Mens han utforsket et par hule i Illinois i 2008, merket Samuel Panno en særegen ting: Noen av stalagmittene - steinete, kjegleformede formasjoner som stiger opp fra hulen etasjer - hadde mindre, nærliggende vekster som var lysere i fargen, noe som tyder på at de hadde dannet mer nylig.
De forskjøvne, hvite stalagmittene var omtrent to centimeter høye og vokste på høyere, brune stalagmitter gjennom begge hulene. "Det så ut som om noen hadde droppet iskremen fra kjeglen deres på toppen av [de større stalagmittene], " sa Panno, som er forsker ved University of Illinois og Illinois State Geological Survey.
Da han og kollegene oppdaget lignende stalagmitt-sammenkoblinger i huler i to andre Midtvestlige delstater, bestemte de seg for å undersøke. Ved hjelp av steindaterteknikker beregnet forskerne alderen til de nye stalagmittvekstene, og ble overrasket over å finne at de alle var omtrent 200 år gamle. "Det korrelerte veldig bra med en serie jordskjelv i regionen som skjedde i 1811 og 1812, " sa Panno.
Det begynte å danne seg en ide i forskernes sinn: kanskje stalagmittparene de hadde avdekket skyldtes jordskjelv som forstyrret den normale stalagmittdannelsesprosessen. Stalagmitter dannes av mineraliserte vanndråper som faller fra grotten i taket, og jordskjelv kan sette sitt preg på stalagmittveksten ved å forskyve bakken og endre strømmen av et vanndrop.
Hvis teamets hunke var riktig, kunne stalagmitter tjene som verdifulle "paleoearthquake indicator" som kunne gi ledetråder om tidspunktet, størrelsen og opprinnelsen til tidligere jordskjelvaktivitet.
I en ny studie, publisert i utgaven 13. september av Bulletin of the Seismological Society of America, testet Panno og teamet hans denne hypotesen. Forskerne brukte en rekke dateringsteknikker for å bestemme aldrene for ny stalagmittvekst i flere huler i Wabash Valley-feilsystemet i Midtvest-USA, og sammenlignet dem med tidspunktet for kjente jordskjelv i regionen.
"Noen ganger tar vi en hel stalagmitt og skiver den i to for å åpne den som en bok, slik at vi kan date de forskjellige vekstbåndene, " sa Panno. "Andre ganger bruker vi en drill for å ta en liten kjerne og datere det."
Blant fire stalagmitter i Donnehue-hulen i Indiana fant forskerne et tvillingpar-stalagmittpar som hadde sluttet å vokse for rundt 100 000 år siden og deretter gjenoppta veksten igjen for rundt 6000 år siden, overlappende med et jordskjelv i omtrent 7 i regionen. En annen yngre stalagmitt begynte å vokse for rundt 1800 år siden - sammenfallende med et jordskjelv med en styrke på 6, 2 - og viste senere forskyvninger i dens vekstakse som overlappet med andre seismiske hendelser i den nærliggende Seismiske sonen New Madrid.
Forskere visste allerede om begge disse eldgamle skjelvene fra andre studier av rystet jord i gamle sedimenter. Men mens datoer fra såkalte paleoliquifaction-studier bare er pålitelige opp til rundt 35 000 år, på grunn av begrensningene i radiokarbon-dateringsteknikken som brukes til å beregne sedimentalder, beregnes stalagmittalder ved bruk av en annen teknikk, kalt uranium-thorium-datering, som potensielt kan la forskere få avdekket eldre jordskjelvunderskrifter fra så langt tilbake som for en halv million år siden.
"Dette har potensialet for å la oss se mye lenger tilbake i tid, " sa John Tinsley, en forsker-emeritus ved USAs geologiske undersøkelse som ikke var involvert i studien.
Tinsley la til at fordi stalagmittvekst også kan påvirkes av andre faktorer, for eksempel klimaendringer som får en dryppkilde til å tørke opp, vil det å bygge en sterk sak for gamle skjelv som ikke allerede er kjent om, kreve å finne flere stalagmittpar i lignende aldre. i flere huler.
Panno sier at de fleste stalagmittskiftene teamet hans observerte var relatert til flom eller klimaendringer, men den nye studien viser at det er mulig å skille disse effektene fra de som er utløst av jordskjelv.
Å ha et tydeligere bilde av tidligere jordskjelv kan gi verdifull innsikt om fremtidige skjelv, sa Panno. "Det er viktig å forstå periodisiteten til store skjelv langs disse seismiske sonene, fordi jo mer vi vet om dem, " la han til, "jo bedre kan statlige, føderale og lokale byråer være forberedt på å ta beslutninger om hva de skal gjøre hvis det ser ut vi er forfalt for en annen. "
