2 世紀前、一連の巨大地震がミズーリ州ニューマドリッドの小さな町を揺るがし、煙突が崩壊し、1000 キロメートル以上離れた家屋が揺れました。ミシシッピ川の一部は、川床が隆起するにつれて一時的に逆流したとも言われています。現代の地震学者は、1811 年から 1812 年にかけて発生した 3 回の地震すべてが、ロッキー山脈の東側で発生した既知の最大の地震であるリヒター スケールで 7.0 を超える記録を記録したと推定しています。今日でも、ニュー マドリッド地震帯 (NMSZ) は毎年 200 回以上の小さな微動を発生させています。そして今、地球物理学者のチームは、すべての揺れの原因を知っていると考えています。
新しいスタディでは、 彼らは、地球の内部に関する断層撮影情報を使用して、下部地殻からの密集した岩の塊がその領域の下にどのように上昇するかを示しています。この密集した岩石は、周囲の他のすべてのものを重力で引っ張り、一部の NMSZ 断層が滑りやすくなるような方法で地域応力を変化させます。このアプローチは、NMSZ 地震の背後にある原動力に関する一部の科学者の疑念を裏付けるだけでなく、他の潜在的に致命的な地震地域を特定するための扉も開きます。 「私たちは、地震が将来発生すると考えられる場所の善良な地図を作成することに関心があります」と、筆頭著者であり、コロラド州ゴールデンにある米国地質調査所 (USGS) の地球物理学者である Will Levandowski 氏は述べています。
NMSZ の研究は困難でした。この地域では、地震学者が詳細な歴史的記録を保持できるほど頻繁に大規模な地震が発生することはなく、地震活動を引き起こす明白なメカニズムもありません。世界の他の場所では、カリフォルニア州のサンアンドレアス断層のような活断層に沿って地震が発生する傾向があり、そこでは 2 つの構造プレートが出会い、互いに押したり、引いたり、滑ったりします。しかし、NMSZ は静かで堅実な北米プレートの真ん中にあります。メンフィス大学（米国テネシー州）の地震学者 Christine Powell は、「プレートの中心部では、地震の原因を特定できる理論はありません」と述べています。 「したがって、なぜそれらが発生しているのかを理解するには、既成概念にとらわれずに考える必要があります。」
1 つの考えは、古代のリフティング イベントが役割を果たしているというものです。 7 億年から 5 億 4000 万年前の間に、現在の北米プレートは、超大陸から分離する際に引き離されていました。プレートは完全に分裂することはできませんでしたが、地質学者は、この出来事が NMSZ の下に傷跡を残したと考えています。それは、異常に密集した火成岩の湧昇から上昇したプルトン (密集した火成岩の塊) の上にある、岩石が弱く割れた埋もれたリフト ゾーンです。下の地殻。このシナリオは以前にも提案されていましたが、研究者らはさまざまなデータセットを組み合わせて、下部地殻が NMSZ の下に湧き出ているという考えを強力にサポートしていると、Geophysical Research Letters で 8 月 30 日に発表された研究で報告しています。
チームの分析の鍵は、低レベルの地震を「リッスン」し、そのエネルギーが地下を通過する方法を追跡する地震計の移動グリッドである米国トランスポータブルアレイからの地震速度データでした。これらの地震波の速度は、地下の岩石の密度に関連しており、研究者はコンピュータによる断層撮影スキャンのように、地球内部の断層写真を作成することができます。
研究者はまた、この密集した下部地殻の存在が、地震を引き起こす応力をどのように変化させるかを計算しました。密集した岩の高い重力は、周囲の土地を内側と下方に引っ張ります。すでに、大西洋の真ん中を走る中部大西洋海嶺が広がり、北米プレートに圧力をかけ、それを西に押し上げています。しかし、NMSZ の下にある高密度の岩石は、その圧力を下方に向け直して、埋もれたリフト ゾーンの断層を周囲の地形よりもかなり大きな圧力にさらします。適切な条件下では、その圧力は地震として解放されます。
しかし、潜在的な地震の引き金を特定することはより困難であり、研究者は、地震はさまざまな要因によって引き起こされる可能性があることを示唆しています.たとえば、16,000 年から 10,000 年前の間に、地質学的証拠は、ミシシッピ川が地上からあまりにも多くの土壌を侵食した後、この地域が地震活動を活発にしたことを示唆しています。土の重みがなければ、固定されていた断層が解放され、地震によってエネルギーが放出される可能性があります。
専門家は、この研究を利用して、現在カリフォルニアよりも多くの地震が発生しているオクラホマなど、一部の地域で人為的な地震が発生しやすい理由を説明できる可能性があると述べています。カリフォルニア大学バークレー校の地球物理学者、ローランド・ビュルグマン氏によると、フラッキング関連の活動は、すでに圧力がかかっていた地域で地震を引き起こす可能性が高いとのことです。 「[著者] がここで採用したアプローチは、それを実現するのに役立つものだと思います」と彼は言います。
さらに、このアプローチを使用して、自然に応力を受け、地震が発生しやすい地域を特定することもできます。 Levandowski は、同様の手法を使用して、記録された歴史の中で地震を発生させていない他の脆弱な断層を USGS が見つけることができる可能性があることを示唆しています。パウエルは、チームのニュー マドリッド分析を承認しますが、その広範な適用には懐疑的です。これは、これらの地震ゾーンがそれぞれ固有であることも一因です。 「私たちが見ているものを本当に整理するには、慎重な研究と調査が必要になると思います」と彼女は言います.