Dünyanın derinliklerindeki en gizemli depremler ne sebep olur?

Dünyanın en derin depremlerinin nedeni, yüzyılı aşkın süredir bilim için bir muamma olmuştur, ancak Carnegie bilim adamlarından oluşan bir ekip olayı çözmüş olabilir.

AGU Advances’te yayınlanan yeni araştırma , sıvıların, gezegen yüzeyinin 300 ila 700 kilometre altında meydana gelen derin odaklı depremlerde kilit bir rol oynadığına dair kanıt sağlıyor. Araştırma ekibinde Carnegie bilim adamları Steven Shirey, Lara Wagner, Peter van Keken ve Michael Walter ile Alberta Üniversitesi’nden Graham Pearson yer alıyor.

Çoğu deprem, Dünya yüzeyinin yakınında, yaklaşık 70 kilometreye kadar meydana gelir. Arıza olarak bilinen iki kaya bloğu arasındaki bir kırılmada stres oluştuğunda, aniden birbirlerinin yanından kaymalarına neden olurlar.

Bununla birlikte, Dünya’nın derinliklerinde, yoğun basınçlar bu tür bir kaymanın meydana gelmesine izin vermek için çok fazla sürtünme yaratır ve yüksek sıcaklıklar, kayaların deforme olma kabiliyetini değişen gerilimleri karşılayacak şekilde arttırır. Bilim adamları, teorik olarak beklenmedik olmasına rağmen, 1920’lerden bu yana yüzeyin 300 kilometre altında meydana gelen depremleri belirleyebildiler.

Wagner, “Sismologların karşılaştığı en büyük sorun, bu derin odaklanmış depremlere sahip olmamızın nasıl mümkün olduğudur” dedi. “Birkaç on kilometre aşağı indikten sonra, sürtünme inanılmaz derecede yüksekken bir arızadan nasıl kaçtığımızı açıklamak inanılmaz derecede zor hale geliyor.”

Son birkaç on yıldır devam eden çalışmalar, bize suyun orta derinlikte depremlerde rol oynadığını gösterdi – Dünya yüzeyinin 70 ila 300 kilometre altında meydana gelen depremler. Bu durumlarda, fay etrafındaki kayayı zayıflatan ve kaya bloklarının kaymasına izin veren minerallerden su salınır. Bununla birlikte, bilim adamları bu fenomenin derin odaklı depremleri açıklayabileceğini düşünmediler, çünkü büyük ölçüde su ve diğer sıvı oluşturan bileşiklerin, benzer bir etki sağlamak için Dünya’nın iç kısmına yeterince giremeyeceğine inanılıyordu.

Bu düşünce ilk kez Shirey ve Wagner nadir bulunan derin Dünya elmaslarının derinliklerini gizemli derin odaklı depremlerle karşılaştırdığında değişti.

Shirey, “Sıvılarda elmas oluşur,” diye açıkladı Shirey, “elmaslar varsa, sıvılar da vardır.”

Elmasların kendileri sıvıların varlığını gösterdi, ancak aynı zamanda bilim adamlarının incelemesi için derin Dünya örneklerini de yüzeye çıkardılar. Elmaslar Dünya’nın iç kısmında oluştuğunda, bazen çevreleyen kayadan mineral parçalarını yakalarlar. Bu minerallere kapanımlar denir ve mücevherlerinizi daha ucuz hale getirebilirler, ancak Dünya bilim adamları için paha biçilmezdirler. Bilim adamlarının gezegenimizin derin iç kısımlarının doğrudan örneklerini inceleyebilmelerinin tek yoludur.

Elmasın kapanımları, okyanus kabuğunda bulunan benzer malzemelerin farklı kimyasal imzalarına sahipti. Bu, suyun ve diğer malzemelerin bir şekilde Dünya’nın içinin derinliklerinde yaratılmadığı anlamına geliyor. Bunun yerine, batan bir okyanus tabakasının parçası olarak taşındılar.

Wagner şunları söyledi: “Sismoloji topluluğu bu kadar derin su olabileceği fikrinden uzaklaştı. Ancak Steve gibi elmas petrologları bize örnekler gösteriyor ve ‘Hayır, hayır, hayır. Burada kesinlikle su var’ diyorlardı. oraya nasıl geldiğini anlamak için bir araya gelmek. “

Bu fikri test etmek için Wagner ve van Keken, daha önce denendiğinden çok daha büyük derinliklerde batan plakaların sıcaklıklarını simüle etmek için gelişmiş hesaplama modelleri geliştirdiler. Walter, modellemeye ek olarak, su taşıyan minerallerin kararlılığını inceleyerek, Dünya’nın derin iç kısmının yoğun ısısı ve basıncı altında, gerçekten de belirli koşullarda suya tutunabileceklerini gösterdi. Ekip, daha sıcak plakaların su tutmamasına rağmen, daha soğuk okyanus plakalarındaki minerallerin teorik olarak suyu derin odaklı depremlerle ilişkilendirdiğimiz derinliklere taşıyabileceğini gösterdi.

Çalışmayı sağlamlaştırmak için ekip simülasyonları gerçek hayattaki sismolojik verilerle karşılaştırdı. Teorik olarak suyu bu derinliklere taşıyabilen plakaların daha önce açıklanamayan derin depremleri yaşayanlar olduğunu da gösterdiler.

Bu çalışma, dört farklı disiplinin – jeokimya, sismoloji, jeodinamik ve petroloji – aynı soruya uygulanmasında alışılmadık bir durumdur ve bunların hepsi aynı sonuca işaret etmektedir: su ve diğer sıvılar, derin odaklanmış depremlerin temel bileşenleridir.

Shirey, “Derin depremlerin doğası, yer bilimindeki en büyük sorulardan biridir” dedi. “Bu tartışmayı yapmak için bu dört farklı disiplinin bir araya gelmesine ihtiyacımız vardı. Bunların hepsini Carnegie’de kendi bünyemizde yaptık.”

Yazarlar, Carnegie Bilim Enstitüsü’ne ve Alberta Üniversitesi’ne sürekli destek için teşekkür ediyor. Elmas araştırması, Derin Karbon Gözlemevi ve ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmektedir.

Carnegie Institute for Science ( carnegiescience.edu ), merkezi Washington DC’de bulunan ve her iki kıyıda üç araştırma bölümü bulunan özel, kar amacı gütmeyen bir kuruluştur. 1902’de kurulduğundan beri, Carnegie Enstitüsü, temel bilimsel araştırmalarda öncü bir güç olmuştur. Carnegie bilim adamları yaşam ve çevre bilimleri, Dünya ve gezegen bilimi, astronomi ve astrofizik alanlarında liderdir.