Studija objavljena u Science Advances pokazuje da stene u dubokim rasjedima mogu brzo „zavariti“ pod velikim pritiskom i temperaturom, objašnjavajući kako rasjedi mogu da povrate snagu između sporo pokretnih događaja (SSE). U eksperimentu su zdrobljenom kvarcu primenjeni uslovi od 1 GPa i >900 °F (~482 °C), nakon čega su zrna minerala spojena i vratila kohezijsku čvrstinu. Otkriće ukazuje da cementacija može igrati značajnu ulogu u dinamici rasjeda i u modelima potresa.
Kako se stene same „leče“ u dubokim rasjedima — otkriće koje objašnjava spore potrese
Potresi se često opisuju jednostavno: tektonske ploče klize jedna pored druge duž rasjeda i nagomilani napon se iznenada oslobađa. Međutim, postoje i sporopokretni događaji klizanja (SSE) — duga, ponovljena pomeranja koja se razvijaju satima, danima ili čak mesecima i za koja se pretpostavlja da uključuju višestruka pucanja i „zaraštavanja“ rasjeda.
Šta su SSE i zašto su neobični?
SSE (slow slip events) nisu jednokratni, snažni potresi, već serije slabijih i sporijih pomeranja koje ukupno dovedu do samo nekoliko centimetara pomeranja. Seizmolozi su dugo pokušavali da objasne kako se rasjedovi nakon pucanja ponovo oporave dovoljno da ponovo puknu — odnosno koji mehanizmi omogućavaju brzo vraćanje čvrstine kontakta među stijenama.
Laboratorijsko otkriće: „zavarivanje“ zrna kvarca
Nova studija objavljena u časopisu Science Advances daje ubedljiv odgovor. Istraživači su u laboratoriji simulirali uslove koji vladaju u dubokim rasjedima nakon SSE: komoru pod pritiskom od 1 gigapaskala (oko 10.000 puta veći od atmosferskog) napunili su zdrobljenim kvarcom, zapečatili i zagrejali na preko 900 °F (više od ~482 °C). Pregledom uzoraka elektronskim mikroskopom utvrdili su da su zrna minerala postala spojena — kao da su se „zavarila“ i formirala cement koji vraća čvrstinu dodirnih površina.
"To je kao brzo vezivo za rasjed," rekla je Amanda Thomas, geofizičarka sa Univerziteta Kalifornija, Davis i koautorka rada. "Proces je veoma brz i može dovesti do značajnog vraćanja čvrstine."
Zašto je to važno?
Ovakva brzinska cementacija objašnjava kako duboki rasjedni kontakti mogu da povrate kohezijsku snagu između događaja i potom ponovo puknu — ključni element u ponašanju SSE. Autori napominju da, iako su eksperimentalni uslovi pojednostavljeni, rezultati snažno ukazuju da cementacija i stvaranje kohezije treba da budu ozbiljno razmotreni pri tumačenju i modelovanju i sporih i klasičnih potresa.
Ograničenja i sledeći koraci
Laboratorija može reproducirati ekstremne uslove ali не obuhvata sve varijable prirodnih rasjeda: hemijski sastav, prisustvo fluida, dugačak vremenski okvir i heterogenost stena. Potrebna su dodatna istraživanja koja će kombinovati laboratorijske rezultate sa terenskim podacima kako bi se preciznije procenio značaj cementacije u različitim dubinama i vrstama rasjeda.
Bolje razumevanje mehanizama koji vraćaju čvrstinu u rasjedima pomaže seizmolozima da unaprede modele ponašanja tla i procene rizika, što može doprineti i preciznijem predviđanju i pripremi za buduće zemljotrese.
Izvor: rad objavljen u Science Advances; izjava istraživača Amanda Thomas (University of California, Davis).
Pomozite nam da budemo bolji.
