Earthquakes

Kan man förutsäga jordbävningar genom att undersöka vattnet i Heta källor och borrhål?

Lillemor Claesson

Jordbävningar är en av naturens mäktigaste krafter och människan har ingen möjlighet att kontrollera denna imponerande kraft. Det går inte att förhindra en jordbävning, men genom pågående jordbävningsforskning utvecklas metoder för att förutsäga jordbävningar.

För att en metod skall kunna kvalificeras som jordbävningsförutsägelse måste man med metoden kunna informera samhället om tid, plats och styrka på jordbävningen. Förutsägelsen måste vara pålitlig och trovärdig eftersom en utfärdad varning oroar människor och innebär enorma kostnader i samband med evakueringsåtgärder, vidare underminerar ett "falskt alarm" snabbt allmänhetens förtroende för beslutsfattare och vetenskapliga rådgivare.

När man undersöker och utvecklar metoder som kan användas för jordbävningarprognoser kan detta göras genom studier av jordskorpans fysik eller kemi (dvs. hur jordskorpan beter sig innan, under och efter en jordbävning). Hittills har forskningen koncentrerats till fysiska studier av jordbävningar men nu har forskare börjat koncentrera sig på den kemiska förståelsen för jordbävningar. Av särskilt intresse är kemin hos det vatten som cirkulerar i jordskorpan, eftersom skillnader i vattenkemin har påvisats i och med jordbävningsaktivitet (ex. förändringar av radon-, sulfat-, klorid-halter), och med hjälp av vattenkemi har man i efterhand kunnat förutsäga ett antal jordbävningar.

Med anledning av resultat från tidigare vattenkemiska studier så initierade vi i juni 2002 ett vattenkemiskt övervakningsprogram i de två mest jordbävningsaktiva områdena på Island.

Projektet innefattar provtagning av geotermalt vatten från heta källor och borrhål i två jordbävningsaktiva områden på Island samt grundliga provanalyser för att fastställa vilka vattenkemiska förändringar som sker före och efter en jordbävning. För att förstå hur och varför det sker vattenkemiska förändringar i och med en jordbävning måste vi svara på följande frågor: hur förändras vattenkemin? samt hur stora vattenvolymer påverkas av jordbävningsaktivitet? De uppmätta kemiska förändringarna skall sedan utvecklas till att kunna användas som en metod för jordbävningsförutsägelse.

Innan en jordbävning sker utsätts en del av jordskorpan för ökade spänningar. Berg är ett tätt medium, men består faktiskt av ett stort antal hålrum (sk. porer) i vilka det cirkulerar vatten. När vatten cirkulerar genom berget sker ett utbyte mellan vattnet och berget (sk. fluid/berg interaktion), vilket gör att vattnet berikas på olika ämnen som fälls ut från berget. I och med att berget utsätts för ökade spänningar innan en jordbävning så sammanlänkas porerna och bildar större hålrum och detta ökar den bergyta som kan interagera med det cirkulerande vattnet, och därmed ökar vattnets förmåga att uppta olika bergrelaterade ämnen (Cu, Zn, Fe mm.). Heta källor är djupa hålrum som fungerar som "ventiler" för varmt cirkulerande vatten i jordskorpan. Eftersom hett vatten har en lägre densitet än kallt vatten så rör sig det varma vattnet uppåt och en naturlig "flyktväg" för detta vatten är via de heta källorna, eller via borrhål. Den ökade spänningen i berggrunden innan en jordbävning leder således till ökad interaktion mellan vatten och berg i jordskorpan och därmed ökade halter av bergsrelaterade ämnen i vattnet. Vattenkemiska förändringar är följaktligen mätbara i heta källor och borrhål, och därför studeras vattenkemin i jordbävningsaktiva områden enklast genom att ta vattenprover från dessa utlopp.

Vårt vattenkemiska övervakningsprogram startades juni 2002 och efter analys av detta vatten har vi funnit ett antal ämnen som ändrar koncentration i vattnet innan (Cu, Zn och Fe samt syre 18O) och efter (B, Ca, Na, Si, Sr, S, S, SO4, Cl och Br) den jordbävning som inträffade 16 september 2002 norr om Grimséy (norra Island). Eftersom vi vill förutsäga jordbävningar så koncentrerar vi oss på vattenkemiska förändringar innan jordbävningar.

Jordbävningar är en ständigt aktuell angelägenhet i hela världen och särskilt i folktäta kontinenter. 17 stora jordbävningar inträffar per år, och i genomsnitt förolyckas 15 000 människor p.g.a. jordbävningar. Om vi kan förutsäga jordbävningar så kan vi vidta nödvändiga åtgärder i tid för att minimera de katastrofala följder som jordbävningar ofrånkomligen orsakar. Sökandet efter och utvecklandet av nya metoder för att förutsäga jordbävningar är därför en av de största och viktigaste uppgifter världens geovetare står inför, och på grund av de katastrofala effekter som en jordbävning innebär så måste vi testa nya hypoteser tills det att vi lyckas hitta pålitliga metoder som kan användas för att förutsäga jordbävningar. Om geokemisk övervakning i jordbävningsaktiva områden visar sig vara en pålitilig metod för att fastställa tidpunkt, plats och styrka jordbävningar så har vi i våra händer en kraftfull metod med vilken vi kan förutsäga jordbävningar med några veckors marginal, vilket anses vara en optimal tidsangivelse för att samhället skall kunna vidta nödvändiga katastrofåtgärder.