Odkryto samonaprawiającą się usterkę już po kilku godzinach, ryzyko trzęsienia ziemi wzrasta nieprzewidywalnie

Nowe badania pokazują, że głębokie uskoki mogą naprawić się same w ciągu zaledwie kilku godzin, przez co ryzyko wystąpienia silnego trzęsienia ziemi narasta znacznie szybciej, niż wcześniej sądzono.

Niedawno opublikowane badanie pokazuje, że głębokie podziemne uskoki mogą się „uszczelnić” zaskakująco szybko, w ciągu kilku godzin od wystąpienia powolnego wstrząsu sejsmicznego – zdjęcie: SciTechDaily.com

Nowe badanie pokazuje, że głębokie podziemne uskoki mogą się „naprawić” w ciągu zaledwie kilku godzin po zdarzeniach powolnego poślizgu – wystarczająco szybko, aby całkowicie zmienić sposób, w jaki energia gromadzi się i uwalnia przed wystąpieniem trzęsienia ziemi.

Wyniki badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis, opublikowane 19 listopada w czasopiśmie Science Advances, pokazują, że minerały takie jak kwarc mogą ulegać mikroskopijnej regeneracji pod wpływem ekstremalnie wysokiego ciśnienia i temperatury, pomagając pęknięciom odzyskać wytrzymałość w ciągu zaledwie kilku godzin.

Według profesor Amandy Thomas, wyniki eksperymentów pokazują, że uskoki działają jak system samonaprawiający. Po każdym powolnym ruchu poślizgowym, pęknięta skała może się szybko połączyć, co pozwala na dalszy wzrost naprężeń, co może prowadzić do silniejszych trzęsień ziemi w przyszłości.

Wcześniej naukowcy sądzili, że uskoki potrzebują bardzo dużo czasu, aby odzyskać spójność. Jednak nowe odkrycia pokazują, że proces ten zachodzi tak szybko, że nawet niewielkie zmiany spowodowane siłami pływowymi Księżyca i Słońca mogą wywołać dalszy ruch.

Aby przetestować ten mechanizm, zespół Thomasa i profesor geochemii James Watkins stworzyli warunki imitujące środowisko panujące głęboko w skorupie ziemskiej. Proszek kwarcowy został sprasowany w srebrnych cylindrach pod ciśnieniem 1 gigapaskala i w temperaturze 500 stopni Celsjusza. Po procesie „gotowania” próbki zbadano za pomocą mikroskopów ultradźwiękowych i elektronowych.

Wyniki pokazały, że rozbite cząstki mineralne zaczęły się ze sobą spawać. Nowe wiązanie osiągnęło znaczną wytrzymałość już po 6–24 godzinach, podobnie jak w przypadku klejów błyskawicznych.

Rekompresja uskoków może mieć kluczowe znaczenie w wielu systemach geologicznych, nie tylko w głębokich strefach subdukcji, ale także w płytkich uskokach blisko powierzchni, gdzie występują silne trzęsienia ziemi. Ten czynnik od dawna jest w dużej mierze ignorowany w modelach prognozowania sejsmicznego, mimo że może on determinować tempo narastania naprężeń i częstotliwość trzęsień ziemi, mówi profesor Thomas.

Badanie poszerza również wiedzę na temat powolnych zjawisk osuwiskowych, szczególnie w strefie subdukcji Cascadia na północno-zachodnim Pacyfiku , gdzie ruchy mogą trwać od kilku dni do kilku miesięcy. Uskoki w tym miejscu wykazują zdolność do wznowienia osuwisk już po kilku godzinach lub dniach, co sugeruje szybką relaksację naprężeń.

Naukowcy twierdzą, że mikroskopijne zdolności naprawcze cząsteczek minerałów mogą powodować efekty domina w skali setek kilometrów, czyli porównywalnej do skali dużych trzęsień ziemi.

Oznacza to, że nawet niewielkie zmiany w podłożu, w spójności między ziarnami kwarcu, mogą wpływać na sposób, w jaki uskok akumuluje lub uwalnia energię w czasie. Jeśli spójność zostanie szybko przywrócona, uskok może odzyskać silniejsze „zablokowanie”, powodując, że energia będzie nadal kompresowana, a nie uwalniana stopniowo poprzez niewielkie ruchy.

Z drugiej strony, w pewnych warunkach, ta samoistna regeneracja może również zmienić rytm powolnego poślizgu, wpływając na to, kiedy i w jaki sposób naprężenia rozprzestrzeniają się w skorupie ziemskiej.

Dlatego naukowcy twierdzą, że zrozumienie mikroskopijnego procesu samonaprawiania nie tylko pomaga wyjaśnić nietypowe zachowanie powolnego poślizgu, ale jest również kluczem do dokładniejszego przewidywania ryzyka trzęsień ziemi w regionach, w których występują aktywne strefy subdukcji.

Wydarzenie Slow Slip (SSE)

To bardzo powolna forma ruchu sejsmicznego, która nie powoduje tak silnych wstrząsów, jak trzęsienie ziemi. Zamiast uwalniać energię w ciągu kilku sekund, powolne przesunięcie trwa dni, a nawet miesiące. Płyty tektoniczne przesuwają się zaledwie o kilka centymetrów, ale to wystarczy, aby akumulować i regulować naprężenia w skorupie ziemskiej.

Wydarzenia te są istotne, gdyż mogą sygnalizować zmiany naprężenia uskoku, co może mieć wpływ na prawdopodobieństwo wystąpienia w przyszłości dużych trzęsień ziemi.

Strefa subdukcji

To granica, na której płyta oceaniczna wsuwa się pod płytę kontynentalną. Zatapiając się w płaszczu Ziemi, płyta wytwarza ogromne ciepło i ciśnienie. Jest to najbardziej aktywny sejsmicznie region na planecie, gdzie występują zarówno powolne trzęsienia ziemi, jak i silne trzęsienia ziemi.

Powrót do tematu

MINH HAI

Source: https://tuoitre.vn/phat-hien-dut-gay-tu-lien-chi-sau-vai-gio-nguy-co-dong-dat-tang-kho-luong-20251120091315604.htm