Als Samuel Panno 2008 in Illinois ein paar Höhlen erkundete, fiel ihm etwas Besonderes auf: Einige der Stalagmiten - felsige, kegelförmige Gebilde, die sich aus dem Boden der Höhle erheben - wiesen kleinere, benachbarte Wucherungen auf, die eine hellere Farbe aufwiesen in jüngerer Zeit gegründet.
Die versetzten, weißen Stalagmiten waren ungefähr zwei Zoll groß und wuchsen in beiden Höhlen auf größeren, braunen Stalagmiten. "Es sah so aus, als hätte jemand das Eis von seinem Kegel auf [die größeren Stalagmiten] fallen lassen", sagte Panno, ein Forscher an der University of Illinois und der Illinois State Geological Survey.
Als er und seine Kollegen ähnliche Stalagmitenpaare in Höhlen in zwei anderen Bundesstaaten des Mittleren Westens entdeckten, beschlossen sie, dies zu untersuchen. Die Wissenschaftler berechneten das Alter der neuen Stalagmiten mithilfe von Felsendatierungstechniken und stellten überrascht fest, dass sie alle ungefähr 200 Jahre alt waren. "Das korrelierte sehr gut mit einer Reihe von Erdbeben in der Region, die 1811 und 1812 passierten", sagte Panno.
In den Köpfen der Wissenschaftler bildete sich eine Idee: Vielleicht waren die Stalagmitenpaare, die sie entdeckt hatten, auf Erdbeben zurückzuführen, die den normalen Stalagmitenbildungsprozess störten. Stalagmiten bilden sich aus mineralisierten Wassertröpfchen, die von Höhlendecken fallen, und Erdbeben können das Wachstum von Stalagmiten durch Bodenverlagerungen und eine Veränderung des Wassertropfenflusses beeinflussen.
Wenn die Vermutung des Teams richtig war, könnten Stalagmiten als wertvolle "Paläoerdbeben-Indikatoren" dienen, die Hinweise auf den Zeitpunkt, die Stärke und den Ursprung vergangener Erdbebenaktivitäten liefern.
In einer neuen Studie, die am 13. September im Bulletin der Seismological Society of America veröffentlicht wurde, haben Panno und sein Team diese Hypothese überprüft. Die Wissenschaftler verwendeten eine Vielzahl von Datierungstechniken, um das Alter neuer Stalagmitenwucherungen in mehreren Höhlen des Verwerfungssystems Wabash Valley im Mittleren Westen der USA zu bestimmen und sie mit dem Zeitpunkt bekannter Erdbeben in der Region zu vergleichen.
"Manchmal nehmen wir einen ganzen Stalagmiten und schneiden ihn in zwei Hälften, um ihn wie ein Buch zu öffnen, damit wir die verschiedenen Wachstumsbereiche datieren können", sagte Panno. "Ein anderes Mal werden wir einen Bohrer verwenden, um einen kleinen Kern zu nehmen und das zu datieren."
Unter vier Stalagmiten in der Donnehue-Höhle in Indiana fanden die Wissenschaftler ein Zwillingspaar von Stalagmiten, das vor etwa 100.000 Jahren aufgehört hatte zu wachsen und dann vor etwa 6.000 Jahren sein Wachstum wieder aufnahm und sich mit einem Erdbeben der Stärke 7 in der Region überlappte. Ein weiterer jüngerer Stalagmit begann vor etwa 1.800 Jahren zu wachsen - zeitgleich mit einem Beben der Stärke 6, 2 - und zeigte spätere Verschiebungen seiner Wachstumsachse, die sich mit anderen seismischen Ereignissen in der nahe gelegenen seismischen Zone von New Madrid überschnitten.
Die Wissenschaftler wussten bereits von diesen beiden Beben aus anderen Untersuchungen von geschütteltem Boden in antiken Sedimenten. Während Daten aus sogenannten Paläoverflüssigungsstudien aufgrund der Einschränkungen der Radiokohlenstoff-Datierungstechnik zur Berechnung des Sedimentalters nur bis zu 35.000 Jahre verlässlich sind, wird das Stalagmitenalter mit einer anderen Technik berechnet, die als Uran-Thorium-Datierung bezeichnet wird und möglicherweise verwendet wird Erlauben Sie Wissenschaftlern, ältere Erdbebensignaturen aus einer Zeit vor einer halben Million Jahren aufzudecken.
"Dies hat das Potenzial, dass wir viel weiter in die Vergangenheit blicken können", sagte John Tinsley, ein emeritierter Wissenschaftler des United States Geological Survey, der nicht an der Studie beteiligt war.
Tinsley fügte hinzu, dass, da das Wachstum von Stalagmiten auch durch andere Faktoren beeinflusst werden kann, wie z. B. den Klimawandel, durch den eine Tropfquelle austrocknet, ein starker Fall für uralte Beben geschaffen werden muss, über die noch nicht bekannt ist, mehrere Stalagmitenpaare ähnlichen Alters zu finden in mehreren Höhlen.
Tatsächlich sagt Panno, dass die meisten Stalagmitenverschiebungen, die sein Team beobachtet hat, mit Überschwemmungen oder dem Klimawandel zusammenhängen, aber die neue Studie zeigt, dass es möglich ist, diese Effekte von den durch Erdbeben ausgelösten zu trennen.
Ein klareres Bild vergangener Erdbeben könne wertvolle Erkenntnisse über zukünftige Beben liefern, sagte Panno. "Es ist wichtig, die Periodizität schwerer Beben entlang dieser seismischen Zonen zu verstehen, denn je mehr wir über sie wissen, desto besser können staatliche, föderale und lokale Behörden darauf vorbereitet sein, Entscheidungen darüber zu treffen, was zu tun ist, wenn es so aussieht." wir sind überfällig für einen anderen. "
