Stene koje su nekada bile zakopane duboko u drevnim zonama subdukcije – gde se tektonske ploče sudaraju – mogle bi pomoći naučnicima da naprave bolja predviđanja o tome kako se ove zone ponašaju tokom godina između velikih zemljotresa, prema istraživačkom timu sa Penn State-a i Univerziteta Braun.
Tragovi iz stenskih formacija na Aljasci i Japanu omogućili su naučnicima da razviju novi model za predviđanje aktivnosti rastvora pritiska u zonama subdukcije, objavili su istraživači u časopisu Napredak nauke.
Sedimentne stene obuhvataju zrna okružena porama koje sadrže vodu. Kada se stene stisnu zajedno pod velikim pritiskom, zrna se na svojim granicama rastvaraju u vodu prisutnu u porama, formirajući rastvor pod pritiskom. Ovo omogućava stenama da se deformišu ili promene oblik, utičući na to kako tektonske ploče klize jedna pored druge.
„To je kao kada idete na klizanje — oštrica na površini na kraju topi led, što vam omogućava da klizite“, rekao je autor dopisnice Donald Fisher, profesor geonauka na Penn State. „U stenama, ono što se dešava je da se kvarcna zrna rastvaraju na napregnutim kontaktima i rastvoreni materijal se kreće do pukotina gde se taloži.“
Najsnažniji zemljotresi na svetu dešavaju se u zonama subdukcije, gde jedna tektonska ploča klizi ispod druge. Kada se ove ploče zalepe jedna uz drugu, stres se stvara u Zemljinoj kori — poput gumene trake koja se rasteže. Kada se nakupi dovoljno naprezanja da se prevaziđe trenje koje drži ploče zajedno – kao što je gumena traka pukla – dolazi do zemljotresa.
„Pokazali smo da je rešenje pritiska osnovni proces tokom interseizmičkog perioda u zonama subdukcije“, rekao je Fišer. „Pojava ovog rastvora pritiska može zaista uticati na količinu elastičnog naprezanja koji se akumulira u različitim delovima seizmogene zone.
Rešenje pritiska je teško istražiti u laboratoriji jer se obično dešava veoma sporo tokom hiljada do miliona godina, rekao je Fišer. Ubrzavanje procesa u laboratoriji zahteva više temperature, što proizvodi druge promene u stenama koje utiču na eksperimente.
Naučnici su se umesto toga okrenuli stenama koje su nekada iskusile ove tektonske pritiske, a koje su kasnije izvučene na površinu geološkim procesima. Stene pokazuju mikroskopske makaze – ili lomove uzrokovane naprezanjem – koje sadrže teksture koje pružaju dokaze za rešenje pod pritiskom, rekli su naučnici.
„Ovaj rad nam omogućava da testiramo zakon protoka, ili model, koji opisuje brzinu rastvora pritiska u drevnim stenama koje su nekada bile dole na granici ploče i ekshumirane na površinu“, rekao je Fišer. „I ovo možemo primeniti na aktivne margine koje se danas kreću.“
Prethodna studija drugog tima naučnika povezala je stres koje su stene iskusile i brzinu naprezanja – ili koliko su se deformisale. U novom radu, Fisher i njegov kolega, Greg Hirth, profesor na Univerzitetu Braun, stvorili su detaljniji model koji uzima u obzir faktore kao što su veličina zrna i rastvorljivost stena, ili koliko materijala stene može da se rastvori u tečnost.
„Uspeli smo da parametarišemo rastvorljivost kao funkciju temperature i pritiska, na praktičan način koji ranije nije urađen“, rekao je Fišer. „Dakle, sada možemo da uključimo brojeve – različite veličine zrna, različite temperature, različite pritiske i iz toga izvučemo stopu deformacije.“
Rezultati mogu pomoći da se otkrije gde u seizmogenom sloju – opsegu dubina na kojima se dešava većina zemljotresa – dolazi do tog naprezanja.
Istraživači su primenili svoj model na zonu subdukcije Cascadia, aktivnu rasedu koja se proteže od severne Kalifornije do Kanade i velikih gradova kao što su Portland, Oregon, Sijetl i Vankuver, Britanska Kolumbija.
Temperatura duž granice ploče i količina naprezanja je tamo dobro proučena, a rezultati njihovog modela odgovaraju kretanjima kore na osnovu satelitskih posmatranja, rekli su naučnici.
„Kaskadija je odličan primer jer je kasno u međuseizmičkom periodu — prošlo je 300 godina od poslednjeg velikog zemljotresa“, rekao je Fišer. „Možda ćemo doživeti jednu u našem životu, što bi bila najveća prirodna katastrofa koju Severna Amerika može da predvidi u smislu potencijala za potresanje i cunami koji rezultira.“
