UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Hvorfor fører noen jordskjelv til enorme skader mens andre blir borte langt under bakken?

Del

Med millionstøtte fra EU håper Francois Renard å komme nærmere et av geologiens store spørsmål: Hvordan skal vi klare å forutse jordskjelv?

Francois Renard skal undersøke steinprøver fra Norge og fra San Andreas-forkastningen i California. Foto: Eivind Torgersen/UiO og Ikluft/Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)
Francois Renard skal undersøke steinprøver fra Norge og fra San Andreas-forkastningen i California. Foto: Eivind Torgersen/UiO og Ikluft/Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

Her i Norge er vi ikke så veldig plaget av fenomenet, men på verdensbasis står jordskjelv for fem av de ti verste hendelsene på Wikipedias liste over dødelige naturkatastrofer.

– Å kunne forutse jordskjelv er et av de viktigste spørsmålene i geovitenskapen, sier professor Francois Renard ved NJORD – Senter for studier av jordens fysikk.

Men dette er ingen enkel oppgave.

– Et stort problem er at de fleste jordskjelv starter på 15 til 20 kilometers dyp før de eventuelt sprer seg mot overflaten. Ingen har vært der nede for å se hva som skjer, sier Renard til Titan.uio.no.

I dag studeres jordskjelv ved å installere sensorer, seismometre, på jordoverflaten. Disse kan «lytte» til jordskjelvene ved å registrere bevegelsene skjelvet skaper i bakken.

Renard vil prøve seg på en annen tilnærming.

– Vi skal ta små biter av stein, plassere dem i forhold som tilsvarer 15 kilometer dybde og deformere dem for å skape et lite jordskjelv i prøven. Vi vil måle alt som skjer i prøven før og under jordskjelvet, sier Renard.

For å gjøre dette, må han bygge et helt nytt instrument som han skal installere på Det europeiske synkrotronstråleanlegget i Grenoble i Frankrike. I dag fikk Renard beskjed om at han får finansiering til prosjektet gjennom et såkalt Advanced Grant fra Det europeiske forskningsrådet (ERC). Dette går til forskere som allerede har etablert seg som ledende på sitt fagfelt.

– Det jeg vil gjøre, er å bygge et instrument der vi vil kunne se inni prøven i tre dimensjoner med mikrometeroppløsning og hva som skjer over tid. Trykk og temperatur vil være det samme som den er på 15 kilometers dybde, sier Renard.

Som et stort teleskop

Han vil samarbeide med forskere fra California, Maryland og Oxford, og selvfølgelig synkrotronen i Grenoble.

– Synkrotronen er et kraftig røntgenapparat som brukes i materialvitenskap, geofysikk og biologi for å forstå bedre hvordan stoffer er satt sammen og hvordan de oppfører seg. En synkrotron på mitt felt er som å navigere på et forskningsfartøy for en oseanograf eller å observere universet med teleskop for en astrofysiker, sier Renard.

Han har allerede bygget et mindre instrument som kan gjenskape jordskjelv på to til tre kilometers dyp.

– Dette instrumentet installerte jeg på synkrotronen i Grenoble i 2016 og begynte å produsere resultater. De eksperimentelle forholdene var fortsatt et stykke unna ekte jordskjelv, men denne maskinen viste at det var mulig å se inni en steinprøve.

– Det neste apparatet jeg skal bygge, blir mye kraftigere. Det vil ikke bare kunne se inni prøven ved å bruke røntgenstråler fra synkrotronen, vi vil også kunne lytte til prøven, sier Renard.

Å lytte er viktig for å studere hva slags jordskjelv vi har å gjøre med. Det er nemlig ikke slik at alle jordskjelv forårsaker store skader på overflaten. Det finnes også dem som beveger seg i det stille langt der nede i jordskorpa uten å gjøre en flue fortred.

Langsomme jordskjelv

– For 30 år siden ble det gjort et viktig funn i geofysikken. Vi observerte det som kalles langsomme jordskjelv. I stedet for å skje i løpet av et titalls sekunder, som de største jordskjelvene, vil et langsomt jordskjelv vare i flere uker eller måneder. Over en slik periode kan to tektoniske plater bevege seg med flere desimeter, men sakte, uten å skape skadelige seismiske bølger, forklarer Renard.

Han vil forstå hvorfor noen jordskjelv er langsomme mens andre er raske, kraftige og forårsaker mye skade.

– Derfor trenger jeg disse sensorene for å lytte til prøven. Vi vil kunne høre om prøven brister plutselig, som under et raskt jordskjelv. Fravær av støy vil indikere et langsomt jordskjelv.

For å illustrere dette, bruker Renard et ark. Når han river det fort i stykker, er det mye støy. Når han river sakte, veldig sakte, er det nesten ingen lyd.

– Med eksperimentene mine vil jeg kunne skille mellom steder i steinprøven der den brister raskt og steder der den brister veldig sakte. Til slutt vil prøven bryte sammen og skape rifter som i et jordskjelv, men det vil enten skje med mye lyd eller nesten uten lyd i det hele tatt.

Et skritt på veien mot jordskjelv-varsel

Renard vil jobbe med dette prosjektet, kalt BREAK, i fem år. Det er ikke nok til å nå det endelige målet om å vite på forhånd når et jordskjelv vil skje.

– Jeg vil ikke kunne forutsi jordskjelv, men jeg vil gjøre fremskritt i den retningen. Jeg vil kunne måle hva som skjer før jordskjelvet starter. Jeg forventer at vi gjennom dette prosjektet vil kunne oppdage slike forvarsler i prøvene, sier han.

– Jeg tror vi vil klare å vise at det som skjer i steinmassen rundt bruddet, ikke bare i selve bruddflaten, er veldig viktig. Bitte små brister i steinmassen kan åpne og lukke seg i månedene før et jordskjelv og påvirke utviklingen av store jordskjelv.

Bristene i prøvene er på størrelse med noen få steinkorn.

– Et vanskelig hinder er å oppskalere prosesser som skjer på en så liten skala, et korn på en liten millimeter, til størrelsen på de største jordskjelvene som kan forplante seg over hundrevis av kilometer. Det er en faktor på 100 millioner, og det er en stor utfordring.

I sommer tar han med seg forskerkollegaer og studenter til Lofoten for å samle steinprøver. Han vil sammenligne disse med stein fra San Andreas-forkastningen i California. Disse prøvene vil ha en helt annen jordskjelv-historie. Steiner fra San Andreas vil ha spor etter hundrevis av jordskjelv. Fra Lofoten vil de bare ha opplevd ett.

– Vi vil se etter forskjeller i steinprøvene og om de har vært utsatt for raske eller langsomme jordskjelv.

– Mitt instrument vil være det første i verden som kan gjøre det, sier Renard.

Nøkkelord

Kontakter

Bilder

Francois Renard skal undersøke steinprøver fra Norge og fra San Andreas-forkastningen i California. Foto: Eivind Torgersen/UiO og Ikluft/Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)
Francois Renard skal undersøke steinprøver fra Norge og fra San Andreas-forkastningen i California. Foto: Eivind Torgersen/UiO og Ikluft/Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)
Last ned bilde
Denne steinen har Francois Renard funnet nord for Bergen. Den svarte linjen har oppstått under et jordskjelv for millioner av år siden. Foto: Eivind Torgersen/UiO
Denne steinen har Francois Renard funnet nord for Bergen. Den svarte linjen har oppstått under et jordskjelv for millioner av år siden. Foto: Eivind Torgersen/UiO
Last ned bilde
Benoit Cordonnier ved Det europeiske synkrotronstråleanlegget i Grenoble med instrumentet som har ledet frem til Francois Renards nye prosjekt. Foto: Francois Renard
Benoit Cordonnier ved Det europeiske synkrotronstråleanlegget i Grenoble med instrumentet som har ledet frem til Francois Renards nye prosjekt. Foto: Francois Renard
Last ned bilde
Et fossilt jordskjelv (svarte linjer) som er bevart i stein i Lofoten. Foto: Francois Renard
Et fossilt jordskjelv (svarte linjer) som er bevart i stein i Lofoten. Foto: Francois Renard
Last ned bilde

Lenker

Om UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet
UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet
Sem Sælands vei 24
0371 Oslo

22 85 56 00http://www.mn.uio.no/

Det matematisk-naturvitskaplege fakultet har ein lang og stolt tradisjon innan forsking og undervising i dei klassiske realfaglege disiplinane. Fakultetet si verksemd dekkjer også eit breitt spekter av tverrfagleg forsking og ligg i front i Europa på fleire område.

Følg våre forskingsnyheiter på Titan.uio.no, som også er på Facebook og Twitter, eller abonner på nyheitsbrevet.

Følg saker fra UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Registrer deg med din epostadresse under for å få de nyeste sakene fra UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet på epost fortløpende. Du kan melde deg av når som helst.

Siste saker fra UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

I vårt presserom finner du alle våre siste saker, kontaktpersoner, bilder, dokumenter og annen relevant informasjon om oss.

Besøk vårt presserom