Cutremure adânci: De ce se întâmplă

Cutremurele profunde au fost descoperite în anii 1920, dar rămân un subiect de contencios astăzi. Motivul este simplu: nu trebuie să se întâmple. Cu toate acestea, ele reprezintă mai mult de 20 la sută din totalul cutremurelor.

Cutremure slabe necesită apariția rocilor solide, mai precis, roci reci, fragile. Doar acestea pot depozita tulpina elastica de-a lungul unei defecțiuni geologice, ținute sub control prin frecare până când tulpina se eliberează într-o ruptură violentă.

Pământul se încălzește cu aproximativ 1 grad C, cu fiecare 100 de metri adâncime în medie. Combina asta cu sub presiune înaltă și este clar că la aproximativ 50 de kilometri în jos, mai departe în medie, rocile ar trebui să fie prea fierbinți și stoarse prea strânse pentru a se crăpa și macina modul în care se fac la suprafaţă. Astfel, cutremurele cu atenție profundă, cele sub 70 km, cer o explicație.

subducțiune ne oferă un drum în acest sens. Pe măsură ce plăcile litosferice care alcătuiesc învelișul exterior al Pământului interacționează, unele sunt cufundate în jos în mantia de bază. Odată cu ieșirea din jocul placă-tectonică, ei obțin un nou nume: lespezi. La început, plăcile, frecându-se de placa de deasupra și aplecându-se sub stres, produc cutremure de subducție de tip superficial. Acestea sunt bine explicate. Dar, pe măsură ce o placă merge mai adânc decât 70 km, șocurile continuă. Se crede că mai mulți factori ajută:

• Mantaua nu este omogenă, ci mai degrabă este plină de varietate. Unele părți rămân fragile sau reci timp îndelungat. Placa rece poate găsi ceva solid pentru a împiedica, producând cutremure superficiale, destul de puțin mai adânci decât sugerează mediile. Mai mult decât atât, placa îndoită se poate dezlipi, repetând deformarea pe care a simțit-o mai devreme, dar în sens opus.
• Mineralele din placă încep să se schimbe sub presiune. metamorfozat bazalt iar gabbro din placă se schimbă în suita minerală blueschistă, care la rândul ei se schimbă în eclogit bogat în granat în jurul a 50 km adâncime. Apa este eliberată la fiecare etapă a procesului, în timp ce rocile devin mai compacte și devin mai fragile. Acest deshidratare afectează puternic tensiunile subterane.
• Sub presiune în creștere, serpentin mineralele din placă se descompun în minerale olivine și enstatite plus apă. Acesta este reversul formațiunii de serpentină care s-a întâmplat când placa era tânără. Se crede că este completă în jurul a 160 km adâncime.
• Apa poate declanșa topirea localizată în placă. Rocile topite, ca aproape toate lichidele, ocupă mai mult spațiu decât solidele, astfel topirea poate rupe fracturile chiar și la adâncimi mari.
• Pe o gamă largă de adâncime cu o medie de 410 km, olivina începe să se schimbe într-o formă cristalină diferită, identică cu cea a spinelului mineral. Aceasta este ceea ce mineralogiștii numesc o schimbare de fază și nu o schimbare chimică; numai volumul mineralului este afectat. Olivine-spinel se schimbă din nou într-o formă perovskită la aproximativ 650 km. (Aceste două adâncimi marchează mantaua zonă de tranziție.)
• Alte modificări notabile ale fazei includ enstatit-la-ilmenit și granat-perovskit la adâncimi sub 500 km.

Astfel, există o mulțime de candidați pentru energia din spatele cutremurelor adânci la toate adâncimile cuprinse între 70 și 700 km, poate prea mulți. Rolul temperaturii și al apei sunt importante și la toate adâncimile, deși nu sunt cunoscute cu exactitate. După cum spun oamenii de știință, problema este încă slab restrânsă.

Există câteva indicii mai semnificative despre evenimentele cu accent profund. Unul este că rupturile se desfășoară foarte lent, mai puțin de jumătate din viteza rupturilor superficiale și par a fi constituite din patch-uri sau ascendenți strâns distanțați. Un alt lucru este că au puține replici, doar o zecime cât mai multe cutremure superficiale. Înlătură mai mult stresul; adică scăderea stresului este în general mult mai mare pentru evenimente profunde decât puțin adânci.

Până de curând, candidatul consens pentru energia cutremurelor foarte profunde era schimbarea de fază de la olivină la olivină-spinel sau defectare transformațională. Ideea era ca mici lentile de olivină-spinel să se formeze, să se extindă treptat și, în cele din urmă, să se conecteze într-o foaie. Olivina-spinel este mai moale decât olivina, de aceea stresul ar găsi o cale de eliberare bruscă de-a lungul acelor foi. Straturile de rocă topită s-ar putea forma pentru a unge acțiunea, similar cu superfaults în litosferă, șocul poate declanșa o defecțiune de transformare mai mare, iar cutremurul va crește încet.

Atunci s-a produs marele cutremur adânc din Bolivia din 9 iunie 1994, un eveniment de magnitudine 8,3 la o adâncime de 636 km. Mulți muncitori au considerat că este o energie prea mare pentru a avea în vedere modelul de defecțiune transformațională. Alte teste nu au reușit să confirme modelul. Nu toate sunt de acord. De atunci, specialiștii în cutremure adânci au încercat idei noi, perfecționând cele vechi și având o minge.