Ένας αιώνας στρες και παραμόρφωσης

Αποκαλύπτοντας έναν αιώνα στρες και παραμόρφωσης: Πληροφορίες από τον σεισμό του ηφαιστείου Kīlauea, το 1975.

Η κατώτερη ζώνη του ανατολικού ρήγματος κατά την έκρηξη του ηφαιστείου Kīlauea, το 2018. Από: USGS, Matt Patrick.

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Χαβάης στο Τμήμα Επιστημών της Γης στο Μάνοα αξιολόγησαν δεδομένα άνευ προηγουμένου 120 ετών από το ηφαίστειο Kīlauea στο νησί της Χαβάης, αποκαλύπτοντας, για πρώτη φορά, μοτίβα παραμόρφωσης και αλλαγών στρες που εκτείνονται σε έναν αιώνα. Είχαν ιδιαίτερη εστίαση στον μ σεισμό 7,7 Ρίχτερ στην Καλαπάνα το 1975, ο οποίος είχε επίσης ως αποτέλεσμα ένα τσουνάμι ύψους 7 μέτρων. Η μελέτη τους δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Journal of Geophysical Research: Solid Earth .

«Η αποκρυπτογράφηση της ιστορίας του Kīlauea εμβαθύνει την κατανόησή μας για τους ηφαιστειακούς και σεισμικούς κινδύνους», είπε η επικεφαλής συγγραφέας Lauren Ward Yong, η οποία διεξήγαγε αυτή τη μελέτη ως μέρος της διδακτορικής της διατριβής στη Σχολή Επιστήμης και Τεχνολογίας των Ωκεανών και της Γης (SOEST) του UH Mānoa. «Προσφέρει κρίσιμες γνώσεις για το πώς το στρες εξελίσσεται στα ηφαιστειακά συστήματα , καθοδηγώντας την ικανότητά μας να προβλέπουμε και να ερμηνεύουμε μελλοντικούς σεισμούς και μαγματικά γεγονότα».

Η μελέτη υπογραμμίζει το δυναμικό κινδύνου της κύριας ζώνης ρήγματος κάτω από το ηφαίστειο Kīlauea, όπου δύο βραχώδεις μάζες κινούνται η μία δίπλα στην άλλη, κάτι το οποίο οδηγεί συνεχώς το ηφαίστειο προς τα νότια και εγκυμονεί κινδύνους μεγάλων σεισμών σε συνδυασμό με πολύπλοκη ηφαιστειακή δραστηριότητα στην περιοχή.

Οι ερευνητές διερεύνησαν τόσο την παραμόρφωση όσο και τις αλλαγές τάσης του ηφαιστείου από το 1898 έως το 2018 αναλύοντας έξι διαφορετικά γεωδαιτικά σύνολα δεδομένων. Η ανάλυσή τους περιελάμβανε 338.396 παρατηρήσεις σεισμών και περισσότερες από 15.000 μετρήσεις επιφανειακής κίνησης ή μετατοπίσεων, για την κατασκευή ενός υπολογιστικού μοντέλου που αναπαράγει τις παρατηρούμενες μετατοπίσεις και την τάση πριν, κατά τη διάρκεια και μετά τον μεγάλο σεισμό Καλαπάνα του 1975. Αυτό το μοντέλο εντόπισε βασικά δομικά χαρακτηριστικά-επίπεδα ρήγματος, ζώνες ρωγμών και θάλαμοι μάγματος- που οδήγησαν αυτές τις αλλαγές.

Τοπικός χάρτης του νοτιοανατολικού τμήματος του μεγάλου νησιού της Χαβάης με υψομετρικά περιγράμματα και βαθυμετρία και ίχνη επιφανειακών ρηγμάτων (πάνω πάνελ). Διατομή του προφίλ A-A′ που εμφανίζεται στην κορυφή και κατά προσέγγιση προβαλλόμενες θέσεις βασικών γεωλογικών χαρακτηριστικών (κάτω πίνακας). Από: Yong, et al. (2024).

Μεταβολή του στρες και της κίνησης

Ανακάλυψαν ότι ο σεισμός του 1975 στην Καλαπάνα άλλαξε σημαντικά την κατάσταση πίεσης και παραμόρφωσης της περιοχής. Πριν από το 1975, στην τοποθεσία από όπου ξεκίνησε ο μεγάλος σεισμός, δεν υπήρχαν ενδείξεις ολίσθησης, μια κίνηση όπου δύο βράχοι κινούνται ο ένας δίπλα στον άλλο.

«Αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι η περιοχή ήταν πιθανότατα κλειδωμένη λόγω τριβής και συσσώρευε αργά στρες με την πάροδο του χρόνου που οδήγησε στη ρήξη», είπε η Yong. «Επιπλέον, παρατηρήσαμε ότι η νότια πλευρά της Κιλαουέα, μια γεωλογικά ενεργή περιοχή που εκτείνεται από την κορυφή του ηφαιστείου προς την ακτογραμμή, παρουσίασε μεγαλύτερη και πιο περίπλοκη μετατόπιση πριν από τον σεισμό της Καλαπάνα παρά μετά».

Η ανάλυση του Kīlauea από τους ερευνητές, βρήκε ότι η μέση ολίσθηση μειώθηκε από 10 εκατοστά ετησίως πριν από τον σεισμό του 1975, σε μόλις 4 εκατοστά ετησίως μετά. Αυτές οι διακυμάνσεις στην κατανομή της ολίσθησης και της τάσης κατά μήκος της αποκόλλησης υποδηλώνουν αλλαγές στις μηχανικές ιδιότητες , όπως η τριβή, που επηρεάζουν τη σεισμική και μαγματική δραστηριότητα της περιοχής με την πάροδο του χρόνου.

Έκρηξη της Ζώνης East Rift του Kilauea. Από: USGS, N. Deligne.

Ενίσχυση της ετοιμότητας για κινδύνους

«Οι κοινότητες της Χαβάης ζουν δίπλα σε ενεργά ηφαίστεια και αντιμετωπίζουν σημαντικούς σεισμικούς κινδύνους», είπε η Yong. «Αυτή η έρευνα ενισχύει την ετοιμότητα κινδύνου και ενισχύει τη δέσμευση του UH για την πρόοδο της επιστήμης για την ασφάλεια και την ευημερία των κατοίκων και των οικοσυστημάτων της Χαβάης, ρίχνοντας φως σε σημαντικά γεγονότα του παρελθόντος».

Η ιστορία του Kīlauea προσφέρει ανεκτίμητες γνώσεις για τις πολύπλοκες σχέσεις μεταξύ μαγματικών διεργασιών και κύκλων σεισμών . Βασιζόμενοι σε αυτό το θεμέλιο, η Yong και η ομάδα της σχεδιάζουν να βελτιώσουν τα μοντέλα τους εμβαθύνοντας σε βασικές ιδιότητες των δομικών χαρακτηριστικών του Kīlauea, όπως η τριβή κατά μήκος των επιπέδων ρήγματος, για να βελτιώσουν την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι αλλαγές στρες πυροδοτούν τη σεισμική και μαγματική δραστηριότητα.

Γεωδίφης με πηροφορίες από το Πανεπιστήμιο της Χαβάης στο Manoa

https://phys.org/news/2024-12-unveiling-century-stress-deformation-insights.html

 Lauren Ward Yong et al, A Century of Deformation and Stress Change on Kīlauea's Décollement, Journal of Geophysical Research: Solid Earth (2024). DOI: 10.1029/2024JB028714