11. ožujka 2011., potres magnitude 9, 0 potresao je Japan gotovo šest minuta što je izazvalo cunami i nuklearnu katastrofu u kojoj je kolektivno poginulo gotovo 20 000 ljudi. Ali ispod površine tektonske ploče kraj istočne obale Japana tiho su se počele premještati mnogo prije nego što je počelo potresanje. U veljači 2011., dva tiše potresa počela su polako puzati japanskim rovom prema mjestu gdje će mjesec dana kasnije izbiti masivni potres megatrusta.
Povezani sadržaj
- Geologija koja stoji iza italijanskog katastrofalnog potresa
- Seizmičke usporavanja mogu upozoriti na predstojeće zemljotrese
Ti čudni, tihi potresi nazivaju se sporim događajima proklizavanja ili sporim potresima - kišobran je izraz za spektar prigušenih pomicanja i tresenja koji se događaju na granici između tektonskih ploča. Otkriveni tek u posljednjih 20 godina, spori potresi i dalje su seizmička zagonetka. Oni mogu pomicati tektonske ploče veće ili veće od potresa magnitude 7. Ali dok redoviti potres iznenada oslobađa seizmičke valove koji mogu srušiti zgrade, polagani potres traje danima, mjesecima, ponekad čak i godinama - a ljudi u blizini nikada ništa ne osjete.
Smatra se da su ovi neprimjetni šumovi prethodili masovnim potresima koji su prolazili kroz Japan, Meksiko i Čile - ali ne znamo jesu li usporeni potresi pokrenuli masivne temblore ili čak kako se oni odnose prema svojim bržim, opasnijim kolegama. Dešifriranje vremena, gdje i zašto spori potresi mogu nam pomoći da razumijemo najopasnije zone rasjedanja na našem planetu - i, možda, čak i da nam pomognu prognozirati razorne potresa i tsunamija prije nego što se riješe.
"To je prava misterija", kaže Heidi Houston, geofizičarka sa Sveučilišta u Washingtonu u Seattlu. "Desetljećima smo proučavali redovne potrese i neke stvari smo shvatili oko njih - i tada se taj proces odvija i u određenim je aspektima isti, a u nekim drugim aspektima vrlo različit."
Ugradnja senzora za nadgledanje suptilnih kretanja zemlje. (Ljubaznošću Herb Dragert) Prije kraja 1990-ih, geoznanstvenici su shvatili kako se slagalice tektonskih ploča koje pokrivaju Zemljinu površinu kreću i spajaju. Pretpostavili su da dok jedna ploča Zemljine kore klizi pored druge, ploče se neprestano puze jedno pokraj drugog ili se zaglave, gomilajući stres sve dok se eksplozivno ne oslobode u potresu koji se trza iz zone raspada.
No, započinjući oko novog tisućljeća, buka znanstvenih publikacija opisala je novu klasu ponavljajućih i raširenih sporih potresa primjećenih na suprotnim rubovima Tihog oceana.
Prvo izvješće o jasno definiranom sporom događaju proklizavanja stiglo je iz zone subdukcije Cascadia koju formira ploča Juan de Fuca koja se gura ispod ploče Sjeverne Amerike od sjeverne Kalifornije do otoka Vancouver. Tamo su regije udaljene oko 20 milja ispod površine ublažene dubinom i visokim temperaturama i glatko kliziju jedna pokraj druge. Ali plići, lomljivi dijelovi kliznih tektonskih ploča mogu se složiti dok se zaglavljeno područje ne raspadne u divovskom megatrustu. Cascadia nije započela velikan potresa još od 1700-ih, ali tutnjave u seizmičkoj zajednici sugeriraju da dolazi sljedeći veliki.
Godine 1999. geofizičar Herb Dragert s Kanadskog geološkog zavoda primijetio je da se neke stanice za neprekidno nadgledanje GPS-a na južnom otoku Vancouver i na Olimpijskom poluotoku ponašaju neobično. Sedam njih je tijekom nekoliko tjedana skakalo otprilike četvrtinu inča u suprotnom smjeru od normalnog kretanja ploče. Ovakav skok unatrag ono što biste očekivali u potresu - ali nije se vidjelo drhtanje.
"Herb je u početku bio vrlo zabrinut - mislio je da nešto nije u redu s podacima", kaže Kelin Wang, znanstvenik iz Kanaloškog zavoda za geologiju, koji je zajedno s Dragertom i geologom Thomasom Jamesom radio na dešifriranju ove zagonetke. "Pokušao je sve da se dokaže krivo, a sve nije uspjelo."
To je zato što s podacima nije bilo ništa loše. Tim je ubrzo shvatio da vide pločicu Sjeverne Amerike i ploču Juan de Fuca kako lagano klize kao krpe na mjestu gdje su ih ostali netaknuti. Na 18 do 24 milje ispod površine, ovi zakrpljeni flasteri bili su iznad područja visoke temperature, visokog pritiska, gdje ploče glatko klize, ali ispod zaključanih dijelova zone subdukcije, koji stvaraju potres. I ispada da ljepljiva, međuprostorna zona klizi po rasporedu, otprilike svakih 14 mjeseci.
Otprilike u isto vrijeme, preko Tihog oceana, seizmolog s Nacionalnim istraživačkim institutom za znanost o Zemlji i sprječavanje katastrofa primijetio je vibracije niskih frekvencija koje se periodično šire od seizmometra do seizmometra kroz područje subdukcije Nankai Trough na jugozapadu Japana. Kazushige Obara, koji je sada na tokijskom Sveučilištu za istraživanje zemljotresa, uočio je da su ovi tutnjavi započeli 21 milju ispod površine i mogli su trajati danima, nalik tremoru koji prati erupcije vulkana - ali to nije bilo vulkansko područje.
Kad su se Obara i Dragert sastali na konferenciji, shvatili su da događaji sporog proklizavanja koje je Dragert otkrio GPS-om i ne-vulkansko drhtanje koje je Obara pokupila na seizmometrima mogu biti znakovi istog tipa neprimjetnog pomicanja ploča u zonama subdukcije.
"Bio sam pogođen njihovim sličnim vremenskim trajanjem, identičnim usklađivanjem s udarcem njihovih pripadajućih zona subdukcije, sličnim dubinama pojavljivanja", kaže Dragert u e-poruci.
Pa kad se Dragert vratio u Kanadu, njegov kolega Garry Rogers, sada umirovljeni seizmolog koji je radio s Dragertom u Kanadskom geološkom zavodu, lovio je kroz kutije starih seizmograma kako bi pokušao prepoznati valni oblik trema. Pronašli su ga svaki put kada su GPS jedinice zabilježile događaj sporog proklizavanja.
"Dlačice su mi stajale na vratu", kaže Rogers. "Bio je to vrlo uzbudljiv dan."
Ubrzo nakon toga, Obara je uskladio tremu koju je vidio u Japanu. Sada znamo da postoje različite vrste sporih potresa koji se mogu dogoditi sa ili bez treme, na različitim dubinama i za različita trajanja. Tiho su kliznuli kroz zone subdukcije kraj obala Aljaske, Kostarike, Meksika, Novog Zelanda, pa čak i kroz vertikalno sučelje ploče San Andreas Fault, i to sve bez otkrivanja (osim ako ste satelit ili seizmometar).
"Stvarno nismo imali pojma da postoji čitav ovaj bogat spektar i obitelj događaja promašaja", kaže Laura Wallace, geofizičarka sa Sveučilišta u Teksasu u Austinu koja proučava sporo potres na obali Novog Zelanda. „Doista je preobraženo naše razumijevanje ponašanja na granicama ploče i načina kretanja ploče. Prilično velika stvar. "
Novi Zeland i morsko dno. Hikurangi rov je južno od tamnoplavog rova (Kermadec-ov rov) u gornjoj sredini ove slike. (Sandwell & Smith (1997), Stagpoole (2002)) Ali istraživanje ovog bogatog spektra događaja sporih proklizavanja predstavlja izazov - dijelom zato što su tako suptilni, a dijelom zato što su uglavnom nepristupačni.
"Prokleto je teško pogledati nešto što je duboko u Zemlji", kaže Rogers. Pogotovo ako je nešto također duboko pod morem, poput sporog proklizavanja koji pomiče rov Hikurangi s istočne obale sjevernog otoka Novog Zelanda do nekoliko centimetara svakih nekoliko godina.
Tako je 2014. Wallace postao kreativan. Vodila je razmještanje mreže podvodnih mjerača tlaka kako bi otkrila bilo koji okomiti pomak morskog dna koji bi mogao signalizirati događaj sporog proklizavanja. Isključila je točno: Mjerači tlaka otkrili su da se dno oceana pod njima diže gore-dolje, a Wallace i njezin tim izračunali su da znače da su se ploče prevrnule oko 4 do 8 inča u rasponu od nekoliko tjedana. Za razliku od sporih proklizavanja koji se događaju duboko ispod površine u Kaskadiji i Japanu, ovi klizači nastali su tek 2, 5 do 4 milje ispod morskog dna - što znači da se spori zemljotresi mogu dogoditi u dubinama i pod uvjetima daleko drugačijim od onih koji su bili izvorno otkriven u.
Štoviše, dio rova u kojem su Wallaceovi manometri uhvatili klizanje bio je isti dio koji je 1947. stvorio dva cunamija koji su rušili kućicu, dva čovjeka bacili u unutrašnjost i nekako nikoga ubili.
"Ako možemo shvatiti taj odnos između sporih događaja proklizavanja i štetnih zemljotresa na subdukcijskim zonama, na kraju bismo te stvari mogli upotrijebiti na predviđan način", kaže ona.
Ali prvo, moramo poboljšati njihovo otkrivanje i praćenje, a to upravo pokušava i Demian Saffer na Državnom sveučilištu Pennsylvania. Tijekom proteklih šest godina, radio je sa znanstvenicima u Japanu i Njemačkoj na postavljanju dviju bušotina za bušotine - u osnovi, zbirke instrumenata zapečaćenih u bušotinske rupe duboko ispod morskog dna u blizini rova Nankai na jugozapadu Japana - mjesto gdje je Obara prvi put otkrio tremor,
Iz tih opservatorija bušotina, kao i podataka prikupljenih morskom mrežom senzora, njegov je tim prikupio preliminarne dokaze o sporim proklizavanjima koja se podudaraju sa rojevima malih potresa niske frekvencije. Saffer sumnja da ovi spori spori proklizavanja mogu otpuštati naprezanje na granici ploče koja bi se u protivnom mogla srušiti u katastrofalnom potresu.
Ovaj fenomen uspoređuje s kliznom spojkom koja stvara malo stresa, ali tada propadne svakih nekoliko mjeseci do godina. "Ono što viđamo je vrlo preliminarno, ali vidimo naznake prilično uobičajenih sporih događaja koji, čini se, oslobađaju stres na granici ploče, što je nekako cool", kaže on. On će predstaviti ove rezultate na sastanku Američke geofizičke unije ove jeseni.
Istraživači pronalaze paket podvodnih senzora koji su pratili sporo spuštanje s obale Novog Zelanda. (Ljubaznošću Erin Todd na Sveučilištu Kalifornija u Santa Cruzu) Wallace, Saffer i veliki međunarodni tim znanstvenika trenutno planiraju ekspediciju za 2018. godinu kako bi se izbušili u rovu Hikurangi radi postavljanja sličnih opservatorija. I dok buše vrtove u oceansku koritu, planiraju prikupiti uzorke stijena koje čine tektonske ploče kako bi shvatili o čemu se radi u mineralima i tekućinama u zoni subdukcije, što omogućava usporeno proklizavanje.
"Postoji puno teorija o tome koji bi tipovi fizičkih stanja mogli dovesti do takvog ponašanja u sporoj klizi", objašnjava Wallace. Ona kaže da je jedno od najpopularnijih ono što višak tekućine unutar kvara oštećuje i omogućuje mu lakše klizanje. "Ali to još uvijek zapravo ne razumijemo", dodaje ona.
Tamo gdje je sve počelo, na području subdukcije Cascadia, University of Washington Heidi Houston također radi na razumijevanju osnovnih mehanizama koji stoje u osnovi sporih potresa. "Koji ih procesi usporavaju?", Kaže Houston. "To je središnja misterija njih."
Houston je nedavno otkrio da, dok buka tutnjava ispod područja rasjeda, sile mogu biti svakodnevne jer ih plima može ojačati. Ona nastavlja istraživati kako dubina, tlak tekućine i minerali pohranjeni na granici između tektonskih ploča mijenjaju svojstva sporih potresa.
Kao i drugi seizmolozi, geoznanstvenici i geofizičari koji gravitiraju sporim potresima otkad su otkriveni, uzbuđenje onoga što ostaje nepoznato motivira Houston - kao i mogućnost da razumijevanje sporih potresa jednog dana može nam dati uvid u smrtonosne potresa.
"Provodila sam vrijeme svog života proučavajući ovaj proces", kaže ona.
