Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα βαθιά σεισμικά ρήγματα μπορούν να «αυτο-θεραπευτούν» μέσα σε ώρες, λειτουργώντας σαν «κόλλα ταχείας πήξης» ύστερα από γεγονότα αργής ολίσθησης. Αναδημιουργώντας συνθήκες υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας στο εργαστήριο, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι κόκκοι χαλαζία μπορούν να συγκολληθούν ξανά γρήγορα, αποκαθιστώντας τη δύναμή τους πολύ πιο γρήγορα από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως.
Πρωτοποριακή ανακάλυψη στην «επούλωση» των βαθέων ρηγμάτων
Σύμφωνα με νέα έρευνα από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Ντέιβις (UC Davis), τα ρήγματα σεισμών που βρίσκονται πολύ κάτω από την επιφάνεια της Γης μπορούν να αποκατασταθούν μετά από μια σεισμική διαταραχή.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στις 19 Νοεμβρίου στο επιστημονικό περιοδικό Science Advances με την υποστήριξη επιχορηγήσεων από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF), προσθέτουν ένα σημαντικό νέο στοιχείο στον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες ερμηνεύουν τη συμπεριφορά των ρηγμάτων που τελικά μπορεί να προκαλέσουν ισχυρούς σεισμούς.
«Ανακαλύψαμε ότι τα βαθιά ρήγματα μπορούν να αυτο-επουλωθούν μέσα σε λίγες ώρες», δήλωσε η Αμάντα Τόμας (Amanda Thomas), καθηγήτρια Γεωλογικών και Πλανητικών Επιστημών στο UC Davis και συγγραφέας της εργασίας.
«Αυτό μας ωθεί να επαναξιολογήσουμε τη ρεολογική συμπεριφορά των ρηγμάτων και το κατά πόσο παραβλέπαμε κάτι πολύ σημαντικό».
Επανεξέταση της συμπεριφοράς των ρηγμάτων και της αργής ολίσθησης
Η Τόμας, ο συνάδελφός της στο UC Davis, Καθηγητής Τζέιμς Γουότκινς (James Watkins), και η ομάδα τους εξέτασαν φαινόμενα αργής ολίσθησης, ή SSE (Slow Slip Events), τα οποία είναι σεισμικές κινήσεις που εκδηλώνονται πολύ πιο σταδιακά από τους τυπικούς σεισμούς.
Οι παραδοσιακοί σεισμοί συμβαίνουν όταν οι τάσεις που συσσωρεύονται καθώς οι τεκτονικές πλάκες της Γης τρίβονται μεταξύ τους επί αιώνες ή χιλιετίες απελευθερώνονται ταχύτατα, δημιουργώντας έντονη δόνηση που διαρκεί μόλις λίγα δευτερόλεπτα.
Περίπου το 2002, όπως ανέφερε η Τόμας, οι επιστήμονες αναγνώρισαν ένα άλλο είδος σεισμικού φαινομένου που συμπεριφέρεται διαφορετικά. Σε ένα φαινόμενο αργής ολίσθησης, η συσσώρευση τάσεων που χτίζεται επί μήνες έως χρόνια εκτονώνεται με μικρές μετατοπίσεις λίγων μόνο εκατοστών, οι οποίες εκτυλίσσονται σε διάστημα ημερών, εβδομάδων ή ακόμα και μηνών.
Τα επαναλαμβανόμενα φαινόμενα αργής ολίσθησης στην Κασκάντια
Για να κατανοήσουν καλύτερα τη συμπεριφορά της αργής ολίσθησης σε βάθος, οι ερευνητές μελέτησαν τα σεισμικά αρχεία από τη Ζώνη Καταβύθισης της Κασκάντια στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό, όπου η πλάκα Χουάν ντε Φούκα (Juan de Fuca) βυθίζεται κάτω από την πλάκα της Βόρειας Αμερικής.
Τα φαινόμενα αργής ολίσθησης σε αυτήν την περιοχή δεν ακολουθούν το ίδιο μοτίβο με τους σεισμούς. Τμήματα του ρήγματος μπορούν να ολισθήσουν ξανά μέσα σε ώρες ή ημέρες, γεγονός που υποδεικνύει ότι το ρήγμα έχει μερικώς επουλωθεί, ανακτώντας ταυτόχρονα τάσεις (στρες) εκπληκτικά γρήγορα.
Η Τόμας εξήγησε ότι οι μικρές παλιρροϊκές δυνάμεις δείχνουν πόσο γρήγορα μπορούν να συσσωρευτούν ξανά οι τάσεις στο ρήγμα. Η βαρυτική έλξη του Ήλιου και της Σελήνης επηρεάζει τον φλοιό της Γης με τον ίδιο τρόπο που προκαλεί τις παλίρροιες των ωκεανών. Επιπλέον, το μεταβαλλόμενο βάρος του θαλασσινού νερού ασκεί πίεση στα υποκείμενα πετρώματα. Αυτό που παραμένει αβέβαιο είναι πώς το ρήγμα καταφέρνει να ανακτήσει τόση δύναμη σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα.
Το αίνιγμα της επούλωσης σε σύντομο χρονικό διάστημα
Ο Γουότκινς είναι γεωχημικός που μελετά τι συμβαίνει στα ορυκτά κάτω από υψηλή θερμοκρασία και πίεση. Το εργαστήριό του διαθέτει εξοπλισμό για την προσομοίωση συνθηκών βαθιά στον φλοιό της Γης ή κάτω από ένα ηφαίστειο.
Ο Γουότκινς και η Τόμας ανέπτυξαν πειράματα όπου γέμισαν έναν ασημένιο κύλινδρο με σκόνη χαλαζία, τον σφράγισαν με συγκόλληση και τον υπέβαλαν σε πίεση 1 Γιγαπασκάλ (10.000 φορές την ατμοσφαιρική πίεση) στους 500 βαθμούς Κελσίου.
«Προσομοιώνουμε τι συμβαίνει αμέσως μετά από ένα φαινόμενο αργής ολίσθησης», δήλωσε ο Γουότκινς. «Το θερμαίνουμε και το παρατηρούμε».
Μικροσκοπική συγκόλληση των κόκκων ορυκτών
Οι ερευνητές μέτρησαν πόσο γρήγορα μπορούσαν να ταξιδέψουν τα ηχητικά κύματα μέσα από το «ψημένο» δείγμα, στη συνέχεια άνοιξαν τους κυλίνδρους για να μελετήσουν τη δομή του με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
Μετά τη συμπίεση, οι κόκκοι των ορυκτών είχαν συγκολληθεί μεταξύ τους, διαπίστωσαν οι ερευνητές. «Είναι σαν κόλλα ρηγμάτων ταχείας πήξης», είπε η Τόμας. «Είναι πραγματικά γρήγορο και μπορεί να υπάρξει σημαντική ανάκτηση δύναμης».
Αυτή η συνοχή – η ικανότητα των ρηγμάτων να επιδιορθώνονται μόνα τους – μπορεί να είναι σημαντική και αλλού, συμπεριλαμβανομένων ρηγμάτων σε μικρότερο βάθος και εκείνων που είναι γνωστά ως υπαίτια για μεγάλους σεισμούς.
«Η συνοχή παραβλέπεται στα περισσότερα μοντέλα», δήλωσε η Τόμας. «Υπό ορισμένες συνθήκες, η συνοχή μπορεί να είναι πιο σημαντική από ό,τι πιστεύαμε.»
Η Τόμας και ο Γουότκινς έλαβαν πρόσφατα μια νέα επιχορήγηση από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (National Science Foundation) για να μελετήσουν περαιτέρω τη συνοχή στα σεισμικά ρήγματα. «Συνδέει τα γεγονότα σε μικροσκοπική κλίμακα με μεγάλους οριζόντιους σεισμούς σε κλίμακα εκατοντάδων χιλιομέτρων», είπε ο Γουότκινς.
