Ученые узнали, что вызывает самые загадочные землетрясения в глубинах Земли
Причина самых глубоких землетрясений на Земле, наконец определена учеными из института Карнеги. Их исследование было опубликовано 26 мая в журнале AGU Advances.
Новое исследование свидетельствует о том, ключевую роль в глубоких землетрясениях, которые происходят на глубине от 300 до 700 километров под поверхностью планеты, играют жидкости.
Большинство землетрясений происходит вблизи поверхности Земли, на глубине около 70 километров. Они происходят, когда напряжение накапливается в разломе между двумя каменными блоками, вынуждая их, скользить друг по другу.
Однако в глубине Земли интенсивные давления создают слишком большое трение, чтобы допустить такое скольжение, а высокие температуры повышают способность горных пород к деформации, чтобы приспособиться к изменяющимся напряжениям. Тем не менее, ученые смогли идентифицировать землетрясения, которые происходят на глубине более 300 километров под поверхностью с 1920-х годов.
«Большая проблема, с которой столкнулись сейсмологи, заключается в том, как вообще возможно, что у нас есть эти глубокофокусные землетрясения, — сказала Лара Вагнер. — Как только вы спускаетесь на несколько десятков километров, становится невероятно трудно объяснить, как мы поскользнулись на разломе, когда трение настолько велико».
За последние несколько десятилетий ученые выяснили, что вода играет определенную роль в землетрясениях средней глубины — тех, которые происходят на глубине от 70 до 300 километров под поверхностью Земли. В этих случаях из минералов выделяется вода, которая ослабляет породу вокруг разлома и позволяет блокам породы скользить.
Однако ученые не думали, что это явление может объяснить глубокофокусные землетрясения, в основном потому, что считалось, что вода и другие соединения, создающие жидкость, не могут проникнуть достаточно глубоко в недра Земли, чтобы обеспечить подобный эффект.
Это мнение впервые изменилось, когда ученые сравнили глубины редких глубокоземельных алмазов с глубокофокусными землетрясениями. «Алмазы образуются в жидкостях, — объяснил Стивен Шири, — если есть алмазы, то есть и жидкости»
Когда алмазы образуются внутри Земли, они иногда захватывают куски минерала из окружающей породы. Это один из немногих способов, с помощью которых ученые могут изучать прямые образцы недр нашей планеты.
Включения в алмазах имели отчетливую химическую характеристику аналогичных материалов, найденных в океанической коре. Это означает, что вода и другие материалы не были каким-то образом созданы глубоко в недрах Земли. Вместо этого они были унесены вниз в составе тонущей океанической плиты.
Ученые провели моделирование и сравнили его результаты с реальными сейсмологическими данными. Они смогли показать, что плиты, которые теоретически могли переносить воду на эти глубины, также испытывали ранее необъяснимые глубокие землетрясения.
В процессе этого исследования были задействованы сразу четыре различных дисциплины — геохимия, сейсмология, геодинамика и петрология и у всех них был один и тот же вывод: вода и другие жидкости являются ключевым компонентом глубокофокусных землетрясений.
