Med oöverträffad tydlighet har forskare direkt observerat en subduktionszon – kollisionspunkten där en tektonisk platta dyker under en annan – som aktivt bryts sönder. Upptäckten, som rapporterats i Science Advances, kastar nytt ljus över hur jordens yta utvecklas och väcker nya frågor om framtida jordbävningsrisker i nordvästra Stilla havet.
Subduktionszoner är platser där jordens kraftfullaste tektoniska händelser äger rum. De driver kontinenter över hela världen, utlöser förödande jordbävningar och vulkanutbrott och återvinner planetens skorpa djupt ner i manteln.
Men de varar inte för evigt. Om de gjorde det skulle kontinenterna kollidera och staplas på varandra i all oändlighet, vilket skulle utplåna haven och radera spåren av jordens förflutna. Den stora frågan som geologer har brottats med är: hur stängs dessa mäktiga system egentligen ner?
”Att få igång en subduktionszon är som att försöka skjuta ett tåg uppför en backe – det kräver en enorm ansträngning”, säger Brandon Shuck, biträdande professor vid Louisiana State University och huvudförfattare till studien. ”Men när det väl är igång är det som om tåget rusar nedför en backe, omöjligt att stoppa. För att få stopp på det krävs något dramatiskt – i princip en tågolycka.”
Shuck genomförde forskningen medan han var postdoktorand vid Lamont-Doherty Earth Observatory, som är en del av Columbia Climate School.
Utanför Vancouver Islands kust, i en region i Cascadia där Juan de Fuca- och Explorer-plattorna långsamt rör sig under den nordamerikanska plattan, har forskarna hittat svaret. Med hjälp av en kombination av seismisk reflektionsavbildning – i princip ett ultraljud av jordens underyta – och detaljerade jordbävningsregister har teamet fångat en subduktionszon som håller på att slitas sönder.
De seismiska data samlades in under 2021 Cascadia Seismic Imaging Experiment (CASIE21) ombord på Lamont-Doherty Earth Observatorys forskningsfartyg Marcus G. Langseth. Experimentet leddes av Lamont-forskaren Suzanne Carbotte, som också är medförfattare till den nya artikeln, tillsammans med Lamont-kollegan Anne Bécel.
Styckvis plattfragmentering, plattavskiljning och segmenterad subduktionsavslutning driven av transformtektonik. Källa: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ady8347
Forskarna sände ljudvågor från fartyget till havsbotten och registrerade ekona med hjälp av en 15 kilometer lång sträng av undervattenslyssningsutrustning. Detta gav högupplösta bilder av förkastningar och sprickor djupt under havsbotten, vilket avslöjade platser där plattan bryts sönder.
”Det här är första gången vi har en tydlig bild av en subduktionszon som håller på att dö”, säger Shuck. ”I stället för att stängas ner på en gång, slits plattan sönder bit för bit, vilket skapar mindre mikroplattor och nya gränser. Så istället för en stor tågolycka är det som att se ett tåg långsamt spåra ur, en vagn i taget.”
Carbotte tillägger att forskare i årtionden har vetat att subduktionen kan avstanna när flytande områden av oceaniska plattor når en subduktionszon. ”Men vi har tidigare inte haft en så tydlig bild av processen i aktion”, säger hon. ”Dessa nya fynd hjälper oss att bättre förstå livscykeln för de tektoniska plattor som formar jorden.”
Teamet observerade sprickor som skär igenom Juan de Fuca-plattan, inklusive en massiv spricka där plattan har sjunkit med cirka 5 kilometer. ”Det finns en mycket stor förkastning som aktivt bryter den [subducerande] plattan”, förklarade Shuck. ”Den är inte helt avskuren ännu, men det är nära.”
Jordbävningsregister bekräftar mönstret: längs den 75 kilometer långa sprickan är vissa sektioner fortfarande seismiskt aktiva, medan andra är kusligt tysta. ”När en bit har brutits av helt, producerar den inte längre jordbävningar eftersom stenarna inte längre sitter ihop”, säger han. Den saknade seismiska aktiviteten är ett tydligt tecken på att en del av plattan redan har lossnat och att gapet växer långsamt med tiden.
Studien fann att denna uppdelning sker i etapper, genom vad forskarna kallar ”episodisk” eller ”styckvis” avslutning. Istället för en plötslig spricka över hela den tektoniska plattan, rivs plattan gradvis isär en sektion i taget.
Genom att brytas av i mindre bitar förlorar den större plattan fart – som att skära av vagnarna från ett skenande tåg – och slutar så småningom att dras nedåt. Det tar flera miljoner år för varje bit att bryta sig loss, men tillsammans kan dessa episoder gradvis stänga ner ett helt subduktionssystem.
Denna episodiska uppdelning hjälper till att förklara gåtfulla inslag i jordens historia som bevarats på andra håll, såsom övergivna fragment av tektoniska plattor och ovanliga utbrott av vulkanisk aktivitet. Ett slående exempel finns utanför Baja California, där forskare länge har observerat fossila mikroplattor – de splittrade resterna av den en gång så massiva Farallon-plattan.
I årtionden har forskare vetat att dessa fragment måste vara bevis på döende subduktionszoner, men mekanismen som skapade dem var oklar. Cascadia ger nu den saknade pusselbiten: subduktionszoner kollapsar inte i en enda katastrofal händelse utan upplöses steg för steg och lämnar efter sig mikroplattor som geologiska bevis.
Framöver undersöker forskare om en större jordbävning kan orsaka sprickor i en av dessa nyupptäckta sprickor eller om sprickorna kan påverka hur sprickorna sprider sig. Även om dessa fynd bidrar till att förfina modellerna för hur strukturella komplexiteter påverkar jordbävningars beteende, förändrar de inte riskutsikterna för Cascadia på en mänsklig tidsskala i någon betydande utsträckning.
Regionen kan fortfarande drabbas av mycket stora jordbävningar och tsunamier, och förståelsen för hur dessa nya sprickor påverkar sprickmönstren kommer att förbättra modellerna som används för att studera seismiska risker i nordvästra Stilla havet.
Mer information: Brandon Shuck et al, Slab tearing and segmented subduction termination driven by transform tectonics, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ady8347
Denna artikel återpubliceras med tillstånd av Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.
