Uskoki potrafią się goić jak rany. Naukowcy odkrywają szybką regenerację skał
Skały, które same się "goją" po wstrząsie? Naukowcy wykazali, że głębokie uskoki potrafią odzyskać spójność w ciągu kilku godzin, działając jak naturalny klej. To odkrycie może zmienić sposób, w jaki rozumiemy powstawanie trzęsień Ziemi, od powolnych ruchów płyt po potężne megawstrząsy.
Ziemia jest jak żywy organizm? Naukowcy odkryli, że skały na uskokach mogą się ponownie kleić, to jak gojenie rany, tylko znacznie szybciej. Najnowsze badania zespołu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis pokazują, że głębokie uskoki potrafią odzyskać spójność w zaskakująco krótkim czasie po sejsmicznym ruchu. Wyniki opublikowane w Science Advances otwierają nowy rozdział w rozumieniu zachowania stref, które potrafią generować potężne trzęsienia Ziemi.
Głębokie uskoki, które "goją się" w kilka godzin
Jak podkreśla profesor Amanda Thomas, "odkryliśmy, że głębokie uskoki mogą same się leczyć w ciągu kilku godzin". To wynik badań powolnych zjawisk sejsmicznych SSE - rodzaju ruchów sejsmicznych przypominających trzęsienia ziemi w zwolnionym tempie.
Trzęsienia ziemi występują, gdy naprężenia, które narastają wskutek ocierania się płyt tektonicznych Ziemi przez stulecia lub tysiąclecia, zostają uwolnione w ciągu kilku sekund w postaci gwałtownych wstrząsów.
Około 2002 roku sejsmolodzy zidentyfikowali nowy, wolniejszy rodzaj wstrząsów sejsmicznych. W przypadku powolnego poślizgu naprężenia narastające przez miesiące lub lata uwalniają się w ruchach o kilka centymetrów w ciągu dni, tygodni lub miesięcy.
Co ważne, te same fragmenty uskoku mogą ponownie pękać już po godzinach czy dniach, co sugeruje, że skały odzyskują częściową wytrzymałość niemal natychmiast.
Zespalanie szybkie jak klej błyskawiczny
Brakowało jednak wytłumaczenia, jak skały mogą scalać się tak szybko. W rozwiązaniu pomógł geochemik prof. James Watkins, który bada zachowanie minerałów pod wysokim ciśnieniem i temperaturą. Badacze umieszczali sproszkowany kwarc w srebrnych cylindrach, spawali je i poddawali warunkom odpowiadającym głębokiej skorupie, tj. 1 gigapaskalowi (10 000 razy większemu niż ciśnienie atmosferyczne) oraz 500 st. C.
- Symulujemy to, co dzieje się po powolnym zdarzeniu sejsmicznym - wyjaśnił prof. Watkins. Po "ugotowaniu" próbek naukowcy badali za pomocą mikroskopu elektronowego ich strukturę, robili także pomiar prędkości rozchodzenia się fal dźwiękowych. Okazało się, że ziarna minerałów połączyły się ze sobą. - To jak szybko działający klej uskoku - skomentowała prof. Thomas. - To naprawdę szybkie i można uzyskać znaczący powrót wytrzymałości - dodała.
Ta odzyskiwana spójność może odgrywać kluczową rolę także w płytszych uskokach odpowiedzialnych za największe trzęsienia. - Spójność jest pomijana w większości modeli - dodała prof. Thomas.
Źródło: Uniwersytet Kalifornijski w Davis
Publikacja: Amanda Thomas et al, Rapid fault healing from cementation controls the dynamics of deep slow slip and tremor, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adz2832. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz2832
