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Fehler, der das Erdbeben in Japan 2011 verursachte, ist dünn und rutschig | Wissenschaft

Das Erdbeben der Stärke 9,0 in Tohoku-Oki, das Japan am 11. März 2011 erschütterte, mehr als 15.000 Menschen tötete und einen verheerenden Tsunami auslöste, den die Nation darstellt nation arbeite immer noch daran, mich davon zu erholen , brachte viele beunruhigende Fragen auf. Was hat zum Beispiel ein so starkes Erdbeben möglich gemacht und könnte es in Japan oder anderswo noch einmal passieren?

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Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern, die meilenweit unter dem Pazifischen Ozean und in die Erdbebenverwerfung gebohrt hat, hat jetzt Antworten auf diese Fragen und berichtet über ihre Ergebnisse in einer Trio von Papiere heute veröffentlicht in Wissenschaft .

Das Epizentrum des Bebens von 2011 lag in einem ungewöhnlicher Ort , etwa 130 Kilometer östlich von Sendai, Japan, direkt vor der Nordküste dieser Nation. In diesem Bereich, einer Subduktionszone, taucht die pazifische Platte unter die eurasische Platte. Hier sind starke Erdbeben möglich, aber Wissenschaftler hatten nicht gedacht, dass es genug Energie gibt, um ein Erdbeben größer als 7,5 zu erzeugen. Sie lagen falsch, und sie waren daran interessiert, mehr darüber herauszufinden, was den Fehler dazu befähigt hat, ein so großes Beben zu erzeugen.





Das Epizentrum des Erdbebens von Tohoku-Oki im Jahr 2011 lag vor der Ostküste Nordjapans. Bild über USGS

Etwas mehr als ein Jahr nach dem Erdbeben ist das Tiefseebohrschiff Chikyu wurde mit der Mission beauftragt, in die Verwerfung vor der japanischen Küste zu bohren und ein Temperaturobservatorium zu installieren. Durch die Messung der Temperatur einer Verwerfung nach einem Erdbeben können Wissenschaftler messen, wie viel Energie bei dem Beben freigesetzt wurde, und die Reibung einer Verwerfung berechnen – wie leicht die Gesteine ​​aneinander reiben.



Eine Möglichkeit, die Reibung dieser großen Blöcke zu betrachten, besteht darin, sie mit Langlaufskiern auf Schnee zu vergleichen, sagte Robert Harris, Co-Autor der Studie und Geophysiker an der Oregon State University, in a Aussage . Im Ruhezustand haften die Skier am Schnee und es braucht eine gewisse Kraft, um sie ins Rutschen zu bringen. Sobald Sie dies tun, erzeugt die Bewegung des Skis Wärme und es wird viel weniger Kraft benötigt, um die Bewegung fortzusetzen…. Das gleiche passiert bei einem Erdbeben.

Es war schwierig, diese Temperaturmessung zu bekommen. Das Chikyu Das Team musste 850 Meter in den Meeresboden bohren, der selbst 6.900 Meter unter der Meeresoberfläche lag. Sie hatten damit umgehen schlechtes Wetter, und der Fehler selbst verlagerte sich immer noch und gefährdete die Instrumente.

Die mühsame Arbeit zahlte sich jedoch aus und ergab eine Restwärme des Erdbebens, aus der die Wissenschaftler die sehr geringe Reibung der Verwerfung berechnen konnten. Fazit: Die Tohoku-Verwerfung ist rutschiger als erwartet, sagte Emily Brodsky, Mitautorin der Studie und Geophysikerin an der University of California, Santa Cruz, in einem anderen Aussage .



Die rutschige Natur der Verwerfung hilft, einige Merkmale des Bebens von 2011 zu erklären. Die Verwerfung rutschte um beispiellose 50 Meter ab und der Bruch, der tief unter der Erde begann, erreichte die Oberfläche, wo er eine plötzliche Störung im Ozean verursachte und den Tsunami auslöste.

Die Bohr- und Labortests haben auch eine weitere Eigenschaft des Fehlers ergeben, die ihn so gefährlich machte. Die geringe Reibung ist auf das unglaublich feine Tonsediment innerhalb der Verwerfung zurückzuführen. Es ist der rutschigste Ton, den man sich vorstellen kann, sagte Christie Rowe, Mitautorin der Studie und Geologe an der McGill University, in einem Aussage . Wenn man es zwischen den Fingern reibt, fühlt es sich an wie ein Gleitmittel. Übrigens ist auch der Bereich zwischen der pazifischen und der eurasischen Platte, der Rutschen erfährt, mit weniger als fünf Metern Durchmesser sehr dünn, was ihn zur dünnsten bekannten Verwerfungszone auf dem Planeten machen würde.

Die Messung des thermischen Signals des Erdbebens war eine Premiere für die Wissenschaft. Es war eine große Leistung, sagte Harris, aber es gibt noch vieles, was wir noch nicht wissen. Forscher wissen beispielsweise noch nicht, wie verallgemeinerbar diese Ergebnisse auf andere Subduktionszonen auf der ganzen Welt sind oder welche Auswirkungen die geringen Verwerfungszonen auf die Erdbebengefahr haben. Nichtsdestotrotz deuten die Bohrergebnisse darauf hin, dass der flache Megathrust am Japan Trench besondere Merkmale aufweist, die in vielen anderen Subduktionszonen nicht zu sehen sind, Kelin Wang von Natural Resources Canada und Masataka Kinoshita von der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology – der Agentur, die operiert das Chikyu —geschrieben in einer begleitenden Perspektiven Artikel .

Ähnliche Bedingungen mögen selten sein, aber sie existieren an einigen Orten des Nordpazifiks, wie der Kamtschatka-Halbinsel in Russland und den Aleuten in Alaska, bemerkt Rowe.Tiefseebohrungen zeigen, dass diese Regionen denselben normalerweise schlüpfrigen Ton aufweisen, der abgesenkt wurde die Reibung im Japan-Fehler.

Aber die Tatsache, dass die ungewöhnlichen Umstände des Japan-Fehlers selten sind, sollte Wissenschaftler oder die Öffentlichkeit nicht beruhigen, sagen Wang und Kinoshita. Ein so großer, flacher Schlupf ist nicht notwendig, damit sich ein verheerender Tsunami bildet, und es war auch nicht der Grund für die 2010 Tsunami in Chile die 370.000 Häuser zerstörte oder die 2004 Tsunami im Indischen Ozean das tötete fast 230.000 Menschen. 'Es ist schwer zu sagen, wie verallgemeinerbar diese Ergebnisse sind, bis wir uns andere Fehler ansehen', fügte Brodsky hinzu. 'Aber dies legt den Grundstein für ein besseres Verständnis von Erdbeben und letztendlich für eine bessere Fähigkeit, Erdbebengefahren zu erkennen.'

Das Epizentrum des Erdbebens von Tohoku-Oki im Jahr 2011 lag vor der Ostküste Nordjapans.

Das Epizentrum des Erdbebens von Tohoku-Oki im Jahr 2011 lag vor der Ostküste Nordjapans.(Bild über USGS)

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Das Erdbeben der Stärke 9,0 in Tohoku-Oki, das Japan am 11. März 2011 erschütterte, mehr als 15.000 Menschen tötete und einen verheerenden Tsunami auslöste, von dem sich die Nation noch immer erholt, hat viele beunruhigende Fragen aufgeworfen. Was hat zum Beispiel ein so starkes Erdbeben möglich gemacht und könnte es in Japan oder anderswo noch einmal passieren? Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern, die Meilen unter dem Pazifischen Ozean und in die Erdbebenverwerfung gebohrt haben, hat jetzt Antworten auf diese Fragen und berichtet über ihre Ergebnisse in einem Trio von heute in Science veröffentlichten Artikeln. Das Epizentrum des Bebens von 2011 befand sich an einem ungewöhnlichen Ort, etwa 130 Kilometer östlich von Sendai, Japan, direkt vor der Nordküste dieses Landes. In diesem Bereich, einer Subduktionszone, taucht die pazifische Platte unter die eurasische Platte. Hier sind starke Erdbeben möglich, aber Wissenschaftler hatten nicht gedacht, dass es genug Energie gibt, um ein Erdbeben größer als 7,5 zu erzeugen. Sie lagen falsch, und sie waren daran interessiert, mehr darüber herauszufinden, was den Fehler dazu befähigt hat, ein so großes Beben zu erzeugen. Das Epizentrum des Erdbebens von Tohoku-Oki im Jahr 2011 lag vor der Ostküste Nordjapans. Bild via USGS Etwas mehr als ein Jahr nach dem Erdbeben wurde das Tiefseebohrschiff Chikyu mit der Mission beauftragt, die Verwerfung vor der japanischen Küste zu durchbohren und ein Temperaturobservatorium zu installieren. Durch die Messung der Temperatur einer Verwerfung nach einem Erdbeben können Wissenschaftler messen, wie viel Energie bei dem Beben freigesetzt wurde, und die Reibung einer Verwerfung berechnen – wie leicht die Gesteine ​​aneinander reiben. Eine Möglichkeit, die Reibung dieser großen Blöcke zu betrachten, besteht darin, sie mit Langlaufskiern auf Schnee zu vergleichen, sagte Robert Harris, Co-Autor der Studie und Geophysiker an der Oregon State University, in einer Erklärung. Im Ruhezustand haften die Skier am Schnee und es braucht eine gewisse Kraft, um sie ins Rutschen zu bringen. Sobald Sie dies tun, erzeugt die Bewegung des Skis Wärme und es wird viel weniger Kraft benötigt, um die Bewegung fortzusetzen…. Das gleiche passiert bei einem Erdbeben. Es war schwierig, diese Temperaturmessung zu bekommen. Das Chikyu-Team musste 850 Meter in den Meeresboden bohren, der selbst 6.900 Meter unter der Meeresoberfläche lag. Sie hatten mit schlechtem Wetter zu kämpfen, und der Fehler selbst verlagerte sich immer noch und gefährdete die Instrumente. Die mühsame Arbeit zahlte sich jedoch aus und ergab eine Restwärme des Erdbebens, aus der die Wissenschaftler die sehr geringe Reibung der Verwerfung berechnen konnten. Fazit: Die Tohoku-Verwerfung ist rutschiger als erwartet, sagte Emily Brodsky, Mitautorin der Studie und Geophysikerin an der University of California, Santa Cruz, in einer anderen Erklärung. Die rutschige Natur der Verwerfung hilft, einige Merkmale des Bebens von 2011 zu erklären. Die Verwerfung rutschte um beispiellose 50 Meter ab und der Bruch, der tief unter der Erde begann, erreichte die Oberfläche, wo er eine plötzliche Störung im Ozean verursachte und den Tsunami auslöste. Die Bohr- und Labortests haben auch eine weitere Eigenschaft des Fehlers ergeben, die ihn so gefährlich gemacht hat. Die geringe Reibung ist auf das unglaublich feine Tonsediment innerhalb der Verwerfung zurückzuführen. Es ist der rutschigste Ton, den man sich vorstellen kann, sagte Christie Rowe, Mitautorin der Studie und Geologe an der McGill University, in einer Erklärung. Wenn man es zwischen den Fingern reibt, fühlt es sich an wie ein Gleitmittel. Übrigens ist auch der Bereich zwischen der pazifischen und der eurasischen Platte, der Rutschen erfährt, mit weniger als fünf Metern Durchmesser sehr dünn, was ihn zur dünnsten bekannten Verwerfungszone auf dem Planeten machen würde. Die Messung des thermischen Signals des Erdbebens war eine Premiere für die Wissenschaft. Es war eine große Leistung, sagte Harris, aber es gibt noch vieles, was wir noch nicht wissen. Forscher wissen beispielsweise noch nicht, wie verallgemeinerbar diese Ergebnisse auf andere Subduktionszonen auf der ganzen Welt sind oder welche Auswirkungen die geringen Verwerfungszonen auf die Erdbebengefahr haben. Nichtsdestotrotz deuten die Bohrergebnisse darauf hin, dass der flache Megathrust am Japan Trench besondere Merkmale aufweist, die in vielen anderen Subduktionszonen nicht zu sehen sind, Kelin Wang von Natural Resources Canada und Masataka Kinoshita von der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology – der Agentur, die operiert der Chikyu – schrieb in einem begleitenden Perspectives-Artikel. Ähnliche Bedingungen mögen selten sein, aber sie existieren an einigen Orten des Nordpazifiks, wie der Kamtschatka-Halbinsel in Russland und den Aleuten in Alaska, bemerkt Rowe.Tiefseebohrungen zeigen, dass diese Regionen denselben normalerweise schlüpfrigen Ton aufweisen, der abgesenkt wurde die Reibung im Japan-Fehler. Aber die Tatsache, dass die ungewöhnlichen Umstände des Japan-Fehlers selten sind, sollte Wissenschaftler oder die Öffentlichkeit nicht beruhigen, sagen Wang und Kinoshita. Ein so großer, flacher Schlupf ist nicht notwendig, damit sich ein verheerender Tsunami bildet, und es war weder der Tsunami in Chile 2010, der 370.000 Häuser zerstörte, noch der Tsunami im Indischen Ozean 2004, der fast 230.000 Menschen tötete. 'Es ist schwer zu sagen, wie verallgemeinerbar diese Ergebnisse sind, bis wir uns andere Fehler ansehen', fügte Brodsky hinzu. 'Aber dies legt den Grundstein für ein besseres Verständnis von Erdbeben und letztendlich für eine bessere Fähigkeit, Erdbebengefahren zu erkennen.'





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