Толчки провоцирует кварц
Места будущих сейсмических событий — землетрясений и извержений вулканов — определяют подземные залежи кварца, поэтому их локализация может помочь предсказать время и силу будущих землетрясений, считают американские геофизики.
Молекулы воды, включенные в кристаллическую решетку кварца, при взаимодействии с мантией испаряются, придавая породе хрупкость и облегчая движение литосферных плит.
Подземные залежи кварца по всему миру могут являться определяющим фактором в возникновении землетрясений, формировании горного рельефа и других тектонических процессах, показало исследование, опубликованное в журнале Nature.
Перспективное применение этого открытия для предсказания землетрясений особенно актуально в свете трагедии в Японии, однако следует отметить, что Nature не подгадывал публикацию под тематику. Как правило (исключениями являются лишь какие-либо особенно революционные исследования, требующие срочного обнародования), статьи принимаются и планируются к публикации заранее, редакционный план журнала расписан на месяц вперед. Так, статья о роли кварца (самого распространенного материала — диоксида кремния, песка) в тектонических процессах поступила на рассмотрение редакции 7 октября 2010 года и была принята к публикации уже 10 февраля 2011 года.
Исследованием руководил геофизик Энтони Лоури из Университета штата Юта, в нем также участвовали специалисты из Лондонского университета. Открытию прочат будущее разрешение извечной загадки тектонических процессов, которые, напомним, ответственны не только за землетрясения, но и за формирование очертаний островов и континентов, возникновение горных гряд и океанических впадин, морей и равнин.
«Конечно, вопрос о том, почему горы находятся там, где они находятся, интересовал людей с начала времен», — отметил Лоури в интервью Reuters.
Лоури и его коллеги изучили температуру и гравитационные характеристики почв вдоль западной границы США — сейсмически активного горного региона Кордильер. Передвижная сейсмическая лаборатория, которой они воспользовались, позволила создать детальную карту геологических свойств земной коры в этом регионе. Ученые обнаружили, что отложения кристаллического кварца всегда сопровождают горные гряды или линии разломов на территории Калифорнии, Айдахо, Невады и Юты.
Чтобы подтвердить свои предположения, ученые сравнили локализацию залежей кварца с задокументированными геологическими событиями в этом регионе. Совпадение оказалось «совершенно потрясающим».
Геофизики предполагают, что залежи кварца показывают участки хрупкой земной коры, где зарождается геологическое событие — землетрясение или извержение вулкана.
Кроме того, залежи кварца могут отвечать и за движения континентов, известные как «дрейф материков», и за движения отдельных литосферных плит.
Например, сильное землетрясение, произошедшее на прошлой неделе в Японии, сдвинуло острова примерно на 2,4 метра ближе к США.
Хрупкость «кварцевой» земной коры объясняется тем, что она содержит заметное количество воды, которая испаряется при нагревании верхним слоем мантии. Порода становится менее прочной, ее пласты двигаются, и происходит сейсмическое событие.
Лоури назвал этот процесс «циклом вязкости».
Современные сейсмически активные области — Япония, Южная Калифорния, Йеллоустонский национальный парк в США — находятся в активной фазе «цикла вязкости». «Старые» горы — Аппалачи на востоке США или российский Урал — находятся в неактивной фазе.
Геофизики надеются научиться оценивать вероятность и силу сейсмических событий в неопределенных «зонах риска», таких как штат Арканзас, еще недавно считавшийся полностью геологически неактивным. Другой пример — Нью-Мадридский геологический разлом недалеко от Сент-Луиса (штат Миссури). В 1812 году он породил землетрясение такой силы, что оно повернуло вспять течение Миссисипи, однако с тех пор сейсмических событий в этом регионе не зарегистрировано.
«Сейчас мы двигаемся на ощупь вокруг слона. Мы собираем все новые и новые фрагменты мозаики, но я надеюсь, что наше открытие станет ключевым для понимания полной картины», — заявил Лоури.
Сейчас его научная группа ведет второе масштабное исследования на территории США, вблизи разлома Нью-Мадрид, призванное проверить правильность выдвинутой теории. Позже планируется отдельное исследование в регионе Аппалачей.