Дълбоки земетресения: защо се случват

През 20-те години бяха открити дълбоки земетресения, но те остават обект на спор и днес. Причината е проста: те не трябва да се случват. И все пак те представляват повече от 20 процента от всички земетресения.

Плитки земетресения изискват да се появят твърди скали, по-специално студени, чупливи скали. Само тези могат да се съхраняват еластично напрежение по геоложки разлом, контролиран чрез триене, докато щамът не се разхлаби в насилствено разкъсване.

Земята става по-гореща с около 1 градус С на всеки 100 метра дълбочина средно. Комбинирайте това с високо налягане под земята и е ясно, че с около 50 километра надолу, на средните скали трябва да са прекалено горещи и да се стискат прекалено плътно, за да се напукат и смилат по начина, по който го правят повърхност. По този начин земетресенията с дълбок фокус, тези под 70 км, изискват обяснение.

За отдалечаване ни дава път за това. Докато литосферните плочи, изграждащи външната обвивка на Земята, си взаимодействат, някои се спускат надолу в долната мантия. Когато излязат от тектоновата игра на плочите, те получават ново име: плочи. Отначало плочите, търкащи се върху надвисналата плоча и се огъват под напрежението, предизвикват плитки земетресения от понижен тип. Те са добре обяснени. Но тъй като плоча отива по-дълбоко от 70 км, шоковете продължават. Смята се, че няколко фактора помагат:

• Мантията не е хомогенна, а е пълна с разнообразие. Някои части остават крехки или студени за много дълго време. Студената плоча може да намери нещо солидно, за което да се натисне, произвеждайки плитки земетресения, доста по-дълбоки, отколкото предполагат средните стойности. Освен това огънатата плоча може също да се развие, повтаряйки деформацията, която е почувствала по-рано, но в обратен смисъл.
• Минералите в плочата започват да се променят под налягане. метаморфни базалт и габрото в плочата се променя в блушисткия минерален пакет, който от своя страна се превръща в богат на гранат еклогит на около 50 км дълбочина. Водата се отделя на всяка стъпка в процеса, докато скалите стават по-компактни и стават по-крехки. Това дехидратационно омбре силно влияе на стресовете под земята.
• Под нарастващ натиск, серпентина минералите в плочата се разлагат в минералите оливин и enstatite плюс вода. Това е обратната страна на образуването на серпентин, което се случи, когато плочата беше млада. Смята се, че е пълна на около 160 км дълбочина.
• Водата може да предизвика локално топене в плочата. Разтопените скали, като почти всички течности, заемат повече място от твърдите частици, като по този начин топенето може да разруши счупванията дори на големи дълбочини.
• В широк обхват на дълбочина средно 410 км, оливинът започва да се променя до различна кристална форма, идентична на тази на минералния шпинел. Това е, което минералозите наричат ​​фазова промяна, а не химическа промяна; влияе само обемът на минерала. Оливин-шпинел се променя отново в перовскитна форма на около 650 км. (Тези две дълбочини бележат мантията преходна зона.)
• Други забележителни фазови промени включват энстатит към илменит и гранат до перовскит на дълбочина под 500 км.

По този начин има много кандидати за енергия зад дълбоки земетресения на всички дълбочини между 70 и 700 км, може би твърде много. Ролите на температурата и водата също са важни на всички дълбочини, макар и да не са точно известни. Както казват учените, проблемът все още е слабо ограничен.

Има няколко по-значими улики за събитията с дълбоко фокусиране. Едното е, че разкъсванията протичат много бавно, по-малко от половината от скоростта на плитки разкъсвания и изглежда, че се състоят от пластири или плътно разположени подутина. Друг е фактът, че те имат малко афтършокове, само една десета от колкото плитки земетресения. Те облекчават повече стрес; тоест спадът на стреса обикновено е много по-голям при дълбоки, отколкото плитки събития.

Доскоро кандидатът за консенсус за енергията на много дълбоки трусове беше фазовата промяна от оливин на оливин-шпинел или трансформационни повреди. Идеята беше, че малки лещи от оливин-шпинел ще се образуват, постепенно се разширяват и евентуално се свързват в лист. Оливин-шпинел е по-мек от оливина, следователно стресът ще намери път на внезапно освобождаване по тези листове. Слоеве от разтопена скала могат да се образуват за смазване на действието, подобно на superfaults в литосферата шокът може да предизвика по-големи трансформационни грешки и трусът бавно ще нараства.

Тогава настъпи голямото земетресение в Боливия от 9 юни 1994 г., събитие с магнитуд 8,3 на дълбочина 636 км. Много работници смятат, че това е прекалено много енергия, за да се отчете трансформационният разломен модел. Други тестове не успяха да потвърдят модела. Не всички са съгласни. Оттогава специалистите по дълбоко земетресение опитват нови идеи, усъвършенстват стари и имат топка.