Hluboké zemětřesení: Proč se stalo

Hluboká zemětřesení byla objevena ve dvacátých letech, ale dnes zůstávají předmětem sporu. Důvod je jednoduchý: neměly by se stát. Přesto představují více než 20 procent všech zemětřesení.

Mělké zemětřesení vyžadují, aby se vyskytovaly pevné horniny, konkrétněji chladné, křehké horniny. Pouze tyto mohou ukládat elastické napětí podél geologické chyby, udržované pod kontrolou třením, dokud se napětí neztratí při prudkém prasknutí.

Země se zahřeje asi o 1 stupeň C v průměru na každých 100 metrů hloubky. Kombinujte to s vysokým tlakem v podzemí a je jasné, že asi o 50 kilometrů dolů, dál průměrně by skály měly být příliš horké a vymačkané příliš těsně, aby praskaly a drcely způsob, jakým se pohybují na povrch. Proto se otřesy s hlubokým zaměřením, ti pod 70 km, vyžadují vysvětlení.

Subduction dává nám to cestu kolem. Jak litosférické desky tvořící vnější plášť Země spolupracují, některé se vrhají dolů do spodního pláště. Když opouštějí deskovou tektonickou hru, dostanou nové jméno: desky. Desky nejprve otírají o ležící desku a ohýbají se pod napětím a způsobují zemětřesení s mělkým typem zemětřesení. Jsou dobře vysvětleny. Ale jak deska klesá hlouběji než 70 km, šoky pokračují. Má se za to, že pomůže několik faktorů:

• Plášť není homogenní, ale spíše plný rozmanitosti. Některé části zůstávají křehké nebo chladné po velmi dlouhou dobu. Chladná deska může najít něco solidního, proti kterému je třeba tlačit, a způsobovat otřesy mělkého typu, poněkud hlouběji, než naznačují průměry. Kromě toho se může ohnutá deska také uvolnit a opakovat deformaci, kterou cítila dříve, ale v opačném smyslu.
• Minerály v desce se začínají měnit pod tlakem. Proměněné čedič a gabbro v desce se mění na blueschistickou minerální soupravu, která se zase mění v eclogit bohatý na granáty v hloubce 50 km. Voda se uvolňuje v každém kroku procesu, zatímco skály jsou kompaktnější a křehčí. Tento dehydratační zkřehnutí silně ovlivňuje napětí pod zemí.
• Pod rostoucím tlakem hadec minerály v desce se rozkládají na minerály olivine a enstatit plus voda. Toto je opak serpentinové formace, která se stala, když byl talíř mladý. Předpokládá se, že je kompletní kolem hloubky 160 km.
• Voda může vyvolat lokální tání v desce. Roztavené horniny, stejně jako téměř všechny kapaliny, zabírají více prostoru než pevné látky, takže roztavení může zlomit zlomeniny i ve velkých hloubkách.
• V širokém rozmezí hloubky v průměru 410 km se olivín začíná měnit na jinou krystalovou formu shodnou s minerální spinelem. To je to, co mineralogové nazývají spíše fázovou změnou než chemickou změnou; ovlivněn je pouze objem minerálu. Olivin-spinel se znovu mění na perovskitovou formu asi 650 km. (Tyto dvě hloubky označují plášť přechodové pásmo.)
• Mezi další významné fázové změny patří enstatit na ilmenit a granát na perovskit v hloubkách pod 500 km.

Existuje tedy spousta kandidátů na energii za hlubokými zemětřeseními ve všech hloubkách mezi 70 a 700 km, možná příliš mnoho. Role teploty a vody jsou důležité také ve všech hloubkách, i když nejsou přesně známy. Jak říkají vědci, problém je stále špatně omezen.

Existuje několik důležitějších stop o událostech s hlubokým zaměřením. Jedním je to, že praskliny probíhají velmi pomalu, méně než polovina rychlosti mělkých prasklin, a zdá se, že se skládají z náplastí nebo úzce rozložených subeventů. Dalším je to, že mají málo otřesů, jen desetinu tolik, kolik jich mají mělké zemětřesení. Uvolňují více stresu; to znamená, že pokles napětí je obecně mnohem větší pro hluboké než mělké události.

Až donedávna byl konsensuálním kandidátem pro energii velmi hlubokých otřesů fázová změna z olivinu na olivine-spinel nebo transformační porucha. Myšlenkou bylo, že se budou tvořit malé čočky olivinového spinelu, postupně se rozšiřují a nakonec se spojí v archu. Olivin-spinel je měkčí než olivin, a proto by stres našel cestu náhlého uvolnění podél těchto listů. Vrstvy roztavené horniny by se mohly tvořit, aby mazaly akci, podobně jako superfaulty v litosféře by šok mohl vyvolat další transformační chyby a otřesy by pomalu rostly.

Pak došlo k velkému bolívijskému hlubokému zemětřesení z 9. června 1994, událost o velikosti 8,3 v hloubce 636 km. Mnoho pracovníků si myslelo, že to je příliš mnoho energie, než aby mohl model transformační poruchy chybět. Ostatní testy nepotvrdily model. Ne všichni souhlasí. Od té doby zkoušejí specialisté na hluboké zemětřesení nové nápady, vylepšují staré a mají míč.