверсия сигналов. На фотографиях «после» зона показана с более мелкими деталями и более высоким разрешением.
Затруднительное положение с землетрясением
Современные методы картографирования горных пород используют звуковые волны для построения картин того, как выглядят горные породы на глубине многих километров под землей, а также для выявления того, насколько они пористы и тверды и сколько жидкости и газа они могут содержать. Эта информация помогает ученым оценить, как горные породы могут вести себя при нарастании напряжения, и насколько сильным будет сотрясение при землетрясении.
Теперь Мелисса вместе с доктором Ребеккой Белл из Imperial и профессором Джоанной Морган подключили текущую информацию о звуковых волнах к методу визуализации, называемому полной инверсией формы волны.
Этот метод помог им нарисовать картину зоны разлома Хикуранги с беспрецедентной детализацией. Они также зафиксировали неглубокие разломы, которые вызвали большое цунами в Гисборне в 1947 году - пример большого цунами, вызванного относительно небольшим медленным землетрясением..
Метод основан на концепции «акустического картографирования», когда звуковые волны посылаются с лодки на поверхность океана на морское дно и на километры вглубь земной коры. Количество времени, которое требуется волнам, чтобы отразиться от различных слоев горных пород и вернуться к лодке, зафиксированное подводными микрофонами, буксируемыми за лодкой, говорит ученым о расстоянии до морского дна и слоев горных пород, а также о вероятном составе скалы.
Исследователи объединили данные акустического картографирования с методом полной инверсии формы волны. Это преобразовывало звуковые волны в более подробные карты морского дна и горных пород с более высоким разрешением.
Чтобы проверить точность своих данных, авторы сравнили свои модели свойств горных пород, нанесенные на карту с помощью инверсии, с образцами, полученными в результате бурения в рамках Международной программы исследования океана. Они обнаружили, что модели и реальные данные совпадают, что указывает на то, что метод точен и надежен и может предоставить больше информации, чем существующие методы бурения.
Соавтор исследования доктор Белл сказал: «Мы можем использовать это для изучения районов Новой Зеландии и остального мира, подверженных землетрясениям и цунами».
Далее они будут работать над нанесением на карту той самой точки, в которой два края тектонических плит соприкасаются на глубине 10-15 километров.
Д-р Белл добавил: «Хотя раньше никто не видел подобных линий разломов в таком масштабе, мы до сих пор не знаем свойств границы плиты Хикуранги на глубине, где происходят медленные сдвиги».
"В конце концов, мы хотим понять, почему одни оползни вызывают разрушительные землетрясения, а другие нет."