30 ноември 2022
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Ето как оливинът може да предизвиква дълбоки земетресения

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 28 септември 2022 в 01:01 28840
Превръщането на оливина в уадслиит на стотици километри под земята може да предизвика най-дълбоките земетресения, регистрирани някога. Снимка: Wikimedia Commons

В недрата на Земята метаморфозата на един минерал в друг може да предизвика някои от най-дълбоките земетресения, регистрирани някога.

Тези загадъчни трусове, известни като "дълбокофокусни земетресения", са сеизмична загадка. Те предизвикват силни разкъсвания на дълбочина по-голяма от 300 км, където се смята, че интензивните температури и налягания принуждават скалите да текат гладко.

Сега експериментите показват, че същите тези адски условия понякога могат да трансформират оливина - основния минерал в земната мантия - в минерала уадслиит.

Тази промяна на минерала може да дестабилизира околните скали, което позволява да се случват земетресения на иначе невъзможни дълбочини, съобщават физикът по минерали Томохиро Охучи (Tomohiro Ohuchi) и колегите му на 15 септември в Nature Communications.

"Това беше истинска загадка за много учени, защото земетресенията не би трябвало да се случват на дълбочина по-голяма от 300 километра", разказва Охучи от Университета Ехиме в Мацуяма, Япония.

Дълбокофокусните земетресения, т.е. с епицентър дълбоко в мантията на земята, обикновено се случват в зоните на субдукция, където тектонските плочи, изградени от океанска кора - богата на оливин - се спускат към мантията.

Тъй като сеизмичните вълни на земетресенията губят сила по време на дългото си изкачване към повърхността, те обикновено не са опасни. Но това не означава, че трусовете понякога не са силни. През 2013 г. земетресение с магнитуд 8,3 по Рихтер с дълбокофокусно земетресение удари на около 609 км под Охотско море, точно до източния бряг на Русия.

Предишни проучвания подсказват, че нестабилните оливинови кристали могат да предизвикат дълбоки земетресения. Но тези изследвания са тествали други минерали, които са със сходен състав с оливина, които се деформират при по-ниско налягане, посочва Охучи, или експериментите не са натоварвали пробите достатъчно, за да се образуват разрушения.

Структурата на уадслиит, (Mg,Fe) 2 SiO 4 (бета фаза). Под високо налягане оливинът, алфа фаза, се трансформира в уадслиит. Кредит: merkel.texture.rocks

Той и екипът му решават да подложат на тест самия оливин. За да възпроизведат условията дълбоко под земята, изследователите нагряват и притискат кристалите на оливина до почти 1100° по Целзий и 17 гигапаскала. След това екипът използва механична преса, за да компресира бавно оливина и да наблюдава деформацията.

Промяна на минералите

Проблемът със земетресенията по-дълбоки от около 400 км е свързан с начина, по който минералите се държат под налягане.

Голяма част от мантията на планетата е изградена от минерал, наречен оливин, който е лъскав и зелен. На около 400 км надолу налягането кара атомите на оливина да се пренаредят в различна структура, синкав минерал, наречен уадслиит. Още 100 км по-дълбоко, уадслиитът отново се пренарежда в рингудит. Накрая, на около 680 км дълбоко в мантията, рингудитът се разпада на два минерала, бриджманит (силикатен перовскит) и периклаз.

От 11 до 17 гигапаскала и около 800°-900° С оливинът рекристализира в тънки слоеве, съдържащи нов уадслеит и по-малки оливинови зърна. Изследователите откриват и малки разломи и записват импулси на звукови вълни - показателни за миниатюрни земетресения. По протежение на субдуциращите се тектонски плочи много от тези тънки слоеве нарастват и се свързват, образувайки слаби области в скалата, при които могат да възникнат разломи и земетресения, предполагат изследователите.

Трансформацията наистина разрушава механичната стабилност на скалата. Резултатите помагат да се потвърди, че трансформациите на оливина са причина за земетресенията с дълбок епицентър.

По-нататък екипът на Охучи планира да експериментира с оливин при още по-високи налягания, за да получи представа за деформацията на минерала на по-голяма дълбочина.

Справка:

T. Ohuchi et al. In situ X-ray and acoustic observations of deep seismic faulting upon phase transitions in olivine. Nature Communications. Vol. 13, September 15, 2022, 5213. doi: 10.1038/s41467-022-32923-8.

H.W. Green II et al. Anticrack-associated faulting at very high pressure in natural olivine. Nature. Vol. 348, December 27, 1990, p. 720. doi: 10.1038/348720a0.

Изтoчник: Here’s how olivine may trigger deep earthquakes,  Science News


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.