Trhliny způsobené „tichými“ zemětřeseními hluboko v zemské kůře se mohou samy zahojit během několika hodin
Trhliny hluboko v zemské kůře se mohou po určitých zemětřesení znovu slepit během několika hodin, naznačuje nový výzkum.
Konkrétně se tyto trhliny mohou rychle zahojit po tom, co geologové nazývají události pomalého skluzu. To je, když deformací a napětím vyvolaný pohyb mezi dvěma stranami chyby nastává v průběhu dnů, týdnů nebo měsíců, spíše než v průběhu sekund nebo např. největší zemětřesenízápis.
„Pomalé skluzy a pravidelná zemětřesení se mohou vyskytovat na stejných hlavních poruchových systémech, ale obvykle k nim dochází v různých hloubkách a za různých fyzických podmínek,“ řekl Thomas Live Science v e-mailu. „To, co určuje, zda chyba klouže pomalu nebo náhle, je třecí chování poruchy a efektivní namáhání poruchy.“
Thomas a její kolegové studovali události pomalého skluzu hluboko v subdukční zóně Cascadia, což je „megaporucha“, kdy deska Juan de Fuca klouže pod severoamerickou desku. Cascadia zažívá spoustu těchto pomalých skluzů a má výjimečnou seismickou monitorovací síť, díky čemuž je jedním z nejlepších míst na světě pro studium tohoto jevu, řekl Thomas.
Megachyba je schopný rozpoutat zemětřesení o síle 8 a 9. „V subdukčních zónách, jako je Cascadia, dochází k velkým zemětřesením v mělkých, chladnějších horninách, zatímco pomalé prokluzování se děje hlouběji, kde jsou teploty a tlaky mnohem vyšší a kde je dostatek tekutin,“ vysvětlil Thomas.
Události pomalého skluzu Cascadie jsou neobvyklé v tom, že někdy opakovaně protrhnou stejnou zónu během jedné události. Během několika hodin se může jedna oblast poruchy několikrát zlomit, což naznačuje, že stres se rychle obnoví a že mezi prasklinami nastává proces „hojení“. „Ta opakovaná reaktivace je jednou z hádanek, které se naše studie rozhodla vysvětlit,“ řekl Thomas.
Výsledky byly publikovány 19. listopadu v časopise Vědecké pokroky.
Protože hlubiny Cascadie jsou nepřístupné, vědci v laboratoři znovu vytvořili podmínky, o kterých se předpokládá, že existují hluboko v subdukční zóně. Naplnili stříbrnou kapsli práškovým křemenem a pramínek vody, aby napodobili horniny a hluboké tekutiny. Tým poté kapsli svařil, zahřál na asi 930 stupňů Fahrenheita (500 stupňů Celsia) a dal ji pod tlak 10 000krát vyšší než atmosférický tlak po dobu až 24 hodin.
Dále vědci použili elektronovou mikroskopii, aby zjistili, co se stalo s křemenným práškem. Zjistili, že minerální zrna byla svařena dohromady, a to i ve vzorcích, které byly „vařeny“ jen pár hodin.
„Hojení poruch silně závisí na teplotě, tlaku a přítomnosti tekutin,“ řekl Thomas. „V našich experimentech tyto podmínky vytvořily měřitelné posílení během několika hodin.“
Pravidelná zemětřesení se obvykle vyskytují v mělčích oblastech kůry, takže zacelení zlomenin trvá mnohem déle – roky až desetiletí. „Naše výsledky naznačují, že stejný základní proces může fungovat napříč kůrou, ale časové osy se mění v závislosti na prostředí,“ řekl Thomas.
Další částí hádanky, kterou studie řeší, je, jak se stres tak rychle obnovuje během pomalých skluzů v Cascadii. V subdukční zóně dochází k nízkofrekvenčním zemětřesením, což jsou malé seismické události, které se spouštějí nárazově, když se stejná oblast znovu a znovu roztrhne. Tyto výbuchy se překrývají s cykly oceánského přílivu, což naznačuje, že změny přílivu a odlivu mohou způsobit opětovné prasknutí poruchy jen několik hodin poté, co se sama opravila.
„V Cascadii rychlé hojení znamená, že části hlubokého zlomu se mohou znovu zesílit dostatečně rychle na to, aby byly znovu aktivovány několikrát během jednoho cyklu pomalého skluzu,“ řekl Thomas. „To ovlivňuje, jak modelujeme pomalý skluz a jak interpretujeme signály, které používáme k monitorování hlubokého zlomu.“
Léčení poruch je také důležitým faktorem v mělčích oblastech, včetně těch, o kterých je známo, že způsobují velká zemětřesení. Procesy oprav by měly být zahrnuty do příští generace modelů, protože by mohly zlepšit naše porozumění rizikům zemětřesení, řekl Thomas.
