Pomalu se pohybující zemětřesení jsou řízena propustností hornin

Foto: Nicola Tisato / Jackson School of Geosciences / Tiskový zdroj

Zemětřesení jsou nejdramatičtějším a nejpozoruhodnějším výsledkem pohybu tektonických desek. Jsou často destruktivní a smrtící, nebo přinejmenším fyzicky pociťované, jsou to doslova přelomové geologické události. Ne všechny tektonické pohyby však mají za následek účinky, které mohou lidé vnímat.

K událostem pomalého skluzu dochází, když se zadržované tektonické síly uvolňují v průběhu několika dnů nebo měsíců, jako je zemětřesení, které se rozvíjí ve zpomaleném pohybu. Postupnější pohyb znamená, že lidé nebudou cítit, jak se jim země chvěje pod nohama a budovy se ještě nezřítí. Ale nedostatek destrukce nečiní pomalé události méně vědecky důležité. Ve skutečnosti může jejich role v cyklu zemětřesení pomoci vést k lepšímu modelu předpovídat, kdy k zemětřesení dojde.

V článku publikovaném nedávno v Geophysical Research Letters, výzkumná skupina Jacksonovy školy geologických věd zkoumá, jak složení hornin, konkrétně jejich propustnost, nebo jak snadno jimi mohou protékat tekutiny, ovlivňuje frekvenci a intenzitu pomalých skluzů.

V letech 2019 a 2022 skupina cestovala na severní ostrov Nového Zélandu, aby sbírala kameny z několika výchozů poblíž okraje Hikurangi. Jedná se o subdukční zónu u pobřeží Nového Zélandu, kde dochází běžně, zhruba jednou ročně, k pomalým skluzům. Vědci přivezli vzorky hornin zpět do UT, kde testovali jejich propustnost a elastické vlastnosti.

Foto: Nicola Tisato / Jackson School of Geosciences / Tiskový zdroj

Jejich testy ukázaly, jak mohou póry v horninách kontrolovat pravidelné pomalé skluzy v této subdukční zóně. Předchozí studie naznačovaly, že vrstva nepropustné horniny na vrcholu sestupující tektonické desky slouží jako utěsněné víko, zachycující tekutinu v pórech podložních vrstev hornin. Jak se tekutina hromadí pod těsněním, tlak se zvyšuje a nakonec se stane dostatečně vysokým, aby vyvolal pomalý skluz nebo zemětřesení. Tato událost pak poruší nepropustné těsnění, dočasně rozlomí horniny a umožní jim nasávat tekutiny. Během několika měsíců se skály zahojí a vrátí se k původní propustnosti a cyklus začíná znovu.

Při studiu tohoto cyklu Tisato a další výzkumníci testovali horniny z blízkých povrchových výchozů, které byly kdysi součástí zemětřesného zlomu hluboko pod zemí. Předchozí studie propustnosti byly provedeny pouze na sypkých sedimentech, které byly zpevněny do pevné horniny.

„Poprvé pomocí hornin, které jsou reprezentativní pro ty v hloubce, ukazujeme, že propustnost řídí (pomalé skluzy),“ řekl.

Laura Wallace, výzkumná pracovnice z Ústavu geofyziky Texaské univerzity a GEOMARu v Německu, studuje události pomalého skluzu již více než 20 let a byla první osobou, která zaznamenala události pomalého skluzu vyskytující se v oblasti Hikurangi Margin. Řekla, že tento dokument přidává další datové body, které informují o časových měřítcích, ve kterých mohou proběhnout změny poruchové zóny, což může ovlivnit pozorované cykly pomalých skluzů.

„Konečným cílem tohoto výzkumu je pochopit, proč k zemětřesení dochází a nakonec sestavit přesvědčivý model, který je dokáže dokonce předvídat,“ řekl Tisato, hledáme kód, který vědci teprve musí rozluštit.“

On a postgraduální student Jacob Allen v současné době analyzují vzorky hornin ze středu okraje a testují rozdíly v propustnosti. Horniny na severním konci této subdukční zóny jsou bohatší na jíly než na jižním konci. Protože jsou jíly tvárné a mohou pojmout velké množství vody a jiných tekutin, jsou ideální k zachycování, lámání a odvádění těchto tekutin. To by mohlo vysvětlit, proč k událostem pomalého skluzu na severním konci subdukční zóny dochází často, zatímco na jižním konci k nim dochází zřídka, řekl Tisato. „Pokud to pochopíme, pak máme další krok, jak řídit předpovědi.“

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byla publikovaná v časopise Geophysical Research Letters.

K tomuto článku přispěli také tři postgraduální studenti z Jacksonova škola geologických věd: Carolyn Blandová, Kelly Olsenová a Andrew Gase.