Zrozumieć trzęsienia ziemi
Zrozumienie mechanizmów stojących za trzęsieniami ziemi może pomóc nam przewidywać występowanie trzęsień w strefach aktywności sejsmicznej, takich jak kalifornijski uskok San Andreas. „Wiemy, że niektóre najsilniejsze trzęsienia ziemi są inicjowane w dolnej warstwie skorupy ziemskiej. Aby zrozumieć te niszczące zjawiska, musimy sprawdzić, co się tam tak naprawdę dzieje” – mówi Luca Menegon z Uniwersytetu w Plymouth. W 2013 Menegon uzyskał, w ramach projektu Marie Curie Career Integration Grant, stypendium na przeprowadzenie czteroletnich badań na ten temat. Podczas projektu EVOCOS przeanalizował cechy geologiczne obecnej powłoki Ziemi, starając się uzyskać więcej informacji o procesach zachodzących głęboko pod powierzchnią. Jak wyjaśnia Menegon, na głębokości około 10 – 20 km temperatura skorupy ziemskiej jest dużo wyższa. To tu istnieją obszary, na których nawet niewielka ilość wody umożliwia skałom powolne i stabilne płynięcie lepkościowe. Jednakże w bardziej suchych regionach skały są sztywniejsze, co prowadzi do akumulowania się naprężeń, a w konsekwencji do trzęsienia ziemi. Jednak jak zbadać procesy zachodzące ponad 20 kilometrów pod powierzchnią ziemi? „W toku prac zbadałem naturalne strefy wysokich naprężeń powstałe w dolnych warstwach skorupy ziemskiej, a następnie wyniesione na powierzchnię podczas wypiętrzania się gór. Stanowią one doskonałe odzwierciedlenie procesów geologicznych, które miały miejsce w dolnej części skorupy” – objaśnia Menegon. Strefy silnych naprężeń to zlokalizowane obszary intensywnych deformacji geologicznych, których przyczyną są ruchy płyt tektonicznych. Menegon przeanalizował pochodzące z północnej Norwegii i włoskich Alp próbki takich skał z myślą o uzyskaniu bardziej szczegółowych informacji na temat rodzaju procesów, które doprowadziły do wystąpienia trzęsień w dolnej warstwie skorupy ziemskiej. Na podstawie wyników badań z użyciem mikroskopu elektronowego i analizy składu chemicznego pobranych skał Menegon wyliczył naprężenia i szybkość deformacji w próbkach pochodzących ze stref wysokich naprężeń. Udało mu się także obliczyć temperaturę i ciśnienie panujące podczas formowania się badanych skał, co potwierdza, że próbki stanowią zachowane fragmenty zdeformowanych stref dolnej skorupy ziemskiej. Uzyskane wyniki zostały skonfrontowane z rezultatami spektroskopii IR i analizy z użyciem mikrosondy jonowej, dostarczając informacji o zawartości wody. Menegon stwierdził, że skały pochodzące ze stref wysokich naprężeń w dolnej warstwie skorupy są ultradrobnoziarniste, co częściowo wyjaśnia, dlaczego strefy te są słabe i podatne na deformacje. Drobne ziarna ślizgają się wzdłuż swoich granic; zaś mechanizm ruchu nazywany jest „pełzaniem zależnym od wielkości ziarna”. Badacz odkrył również obecność żył pseudotachylitowych w regionach, z których pochodziły próbki skał. Te żyły ze stopionego materiału skalnego powstają podczas wstrząsów sejsmicznych i są uważane za „blizny” po minionych trzęsieniach ziemi. „Dzięki zastosowaniu wspomnianych technik mogłem wykazać, że trzęsienia ziemi występują także na głębokościach powyżej 20 km, gdzie obszary skalne są bardziej suche i sztywne” – tłumaczy Menegon. „Zjawisko płynięcia lepkościowego zachodzi wyłącznie po takim głębokim trzęsieniu powodującym zmniejszenie rozmiaru ziaren skał. To z kolei sprawia, że skały są bardziej podatne na pełzanie zależne od wielkości ziarna, co można zauważyć w badanych próbkach”. Menegon planuje kontynuować badanie blizn po trzęsieniach ziemi, aby dowiedzieć się więcej na temat sejsmicznego zachowania dolnej warstwy skorupy ziemskiej oraz występujących w niej trzęsień. „To pozwoli nam lepiej zrozumieć procesy zachodzące w aktywnych uskokach w dzisiejszych obszarach występowania trzęsień ziemi” – podsumowuje.
