Причины глубоких сейсмических разломов могут скрываться в оливине

Причиной глубоких сейсмических разломов могут быть фазовые переходы в оливине, минерале, который распространен в мантии Земли, считают ученые в новом исследовании, 16 сентября сообщает Phys.org.

Землетрясения, которые происходят на глубине нескольких сотен километров в мантии, называются глубокофокусными землетрясениями. Такие землетрясения иногда приводят к серьезным катастрофам, таким как боливийское землетрясение 1994 года, которое произошло на глубине 638 км с магнитудой 8,3.

Однако причина глубокофокусных землетрясений остается загадкой, поскольку землетрясения происходят при быстром смещении разлома, что затруднительно при большом давлении глубинной мантии.

Ученые впервые провели эксперименты по деформации природного оливина, основного минерала мантии и субдуцирующей океанической литосферы (slab), с помощью современного деформационного аппарата большого объема в сочетании с синхротронными рентгеновскими наблюдениями. Они наблюдали возникновение крупных разломов в образце с помощью рентгеновской визуализации в условиях глубокой мантии и связанных с ними «землетрясений» с помощью измерений ультразвуковой акустической эмиссии.

После тщательного анализа извлеченного образца они обнаружили, что разлом был вызван ростом «нового» оливина со сверхтонкими зернами в десятки нанометров при фазовом превращении «старого» оливина, который работал в качестве смазки для быстрого скольжения разлома.

Они также обнаружили доказательства того, что образец был локально расплавлен вдоль разлома из-за очень высокой температуры, вызванной быстрым скольжением. Их модель, основанная на этих лабораторных экспериментах, хорошо объясняет распределение глубокофокусных землетрясений, которые увеличиваются с глубиной от ~ 400 км до ~ 600 км, где ожидается, что метастабильный «старый» оливин образует ультратонкозернистый «новый» оливин.