Rychlé uzdravování zemské kůry: Nové objevování mechanismů podzemních zlomů
Nová studie ukazuje, že hluboké zemské zlomy se mohou „uzdravit“ pouhých několik hodin po pomalých posunech – rychlostí dostatečnou na to, aby se celkově změnil proces akumulace a uvolňování energie před vznikem zemětřesení.
Výsledky výzkumu z Kalifornské univerzity v Davis, zveřejněné 19. listopadu v časopise Science Advances, ukazují, že minerály jako křemen mohou pod vysokým tlakem a teplotou znovu spojovat malé zlomy, což umožňuje zlomy obnovit svou pevnost během několika hodin.
Podle profesorky Amanda Thomas, výsledky experimentu ukazují, že zlomy fungují jako systém s schopností autoregenerace. Po každém pohybu posunu se rozpadlá vrstva hornin rychle spojí, což vytváří podmínky pro další akumulaci napětí, což může vést k větším zemětřesením v budoucnosti.
V minulosti vědci předpokládali, že zlomy potřebují velmi dlouhou dobu na to, aby obnovily svou soudržnost. Nový objev však odhaluje, že obnova probíhá tak rychle, že i malé změny v přílivové síle Měsíce a Slunce mohou stimulovat další pohyb.
Aby ověřili tento mechanismus, tým profesora Thomase a profesora geochemie Jamese Watkinse vytvořil podmínky, které napodobují prostředí uvnitř zemské kůry. Křemenový prášek byl stlačen v stříbrném válci pod tlakem jedna gigapascal a teplotou 500 stupňů Celsia. Po „upečení“ byly vzorky testovány pomocí akustických vln a elektronové mikroskopie.
Výsledky ukázaly, že minerální částice se začínají opět spojovat. Nově vznikající vazby poskytují značnou pevnost během 6–24 hodin, obdobně jako mechanismus rychle tvrdnoucího lepidla.
Schopnost zlomu znovu se spojit může hrát klíčovou roli v mnoha geologických systémech, nejen v oblastech subdukce, ale také v mělkých zlomech blízko povrchu, kde často dochází k silným zemětřesením. Profesorka Thomas uvedla, že tento faktor byl dosud téměř opomíjen v modelech předpovědi zemětřesení, ačkoli může rozhodovat o rychlosti akumulace napětí a frekvenci výskytu zemětřesení.
Studie také rozšiřuje naše porozumění pomalým posunům, zejména v oblasti subdukce Cascadia v severozápadním Tichém oceánu, kde se geologické pohyby táhnou po dobu několika dní až měsíců. Úseky zlomu v této oblasti vykazují schopnost se znovu posunout již po několika hodinách nebo dnech, což naznačuje, že obnova napětí probíhá velmi rychle.
Podle vědců by schopnost mikroskopického uzdravování mezi minerálními částicemi mohla mít dalekosáhlé dopady na rozsah stovek kilometrů, což odpovídá měřítku velkých zemětřesení.
To znamená, že i malé změny, které se odehrávají hluboko pod zemí, na úrovni udržování vazeb mezi částicemi křemene, mohou ovlivnit, jak zlomy akumulují nebo uvolňují energii v průběhu času. Pokud se vazby rychle obnoví, zlomy mohou získat silnější „zámek“, což způsobuje, že energie je dále akumulována, místo aby byla postupně uvolňována prostřednictvím malých aktivit.
Naopak za některých podmínek může tato autoregenerace také změnit rytmus pomalého posuvu, což ovlivňuje čas a způsob šíření napětí v zemské kůře.
Toto je důvod, proč vědci tvrdí, že pochopení procesu mikroskopické autoregenerace není pouze důležité pro vysvětlení neobvyklého chování pomalého posunu, ale také klíčem k přesnějšímu předpovědění rizika zemětřesení v oblastech s aktivními subdukčními zónami.
Pomalu se pohybující události (Slow Slip Event – SSE)
Toto je forma seismického pohybu, která probíhá velmi pomalu a nezpůsobuje silné otřesy jako obvyklá zemětřesení. Místo uvolnění energie během několika sekund, pomalé posunové události trvají od několika dní do několika měsíců. Tectonické desky se pohybují jen o několik centimetrů, ale stále stačí k akumulaci a úpravě napětí v zemské kůře.
Tato události jsou velmi důležité, protože mohou signalizovat změny v napětí zlomů a dokonce souviset s možností velkého zemětřesení v budoucnosti.
Subdukční zóna
Toto je hranice, kde se oceánská tektonická deska posouvá pod kontinentální desku. Když tato deska klesá do hloubky v zemské kůře, vytváří tím velké teploty a tlak. Tato oblast je místem s nejvyšší seismickou aktivitou na planetě, kde se často vyskytují jak pomalé posuny, tak velké zemětřesení.
