A 2011. március 11-én Japánban bekövetkezett 9,0-es erősségű Tohoku-Oki földrengés, amely több mint 15 000 ember halálát okozta, és pusztító cunamit váltott ki, amelyből a nemzet még mindig próbál felépülni, sok aggasztó kérdést vetett fel. Például, mi tette lehetővé egy ilyen erős földrengést, és megismétlődhet-e Japánban vagy máshol?
Egy nemzetközi tudóscsoport, amely mérföldeket fúrt a Csendes-óceán alatt és a földrengés törésvonalában, most már választ tud adni ezekre a kérdésekre, és eredményeikről a Science folyóiratban ma megjelent három tanulmányban számolnak be.
A 2011-es rengés epicentruma egy szokatlan helyen volt, a japán Szendai városától mintegy 130 kilométerre keletre, az ország északi partjainál. Ezen a területen, egy szubdukciós zónában a csendes-óceáni lemez az eurázsiai lemez alá merül. Itt erős földrengések lehetségesek, de a tudósok nem gondolták, hogy elegendő energia állna rendelkezésre egy 7,5-es erősségűnél nagyobb földrengés létrehozásához. Tévedtek, és azóta is érdekli őket, hogy többet tudjanak meg arról, hogy mitől volt képes a törés ekkora rengést produkálni.
A 2011-es Tohoku-Oki földrengés epicentruma Japán északi partjainál, a keleti partoknál volt. Image via USGS
Kicsivel több mint egy évvel a földrengés után a Chikyu mélytengeri fúróhajót bízták meg azzal a feladattal, hogy fúrjon a japán partoknál lévő törésbe, és telepítsen egy hőmérséklet-megfigyelő berendezést. A földrengés utáni törés hőmérsékletének mérésével a tudósok meg tudják mérni, hogy mennyi energia szabadult fel a rengés során, és ki tudják számítani a törés súrlódását, hogy a kőzetek milyen könnyen súrlódnak egymáshoz.
“Az egyik módja annak, hogy megnézzük ezeknek a nagy tömböknek a súrlódását, hogy összehasonlítjuk őket sífutó sílécekkel a havon” – mondta Robert Harris, a tanulmány társszerzője, az Oregoni Állami Egyetem geofizikusa egy nyilatkozatban. “Nyugalmi állapotban a sílécek a hóhoz tapadnak, és bizonyos erő kell ahhoz, hogy megcsússzanak. Ha ez megtörtént, a síléc mozgása hőt termel, és sokkal kevesebb erőre van szükség a mozgás folytatásához….. Ugyanez történik egy földrengésnél is.”
A hőmérsékletmérés elérése trükkös volt. A Chikyu csapatának 850 méter mélyre kellett fúrnia a tengerfenékbe, amely maga 6900 méterrel az óceán felszíne alatt volt. Meg kellett küzdeniük a rossz időjárással, és maga a törés még mindig elmozdult, ami veszélyeztette a műszereket.
A nehéz munka azonban kifizetődött, és kimutatta a földrengésből származó maradék hőt, amiből a tudósok ki tudták számítani a törés súrlódását, ami nagyon alacsony volt. A lényeg: “A Tohoku-törés csúszósabb, mint bárki is gondolta volna” – mondta egy másik nyilatkozatában Emily Brodsky, a tanulmány társszerzője, a Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetem geofizikusa.
A törés csúszós jellege segít megmagyarázni a 2011-es rengés néhány jellemzőjét. A törés soha nem látott 50 métert csúszott, és a szakadás, amely mélyen a föld alatt kezdődött, elérte a felszínt, ahol hirtelen zavart okozott az óceánban, és elindította a cunamit.
A fúrások és a laboratóriumi vizsgálatok a törés egy másik jellemzőjét is feltárták, amely annyira veszélyessé tette. Az alacsony súrlódás a törésen belüli hihetetlenül finom agyagos üledéknek tulajdonítható. “Ez a legcsúszósabb agyag, amit el lehet képzelni” – mondta Christie Rowe, a tanulmány társszerzője, a McGill Egyetem geológusa egy nyilatkozatban. “Ha megdörzsöljük az ujjaink között, olyan érzés, mint egy kenőanyag.” Egyébként a Csendes-óceáni és az Eurázsiai-lemez közötti terület, ahol csúszás tapasztalható, szintén nagyon vékony, kevesebb mint öt méter átmérőjű, ami a legvékonyabb ismert törésvonal lenne a bolygón.
A földrengés hőjelének mérése első alkalom volt a tudomány számára. “Nagy eredmény volt” – mondta Harris – “de még mindig sok mindent nem tudunk”. A kutatók például még nem tudják, hogy ezek az eredmények mennyire általánosíthatók a világ más szubdukciós zónáira, vagy hogy a törészónák vékonysága milyen hatással van a földrengésveszélyre. Mindazonáltal a fúrások eredményei “azt sugallják, hogy a Japán-árok sekély megatörése olyan különleges tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek sok más szubdukciós zónában nem figyelhetők meg” – írta Kelin Wang, a Natural Resources Canada munkatársa és Masataka Kinoshita, a Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology – a Chikyu-t üzemeltető ügynökség – a Perspectives kísérő cikkében.
A hasonló körülmények ritkák lehetnek, de léteznek a Csendes-óceán északi részének néhány helyén, például az oroszországi Kamcsatka-félszigeten és az alaszkai Aleut-szigeteken, jegyzi meg Rowe. a mélytengeri fúrások azt mutatják, hogy ezekben a régiókban ugyanaz az általában csúszós agyag található, amely csökkentette a súrlódást a japán törésnél.
A tény azonban, hogy a japán törés szokatlan körülményei ritkák lehetnek, nem szabad, hogy megnyugtassa a tudósokat vagy a nyilvánosságot, mondja Wang és Kinoshita. Ilyen hatalmas, sekély csúszás nem szükséges egy pusztító cunami kialakulásához, és nem ez okozta sem a 2010-es chilei szökőárat, amely 370 000 házat pusztított el, sem a 2004-es indiai-óceáni szökőárat, amely közel 230 000 ember halálát okozta. “Nehéz megmondani, hogy ezek az eredmények mennyire általánosíthatók, amíg nem vizsgálunk meg más töréseket” – tette hozzá Brodsky. “De ez megalapozza a földrengések jobb megértését, és végső soron a földrengésveszélyek jobb azonosítását.”
A 2011. március 11-én Japánban bekövetkezett 9,0 erősségű Tohoku-Oki földrengés, amely több mint 15 000 ember halálát okozta, és pusztító cunamit váltott ki, amelyből az ország még mindig próbál felépülni, sok nyugtalanító kérdést vetett fel. Például, mi tette lehetővé egy ilyen erős földrengést, és megtörténhet-e újra Japánban vagy máshol? Egy nemzetközi tudóscsoport, amely mérföldeket fúrt a Csendes-óceán alatt és a földrengés okozta törésvonalban, most már választ tud adni ezekre a kérdésekre, és eredményeikről a Science folyóiratban ma megjelent három tanulmányban számolnak be. A 2011-es rengés epicentruma szokatlan helyen volt, a japán Szendaitól mintegy 130 kilométerre keletre, az ország északi partjainál. Ezen a területen, egy szubdukciós zónában a csendes-óceáni lemez az eurázsiai lemez alá merül. Itt erős földrengések lehetségesek, de a tudósok eddig nem gondolták, hogy elegendő energia áll rendelkezésre egy 7,5-es erősségűnél nagyobb földrengés létrehozásához. Tévedtek, és azóta is érdekli őket, hogy többet tudjanak meg arról, mi tette a törést képessé egy ekkora rengés létrehozására. A 2011-es Tohoku-Oki földrengés epicentruma Japán északi partjainál volt. Image via USGS Alig több mint egy évvel a földrengés után a Chikyu mélytengeri fúróhajót bízták meg azzal a feladattal, hogy fúrjon a japán partoknál lévő törésbe, és telepítsen egy hőmérséklet-megfigyelő berendezést. A földrengés utáni törés hőmérsékletének mérésével a tudósok meg tudják mérni, hogy mennyi energia szabadult fel a rengés során, és ki tudják számítani a törés súrlódását – milyen könnyen súrlódnak egymáshoz a kőzetek. “Az egyik módja annak, hogy megnézzük ezeknek a nagy tömböknek a súrlódását, az, hogy összehasonlítjuk őket a sífutó sílécekkel a havon” – mondta Robert Harris, a tanulmány társszerzője, az Oregoni Állami Egyetem geofizikusa egy nyilatkozatban. “Nyugalmi állapotban a sílécek a hóhoz tapadnak, és bizonyos erő kell ahhoz, hogy megcsússzanak. Ha ez megtörtént, a síléc mozgása hőt termel, és sokkal kevesebb erőre van szükség a mozgás folytatásához….. Ugyanez történik egy földrengésnél is”. A hőmérséklet mérése trükkös volt. A Chikyu csapatának 850 méter mélyre kellett fúrnia a tengerfenékbe, amely maga 6900 méterrel az óceán felszíne alatt volt. Meg kellett küzdeniük a rossz időjárással, és maga a törés még mindig mozgásban volt, ami veszélyeztette a műszereket. A nehéz munka azonban kifizetődött, és a földrengésből származó maradványhőre derült fény, amelyből a tudósok ki tudták számítani a törés súrlódását, amely nagyon alacsony volt. A lényeg: “A tohokui törés csúszósabb, mint bárki gondolta volna” – mondta egy másik nyilatkozatában Emily Brodsky, a tanulmány társszerzője, a Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetem geofizikusa. A törés csúszós jellege segít megmagyarázni a 2011-es rengés néhány jellemzőjét. A törés soha nem látott 50 métert csúszott, és a szakadás, amely mélyen a föld alatt kezdődött, elérte a felszínt, ahol hirtelen zavart okozott az óceánban, és elindította a cunamit. A fúrások és a laboratóriumi vizsgálatok a törés egy másik jellegzetességét is feltárták, amely annyira veszélyessé tette azt. Az alacsony súrlódás a törésen belüli hihetetlenül finom agyagos üledéknek tulajdonítható. “Ez a legcsúszósabb agyag, amit el lehet képzelni” – mondta Christie Rowe, a tanulmány társszerzője, a McGill Egyetem geológusa egy nyilatkozatban. “Ha megdörzsöljük az ujjaink között, olyan érzés, mint egy kenőanyag.” Egyébként a Csendes-óceáni és az Eurázsiai-lemez közötti terület, ahol csúszás tapasztalható, szintén nagyon vékony, kevesebb mint öt méter átmérőjű, ami a legvékonyabb ismert törésvonal lenne a bolygón. A földrengés hőjelének mérése első alkalom volt a tudomány számára. “Nagy eredmény volt” – mondta Harris – “de még mindig sok mindent nem tudunk”. A kutatók például még nem tudják, hogy ezek az eredmények mennyire általánosíthatók a világ más szubdukciós zónáira, vagy hogy a törészónák vékonysága milyen hatással van a földrengésveszélyre. Mindazonáltal a fúrások eredményei “azt sugallják, hogy a Japán-árok sekély megatörése olyan különleges tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek sok más szubdukciós zónában nem figyelhetők meg” – írta Kelin Wang, a Natural Resources Canada munkatársa és Masataka Kinoshita, a Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology – a Chikyu-t üzemeltető ügynökség – a Perspectives kísérő cikkében. Rowe megjegyzi, hogy hasonló körülmények talán ritkák, de a Csendes-óceán északi részének egyes helyein, például az oroszországi Kamcsatka-félszigeten és az alaszkai Aleut-szigeteken léteznek: a mélytengeri fúrások azt mutatják, hogy ezekben a régiókban ugyanaz az általában csúszós agyag található, amely csökkentette a súrlódást a japán törésnél. De az a tény, hogy a japán törés szokatlan körülményei ritkák lehetnek, nem szabad, hogy megnyugtassa a tudósokat, vagy a közvéleményt, mondja Wang és Kinoshita. Egy ilyen hatalmas, sekély csúszás nem szükséges egy pusztító cunami kialakulásához, és nem ez okozta sem a 2010-es chilei cunamit, amely 370 000 házat pusztított el, sem a 2004-es indiai-óceáni cunamit, amely közel 230 000 ember halálát okozta. “Nehéz megmondani, hogy ezek az eredmények mennyire általánosíthatók, amíg nem vizsgálunk meg más töréseket” – tette hozzá Brodsky. “De ez megteremti az alapját a földrengések jobb megértésének, és végső soron a földrengésveszélyek jobb azonosításának.”