Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе установили, что глубокие разломы в земной коре могут восстанавливать свою прочность всего за несколько часов после медленных сейсмических событий, действуя подобно быстрому клею. Результаты исследования опубликованы 19 ноября в журнале Science Advances.
Фото из открытых источников
Команда, возглавляемая профессором наук о Земле и планетах Амандой Томас и профессором Джеймсом Уоткинсом, исследовала события медленного скольжения — сейсмические движения, которые развиваются медленнее, чем обычные землетрясения. В обычных землетрясениях напряжение, накопленное за века или тысячелетия от трения тектонических плит, высвобождается резко, вызывая короткие, но интенсивные колебания. Медленные сдвиги, открытые около 2002 года, высвобождают напряжение, накопленное за месяцы или годы, в виде небольших смещений на несколько сантиметров, растянутых на дни, недели или месяцы.
Для изучения этих процессов ученые проанализировали сейсмические данные из зоны субдукции Каскадия на северо-западе Тихоокеанского региона, где плита Хуан-де-Фука погружается под Северо-Американскую плиту. Здесь участки разломов могут сдвигаться повторно через несколько часов или дней, что свидетельствует о частичном восстановлении прочности и быстром наборе нового напряжения. Томас отмечает, что приливные силы, вызванные гравитацией Солнца и Луны, а также весом морской воды, помогают измерять скорость этого восстановления.
Чтобы разобраться в механизме, специалист по геохимии Уоткинс провел лабораторные эксперименты, имитирующие условия высокой температуры и давления в глубокой коре. Исследователи измельчили кварц, поместили его в серебряный цилиндр и подвергли давлению в 1 гигапаскаль (в 10 000 раз выше атмосферного) при температуре 500 градусов Цельсия. После этого они измерили скорость звуковых волн в образце и изучили его структуру под электронным микроскопом.
Результаты показали, что зерна кварца быстро соединяются, восстанавливая прочность.
«Мы моделируем, что происходит после медленного скольжения», — объяснил Уоткинс. «Мы готовим образец и изучаем его».
Томас добавила, что этот процесс напоминает быстрый клей, устраняющий дефекты и обеспечивающий восстановление.
Открытие имеет значение не только для зон субдукции, но и для других разломов, включая те, что вызывают сильные землетрясения.
Теперь ученые намерены провести дальнейшие исследования сцепления в разломах земной коры. Это может помочь предсказывать поведение разломов и снижать риски от сейсмических событий.
