Дослідники відтворили умови глибоко всередині зони занурення Каскадія та з’ясували, що розколоті гірські породи мають здатність відновлюватися під час або лише через кілька годин після сповільнених поштовхів.
Вид на скелю Оттер-Рок на узбережжі Орегону, яка розташовується на вершині зони субдукції Каскадія. (Зображення: Craig Tuttle/Design Pics Editorial/Universal Images Group via Getty Images) Підпишіться на нашу розсилку
Нещодавнє дослідження показує, що тріщини, розташовані глибоко в земній корі, мають здатність з’єднуватися за лічені години після певних поштовхів.
Конкретно, ці щілини можуть відновлюватися швидко після того, що геологи називають подіями неквапливого ковзання. Це коли рух, обумовлений деформацією та напругою, між двома краями розлому відбувається протягом днів, тижнів або місяців, а не за секунди або, у випадку великих сейсмічних подій, за хвилини.
«Уповільнені ковзання та регулярні сейсмічні події здатні виникати на ідентичних великих розломних системах, проте зазвичай вони з’являються на різній глибині та за різних фізичних умов», – поділилася Томас із Live Science в електронному листі. «Фактором, що визначає, чи розлом ковзає неквапливо чи раптово, є тертя розлому та результативна напруга на розломі».
Томас і її колеги досліджували події уповільненого ковзання глибоко в зоні занурення Каскадія, «мегарозломі», де плита Хуан-де-Фука занурюється під Північноамериканську плиту. Каскадія відчуває безліч подібних явищ повільного ковзання та має унікальну мережу сейсмічного моніторингу, що робить її одним з найкращих місць у світі для вивчення даного явища, поділилася Томас.
Мегарозлом може викликати сейсмічні події магнітудою від 8 до 9 балів. «У зонах занурення, таких як Каскадія, сильні поштовхи виникають у неглибоких, холодніших породах, тоді як повільне зміщення відбувається глибше, де температури та тиск набагато вищі, а рідин багато», – пояснила Томас.
Уповільнені ковзання в Каскадії незвичайні тим, що часом вони розривають одну й ту саму зону багаторазово протягом однієї події. Протягом лише кількох годин одна ділянка розлому може руйнуватися кілька разів, що свідчить як про швидке відновлення напруги, так і про процес «загоєння», що трапляється між руйнуваннями. «Це повторне спрацювання — одна з загадок, яку мало на меті пояснити наше дослідження», — прокоментувала Томас.
Результати були оприлюднені 19 листопада в журналі Science Advances.
Оскільки глибини Каскадії недоступні, дослідники відтворили в лабораторії умови, які, як передбачається, існують глибоко в зоні занурення. Вони помістили срібну капсулу з подрібненим кварцом і краплею води, щоб змоделювати гірські породи та глибинні рідини відповідно. Потім група запечатала капсулу, розігріла її приблизно до 500 градусів Цельсія (930 градусів за Фаренгейтом) і піддала її тиску, який у 10 000 разів перевищує атмосферний, на термін до 24 годин.
Зображення, отримані за допомогою скануючого електронного мікроскопа, демонструють, що фрагменти кварцу злиплися через 6 та 24 години у срібній капсулі. (Зображення: лабораторія Воткінса, Каліфорнійський університет у Девісі)
Далі дослідники вдалися до електронної мікроскопії, щоб з’ясувати, що трапилося з кварцовим порошком. Вони виявили, що мінеральні зерна були з’єднані між собою, навіть у зразках, які «готувалися» лише кілька годин.
«Загоєння розломів надзвичайно залежить від температури, тиску та присутності рідин», – зауважив Томас. «У наших експериментах ці умови спричинили відчутне зміцнення протягом кількох годин».
Регулярні сейсмічні події здебільшого виникають у неглибоких ділянках земної кори, отже для відновлення тріщин потрібно набагато більше часу — від років до десятиліть. «Наші результати вказують на те, що ідентичний базовий процес здатний відбуватися по всій земній корі, але часові рамки змінюються залежно від навколишнього середовища», — поділився Томас.
Інша частина головоломки, розглянута в дослідженні, полягає в тому, з якою швидкістю відбувається відновлення напруги під час повільних ковзань у Каскадії. Зона занурення зазнає низькочастотних поштовхів, які є незначними сейсмічними явищами, викликаними сплесками, коли одна й та сама область безперервно руйнується. Ці сплески перетинаються з циклами океанських припливів, що говорить про те, що зміни припливів здатні призвести до повторного руйнування розлому лише через кілька годин після його відновлення.
«У Каскадії швидке загоєння означає, що частини глибокого розлому можуть відновлюватися досить швидко, щоб повторно активуватися кілька разів протягом одного циклу повільного ковзання», – пояснив Томас. «Це впливає на те, як ми моделюємо уповільнене ковзання і як ми інтерпретуємо сигнали, які використовуємо для моніторингу глибокого розлому».
Загоєння розломів також є суттєвим чинником у більш мілководних областях, зокрема тих, що, як відомо, викликають потужні поштовхи. Процеси відновлення слід додати до наступного покоління моделей, оскільки вони здатні покращити наше розуміння ризиків поштовхів, прокоментував Томас.
Sourse: www.livescience.com