geologie | Svět2000

Pomalu se pohybující zemětřesení jsou řízena propustností hornin

7. 5. 2024 Adam Walko 0 komentářů 3 min read 411 Zobrazení geologie, horniny, Nový Zéland, propustnost, Země, zemětřesení

Geologie Příroda/Fauna Zemětřesení

Na obrázku je jeden z *výchozů, z nichž vědci v roce 2022 sbírali horniny na Novém Zélandu.*

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.

*Vzorky hornin odebrané z výchozů na Novém Zélandu v roce 2022 byly odebrány do laboratoří na Jackson School of Geosciences na Texaské univerzitě v Austinu.*

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.

Docent Jacksonovy školy geologických věd profesor Nicola Tisato a profesor výzkumu Harm Van Avendonk, v roce 2022 na Novém Zélandu, aby si udělali selfie.

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.

Nejstarší skály ukrývaly důkazy o magnetickém poli Země

6. 5. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 komentářů 3 min read 407 Zobrazení důkazy, geologie, geomagnetické pole, Grónsko, horniny, nejstarší, skály, škodlivé záření, Vědecké tiskové zprávy, vesmír, Země

Tiskové zprávy TOP 10 Věda Země

Tato fotografie ukazuje příklad 3,7 miliardy let staré formace pásového železa nalezené v severovýchodní části Isua Supracrustal Belt.

Geologové z MIT a Oxfordské univerzity objevili v Grónsku starobylé horniny, které nesou nejstarší pozůstatky raného magnetického pole Země. Zdá se, že tyto horniny jsou výjimečně nedotčené a zachovaly si své vlastnosti po miliardy let.

Podle Eureka Alert vědci zjistili, že horniny jsou staré asi 3,7 miliardy let a zachovaly si stopy magnetického pole o síle nejméně 15 mikrotesla. Dávné pole má podobnou sílu jako dnešní magnetické pole Země.

Zjištění, která jsou volně přístupná v časopise Journal of Geophysical Research, představují jeden z prvních důkazů o magnetickém poli obklopujícím Zemi. Výsledky potenciálně prodlužují stáří magnetického pole Země o stovky milionů let a mohou vrhnout světlo na rané podmínky na planetě, které napomohly vzniku života.

Magnetické pole Země

„Magnetické pole je teoreticky jedním z důvodů, proč si myslíme, že Země je jako obyvatelná planeta skutečně jedinečná,“ říká Claire Nicholsová, bývalá postdoktorandka MIT, která nyní působí jako docentka geologie planetárních procesů na Oxfordské univerzitě. „Předpokládá se, že naše magnetické pole nás chrání před škodlivým zářením z vesmíru a také nám pomáhá mít oceány a atmosféry, které mohou být stabilní po dlouhou dobu.“

Předchozí studie prokázaly, že magnetické pole na Zemi je staré nejméně 3,5 miliardy let. Nová studie prodlužuje životnost magnetického pole o dalších 200 milionů let.

„To je důležité, protože se domníváme, že právě v této době vznikl život,“ říká Benjamin Weiss, profesor planetárních věd Roberta R. Shrocka z katedry věd o Zemi, atmosféře a planetách (EAPS) na MIT. „Pokud magnetické pole Země existovalo o několik set milionů let dříve, mohlo hrát rozhodující roli při zajištění obyvatelnosti planety.“

Nicholsová a Weiss jsou spoluautory nové studie, na níž se podílejí také Craig Martin a Athena Eysterová z MIT, Adam Maloof z Princetonské univerzity a další kolegové z institucí včetně Tuftsovy univerzity a Coloradské univerzity v Boulderu.

Pomalé stáčení

Dnes je magnetické pole Země poháněno roztaveným železným jádrem, které pomalu chrlí elektrické proudy v samogenerujícím se „dynamu“. Výsledné magnetické pole se rozšiřuje ven a kolem planety jako ochranná bublina. Vědci se domnívají, že na počátku svého vývoje byla Země schopna podporovat život, částečně díky ranému magnetickému poli, které bylo dostatečně silné na to, aby udrželo život udržující atmosféru a současně chránilo planetu před škodlivým slunečním zářením.

O tom, jak raný a robustní tento magnetický štít byl, se vedou debaty, ačkoli existují důkazy datující jeho existenci do doby před asi 3,5 miliardami let.

Experimenty týmu také ukázaly, že horniny si zachovaly starobylé pole, přestože prošly dvěma následnými tepelnými událostmi. Jakákoli extrémní tepelná událost, jako například tektonické otřesy podpovrchových vrstev nebo hydrotermální erupce, by mohla potenciálně zahřát a vymazat magnetické pole horniny. Tým však zjistil, že železo v jejich vzorcích se pravděpodobně orientovalo a poté vykrystalizovalo před 3,7 miliardami let při nějaké počáteční extrémní tepelné události. Asi před 2,8 miliardami let a pak znovu před 1,5 miliardami let mohly být horniny znovu zahřáty, ale ne na extrémní teplotu, která by narušila jejich magnetizaci.

Roboti ve tvaru origami nepotřebují motor ani převodovku

Výsledky také vyvolávají otázky, jak mohla dávná Země pohánět tak silné magnetické pole. Zatímco dnešní pole je poháněno krystalizací pevného železného vnitřního jádra, předpokládá se, že vnitřní jádro se tak brzy ve vývoji planety ještě nevytvořilo.

„Zdá se, že důkazem toho, co tehdy vytvářelo magnetické pole, byl jiný zdroj energie, než jaký máme dnes,“ říká Weiss. „A Země nás zajímá, protože je zde život, ale je to také prubířský kámen pro pochopení jiných terestrických planet. Naznačuje to, že planety v celé galaxii mají pravděpodobně spoustu způsobů napájení magnetického pole, což je důležité pro otázku obyvatelnosti jiných planet.“

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

Zemská kůra pod Andami kape „jako med“

1. 8. 2022 Tomáš Pokorný 4 min read 379 Zobrazení Andy, geologie, litosférické odkapávání, zemská kůra

Nové Zajímavosti

Vědci zjistili, že zemská kůra kape „jako med“ do horkého nitra naší planety pod pohořím And

Uspořádáním jednoduchého experimentu v pískovišti a porovnáním výsledků se skutečnými geologickými daty našli vědci přesvědčivé důkazy, že zemská kůra byla „lavinově odvalena“ na stovky kilometrů v Andách poté, co byla pohlcena viskózním pláštěm, napsal server Galaxyconcerns.

Proces, nazývaný litosférické odkapávání, se odehrává po miliony let a na mnoha místech po celém světě, včetně centrální Anatolské náhorní plošiny Turecka a Velké pánve na západě Spojených států, ale vědci se o něm dozvěděli až v posledních letech. Vědci zveřejnili své poznatky o andském kapání 28. června v časopise Nature: Communications Earth & Environment.

„Potvrdili jsme, že deformace na povrchu oblasti pohoří And způsobila, že velká část litosféry [zemské kůry a svrchního pláště] dole, lavinově zmizela,“ řekla Julia Andersen, výzkumnice a doktorandka v oboru věd o Zemi na univerzitě. z Toronta, uvedl v prohlášení. „Vzhledem ke své vysoké hustotě kapal jako studený sirup nebo med hlouběji do planetárního nitra a je pravděpodobně zodpovědný za dvě velké tektonické události ve středních Andách – posun povrchové topografie regionu o stovky kilometrů a křupání a roztahování. samotná povrchová kůra.“

Vnější oblasti zemské geologie lze rozdělit na dvě části: kůru a svrchní plášť, které tvoří tuhé desky pevné horniny, litosféru a žhavější, více natlakované plastické horniny spodního pláště. Na tomto spodním plášti se vznášejí litosférické (neboli tektonické) desky a jejich magmatické konvekční proudy mohou desky roztáhnout a vytvořit oceány; třít je o sebe, aby vyvolaly zemětřesení; a srazit je, zasunout jeden pod druhý nebo vystavit mezeru v desce prudkému teplu pláště a vytvořit hory. Jak však vědci začali pozorovat, nejsou to jediné způsoby, jak mohou vzniknout hory.

Litosférické kapání nastává, když se dvě sražené a zmuchlané litosférické desky zahřejí do takové míry, že zhoustnou a vytvoří dlouhou, těžkou kapku, která vytéká do spodní části pláště planety. Jak kapka dále prosakuje dolů, její rostoucí váha tahá za kůru nahoře a vytváří na povrchu pánev. Nakonec se hmotnost kapky stane příliš velkou na to, aby zůstala nedotčená; jeho dlouhé záchranné lano praskne a kůra nad ním vyskočí vzhůru přes stovky mil – vytváří hory. Ve skutečnosti vědci dlouho předpokládali, že takové podpovrchové protahování mohlo přispět ke vzniku And.

Centrální andská plošina se skládá z náhorních plošin Puna a Altiplano, zhruba 1 120 mil dlouhé (1 800 kilometrů), 250 mil široké (400 km) rozloha, která se táhne od severního Peru přes Bolívii, jihozápadní Chile a severozápadní Argentinu. Vznikla subdukcí neboli podklouznutím těžší tektonické desky Nazca pod jihoamerickou tektonickou desku. Tento proces zdeformoval kůru nad ní, vytlačil ji tisíce mil do vzduchu a vytvořil hory.

Ale subdukce je jen polovina příběhu. Předchozí studie také poukazují na rysy na centrální andské plošině, které nelze vysvětlit pomalým a stálým vzestupem procesu subdukce. Místo toho části And vypadají, jako by vznikly náhlými vzestupnými pulzy v kůře během kenozoické éry – současného geologického období Země, které začalo zhruba před 66 miliony let. Náhorní plošina Puna je také vyšší než Altiplano a obsahuje vulkanická centra a velké pánve, jako je Arizaro a Atacama.

To vše jsou známky litosférického kapání. Ale aby si byli jisti, vědci potřebovali tuto hypotézu otestovat modelováním terénu náhorní plošiny. Naplnili nádrž z plexiskla materiály, které simulovaly zemskou kůru a zemský plášť, a pro spodní plášť použili polydimethylsiloxan (PDMS), silikonový polymer asi 1000krát silnější než stolní sirup; směs PDMS a modelovací hmoty pro svrchní plášť; a pískovou vrstvu drobných keramických kuliček a křemenných kuliček pro kůru.

„Bylo to jako vytvářet a ničit tektonické horské pásy v pískovišti, plovoucí na simulovaném jezírku magmatu, to vše za neuvěřitelně přesných submilimetrových měřených podmínek,“ řekl Andersen.

K simulaci toho, jak by se kapka mohla tvořit v zemské litosféře, vytvořil tým malou nestabilitu s vysokou hustotou těsně nad spodní vrstvou pláště svého modelu a zaznamenal pomocí tří kamer s vysokým rozlišením, jak se kapka pomalu formovala a pak se prohýbala do dlouhého, roztažené kapání.“ K odkapávání dochází v průběhu hodin, takže z jedné minuty na druhou byste toho moc neviděli,“ řekl Andersen. „Ale kdybyste to kontrolovali každých pár hodin, jasně byste viděli změnu – chce to jen trpělivost.“

Porovnáním snímků povrchu jejich modelu s leteckými snímky geologických útvarů And badatelé viděli výraznou podobnost mezi těmito dvěma, což silně naznačuje, že útvary v Andách byly skutečně vytvořeny litosférickým odkapáváním.

„Také jsme pozorovali zkrácení kůry se záhyby v modelu a také pánvovité prohlubně na povrchu, takže jsme si jisti, že kapání je velmi pravděpodobně příčinou pozorovaných deformací v Andách,“ řekl Andersen.

Vědci uvedli, že jejich nová metoda nejenže poskytuje solidní důkazy o tom, jak se vytvořily některé klíčové rysy And, ale také zdůrazňuje významnou roli geologických procesů jiných než subdukce při formování zemské krajiny. Může se také ukázat jako efektivní pro pozorování účinků jiných druhů podpovrchových kapek jinde ve světě.

Zdroj: galaxyconcerns