Didelis vandens rezervuaras, aptiktas po vandenyno dugnu netoli Naujosios Zelandijos, gali padėti suprasti lėto slydimo žemės drebėjimų ir tektoninio aktyvumo mechanizmus.

Tyrėjai aptiko jūros vandens, įstrigusio nuosėdose ir uolienose, ekvivalentą prarastoje ugnikalnio plynaukštėje, kuri dabar yra giliai žemės plutoje. 3D seisminis vaizdas atskleidė, kad vanduo slypi dvi mylias žemiau vandenyno dugno prie Naujosios Zelandijos krantų, kur tikėtina, kad jis sušvelnins didelį žemės drebėjimo lūžių šalies Šiaurės saloje.

Lėti žemės drebėjimai ir vanduo

Yra žinoma, kad gedimai sukelia lėtai judančius žemės drebėjimus, vadinamus lėto slydimo įvykiais. Jie gali nekenksmingai išlaisvinti užsikimšusią tektoninį slėgį per dienas ir savaites. Mokslininkai nori žinoti, kodėl kai kurie defektai atsiranda dažniau nei kiti.

Manoma, kad daugelis lėto slydimo žemės drebėjimų yra susiję su užkastu vandeniu. Tačiau iki šiol nėra tiesioginių geologinių įrodymų, kad šiame Naujosios Zelandijos plyšyje egzistuoja toks didelis vandens rezervuaras.

Hikurangi plokščiakalnis yra epinių ugnikalnių išsiveržimų, prasidėjusių prieš 125 milijonus metų Ramiajame vandenyne, liekanos. Neseniai atliktas seisminis tyrimas (raudonas stačiakampis), kurį atliko Teksaso universiteto Geofizikos institutas, vaizdavo plynaukštę, kai ji pateko į Hikurangi subdukcijos zoną Naujojoje Zelandijoje (raudona linija). Kreditas: Andrew Gasas

„Dar nematome pakankamai giliai, kad tiksliai žinotume, koks yra gedimo poveikis, tačiau matome, kad čia tekančio vandens kiekis yra daug didesnis nei įprastai“, – sakė tyrimo vadovas Andrew Ghezas. Darbas Teksaso universiteto Geofizikos instituto (UTIG) doktorantūroje.

Tyrimas neseniai buvo paskelbtas žurnale Mokslo pažanga Jis pagrįstas seisminėmis ekspedicijomis ir moksliniu vandenyno gręžimu, kuriam vadovauja UTIG tyrėjai.

Siekite gilesnio supratimo

Gase’as, dabar Vakarų Vašingtono universiteto doktorantūros dėstytojas, ragina atlikti gilesnį gręžimą, kad išsiaiškintų, kur vanduo baigiasi, kad mokslininkai galėtų nustatyti, ar jis turi įtakos slėgiui aplink gedimą – tai svarbi informacija, galinti padėti tiksliau suprasti. Jis kalbėjo apie didelius žemės drebėjimus.

Vandens rezervuaro turtas

Vieta, kurioje tyrėjai rado vandenį, yra didžiulės vulkaninės provincijos dalis, susidariusi prieš 125 milijonus metų JAV dydžio lavos debesiui prasiskverbti į Žemės paviršių Ramiajame vandenyne. Šis įvykis buvo vienas didžiausių žinomų ugnikalnių išsiveržimų Žemėje ir truko kelis milijonus metų.

Gazas naudojo seisminius skenavimus, kad sukurtų 3D senovės ugnikalnio plokščiakalnio vaizdą, kuriame jis pamatė storas, sluoksniuotas nuosėdas, supančias palaidotus ugnikalnius. Jo bendradarbiai iš UTIG atliko laboratorinius eksperimentus su vulkaninių uolienų pavyzdžiais ir nustatė, kad vanduo sudaro beveik pusę jo tūrio.

Seisminis Hikurangi plokščiakalnio vaizdas atskleidžia detales apie Žemės vidų ir iš ko jis susideda. Mėlynai žalias sluoksnis žemiau geltonos linijos rodo vandenį, palaidotą uolienose. Teksaso universiteto Geofizikos instituto mokslininkai mano, kad vanduo gali slopinti žemės drebėjimus netoliese esančioje Hikurangi subdukcijos zonoje. Kreditas: Andrew Gasas

„Normalioje vandenyno plutoje, kai ji sulaukia maždaug 7 ar 10 milijonų metų, turėtų būti daug mažiau vandens“, – sakė jis. Seisminių tyrimų metu vandenyno pluta buvo 10 kartų senesnė, tačiau išliko daug drėgnesnė.

Gazas spėja, kad seklios jūros, kuriose įvyko išsiveržimai, kai kuriuos ugnikalnius išardė į akytas, suskilusias uolienas, kurios laidojimo metu kaupia vandenį kaip vandeningasis sluoksnis. Laikui bėgant uolos ir jų skeveldros virto purvu, sulaikydami daugiau vandens.

Žemės drebėjimų supratimo pasekmės

Šis atradimas yra svarbus, nes mokslininkai mano, kad požeminio vandens slėgis gali būti pagrindinis elementas kuriant sąlygas, kurios išlaisvins tektoninį įtampą dėl lėto slydimo žemės drebėjimų. Paprastai tai atsitinka, kai vandens turtingos nuosėdos užkasamos dėl gedimo, sulaikančios vandenį po žeme. Tačiau Naujosios Zelandijos plyšyje yra nedaug šių tipiškų vandenyno telkinių. Vietoj to, mokslininkai mano, kad senoviniai ugnikalniai ir metamorfinės uolienos – dabar molingos – nunešė daug vandens, kai juos prarijo plyšys.

UTIG direktorius Demianas Safferis, tyrimo bendraautoris ir mokslinio gręžimo misijos vyriausiasis mokslininkas, teigė, kad rezultatai rodo, kad panašiose situacijose gali būti ir kitų žemės drebėjimų gedimų visame pasaulyje.

„Tai tikrai aiškus santykio tarp skysčių ir tektoninio lūžio judėjimo, įskaitant žemės drebėjimų, pavyzdys“, – sakė jis. „Tai yra kažkas, ką mes iškėlėme iš laboratorinių eksperimentų ir numatėme kai kuriais kompiuteriniais modeliavimais, tačiau yra labai mažai aiškių lauko eksperimentų, kad būtų galima tai patikrinti tektoninių plokščių mastu.

Nuoroda: „Užtvindžius ugnikalnių turtingą viršutinę plutą, gaunama skysčių negiliai traukai ir lėtam slydimui“ Andrew C. Gasas, Nathanas L. Bangsas, Demianas M. Safaras, Shushu Hanas, Peteris K. Milleris, Rebecca E. Bellas, Ryota Arai, Stuartas A. Henrys, Shuichi Kodaira, Richard Davey, Laura Fram ir Daniel H. N. Parker, 2023 m. rugpjūčio 16 d. Mokslo pažanga.
doi: 10.1126/sciadv.adh0150

Tyrimą finansavo JAV Nacionalinis mokslo fondas ir Naujosios Zelandijos, Japonijos ir Jungtinės Karalystės mokslo ir tyrimų agentūros.