Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе выяснили, что разломы в земной коре могут «срастаться» после сейсмических событий. Работа опубликована в журнале Science Advances.
«Мы обнаружили, что глубокие разломы могут восстанавливаться в течение нескольких часов», — говорит профессор Аманда Томас, автор статьи. «Это заставляет нас пересмотреть реологические свойства разломов и задуматься, не упустили ли мы что-то важное».
Как проводилось исследование
Томас, профессор Джеймс Уоткинс и их коллеги изучали медленные сейсмические события (ССС), которые представляют собой тип сейсмического движения, похожий на землетрясение в замедленном темпе.
Чтобы охарактеризовать глубокие медленные сейсмические события, команда проанализировала сейсмические данные из зоны субдукции Каскадия на северо-западе Тихого океана, где плита Хуан-де-Фука погружается под Североамериканскую плиту.
Результаты исследования
Медленные сейсмические события отличаются от землетрясений. Тот же участок разлома может повторно разорваться в течение нескольких часов или дней. Это говорит о том, что разлом хотя бы частично восстановился и что напряжения были повторно приложены в короткие сроки.
Небольшие изменения напряжений, вызванные приливами и отливами, показывают, что разлом перезагружается в короткие сроки. Гравитационные силы Солнца и Луны действуют на земную кору так же, как они действуют на океаны, вызывая приливы и отливы. В то же время вес движущейся морской воды также действует на породы под ней.
Уоткинс — геохимик, который изучает, что происходит с минералами при высоких температурах и давлении. Его лаборатория имеет оборудование для моделирования условий глубоко в земной коре или под вулканом.
Томас и Уоткинс провели эксперименты, в которых они поместили порошкообразный кварц в серебряный цилиндр, заварили его и поместили под давление в 1 гигапаскаль (10 000 раз больше атмосферного давления) при температуре 500 градусов Цельсия.
«Мы моделируем то, что происходит после медленного сейсмического события, — говорит Уоткинс. — Мы нагреваем его и смотрим».
Они измерили, как быстро звуковые волны могут проходить через «нагретый» образец, затем открыли цилиндры и использовали электронную микроскопию для изучения структуры.
После сжатия минеральные зёрна срослись, обнаружили исследователи.
«Это похоже на быстросхватывающийся клей для разломов, — говорит Томас. — Это действительно быстро, и вы можете получить значительное восстановление прочности».
Эта сплочённость — способность разломов восстанавливаться — может быть важна и в других местах, в том числе в более мелких разломах и тех, которые известны тем, что вызывают сильные землетрясения.
«Сплочённость не учитывается в большинстве моделей, — говорит Томас. — В определённых условиях сплочённость может быть более важной, чем мы думали».
«Это связывает события микроскопического масштаба с крупными толчковыми землетрясениями масштаба сотен километров», — говорит Уоткинс.
Авторы статьи также включают Николаса Билера из Геологической службы США, Мелоди Френч из Университета Райса, Уитни Бер из ETH Zürich, Швейцария, и Марка Рида из Университета Орегона.
Предоставлено Калифорнийским университетом в Дэвисе.