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Uralte Zirkone bieten Einblicke in Erdbeben der Vergangenheit

Erdbeben erschüttern den Planeten seit Äonen. Das Studium der alten Beben könnte Wissenschaftlern helfen, moderne Erschütterungen besser zu verstehen, aber die Werkzeuge für solche Arbeiten sind rar.

Geben Sie Zirkone ein. Forscher nutzten die Edelsteine, um die Temperaturen zu bestimmen, die vor Millionen von Jahren bei Erdbeben innerhalb einer Verwerfung erreicht wurden. Die Methode bietet Einblicke in die Intensität von Erdbeben vor langer Zeit und könnte das Verständnis dafür verbessern, wie heutige Erschütterungen Energie freisetzen, berichten die Forscher im April Geochemie, Geophysik, Geosysteme.

„Je mehr wir über die Vergangenheit verstehen, desto besser können wir verstehen, was in der Zukunft passieren könnte“, sagt Emma Armstrong, Thermochronologin an der Utah State University in Logan.

Armstrong und Kollegen konzentrierten sich auf die kalifornische Punchbowl-Verwerfung. Dieser jetzt ruhige Teil der größeren San-Andreas-Verwerfung war wahrscheinlich vor 1 bis 10 Millionen Jahren aktiv, sagt Armstrong.

Reibungswärme entsteht in einer Verwerfung, wenn sie rutscht und ein Erdbeben auslöst. Frühere Analysen von konserviertem organischem Material deuteten darauf hin, dass die Temperaturen innerhalb der Punchbowl-Verwerfung Spitzenwerte zwischen 465 °C und 1065 °C erreichten. Die Forscher vermuteten, dass Zirkone im Gestein der Verwerfung dieses breite Fenster verengen könnten.

Zirkone enthalten oft die radioaktiven chemischen Elemente Uran und Thorium, die mit vorhersehbarer Geschwindigkeit zu Helium zerfallen (SN: 2.5.22). Dieses Helium baut sich dann in den Kristallen auf. Wird ein Zirkon jedoch über eine Temperaturschwelle erhitzt, deren Höhe von der Zusammensetzung des Zirkons abhängt, entweicht das angesammelte Helium.

Die Messung der Mengen der drei Elemente in Zirkonen aus der Verwerfung deutet darauf hin, dass das stärkste Erdbeben Temperaturen von weniger als 800 °C erzeugte. Das ist ungefähr die Hälfte der zuvor gemeldeten Reichweite. Der Fund liefert Hinweise auf die Wärmemenge, die durch Beben freigesetzt wird, etwas, das für moderne Erschütterungen schwer zu messen ist, da sie oft in großen Tiefen auftreten.

Armstrong plant, Zirkone weiter zu untersuchen, in der Hoffnung, mehr Möglichkeiten zu finden, sie für Details über alte Beben zu nutzen.

E. M. Armstrong et al. Ein Multi-Proxy-Ansatz unter Verwendung von Zirkon (U-Th)/He-Thermochronometrie und thermischer Biomarker-Reife, um den Erdbeben-Temperaturanstieg entlang der Punchbowl-Verwerfung, Kalifornien, robust zu erfassen. Geochemie, Geophysik, Geosysteme. Band 23, April 2022. doi: 10.1029/2021GC010291.

Autoren: Nikk Ogasa von Sciencenews

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