Η γέννηση και ο θάνατος μιας τεκτονικής πλάκας

Αρκετές εκατοντάδες μίλια από την ακτή  του Pacific Northwest [Βορειοδυτικού Ειρηνικού], μια μικρή τεκτονική πλάκα που ονομάζεται Juan de Fuca [Ιωάννης Φωκάς] αργά σύρεται κάτω από την βορειοαμερικανική ήπειρο. Αυτή η καταβύθιση έχει δημιουργήσει μια ζώνη σύγκρουσης με τη δυνατότητα να δώσει έναν τεράστιο σεισμό και τσουνάμι.

Στην πραγματικότητα, η περιοχή αυτή αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο γεωφυσικό κίνδυνο για τις ηπειρωτικές Ηνωμένες Πολιτείες. Οι σεισμοί με επίκεντρο εδώ θα μπορούσε να είναι  εκατοντάδες φορές πιο επιζήμιοι από ό, τι ακόμα και ένας μεγάλος σεισμός στο ρήγμα του Αγίου Ανδρέα. Δεν αποτελεί έκπληξη, ότι οι επιστήμονες ενδιαφέρονται για την κατανόηση όσο μπορούν για την τεκτονική πλάκα Juan de Fuca.

Αυτή η μικροπλάκα «γεννήθηκε» μόλις 300 μίλια από την ακτή, σε μια μακρά σειρά από υποθαλάσσια ηφαίστεια που παράγουν νέα κρούστα από τήξη που δημιουργείται βαθιά κάτω. Μέρος του παγκόσμιου συστήματος κορυφογραμμών[μεσο-ωκεάνια ράχη] μέσα στον ωκεανό που περιβάλλει τον πλανήτη, οι περιοχές αυτές παράγουν το 70% των τεκτονικών πλακών της Γης. Ωστόσο, επειδή οι αλυσίδες ηφαιστείων βρίσκονται πάνω από ένα μίλι κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας, οι επιστήμονες ξέρουν πολύ λίγα γι 'αυτές.

Ο γεωφυσικός Zachary Eilon από το UC Santa Barbara και ο συν-συγγραφέας Geoff Abers στο Πανεπιστήμιο Cornell έχουν διεξάγει νέα έρευνα - χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική μέτρησης - που αποκάλυψε ένα ισχυρό σήμα σεισμικής εξασθένησης ή απώλεια ενέργειας στην μεσο-ωκεάνια ράχη όπου δημιουργείται η πλάκα Juan de Fuca. Η εξασθένηση των δεδομένων  για τους ερευνητές σημαίνει ότι λιωμένο πέτρωμα εδώ έχει βρεθεί ακόμα πιο βαθιά στο εσωτερικό της Γης από ό, τι οι επιστήμονες πίστευαν προηγουμένως. Αυτό με τη σειρά του βοηθά τους επιστήμονες να κατανοήσουν τις διαδικασίες με τις οποίες είναι χτισμένες οι τεκτονικές πλάκες της Γης, καθώς και τις βαθιές υδραυλικές διαδικασίες των ηφαιστειακών συστημάτων.

«Ποτέ δεν είχα τη δυνατότητα να μετρήσω την εξασθένηση με αυτόν τον τρόπο σε μια κορυφογραμμή μέσα στο ωκεανό, και το μέγεθος του σήματος μας λέει ότι δεν μπορεί να εξηγηθεί από μία ρηχή δομή. Ό, τι είναι εκεί κάτω που προκαλεί όλη αυτή η σεισμική ενέργεια για να χαθεί εκτείνεται πολύ βαθιά, τουλάχιστον 200 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια. Αυτό είναι απροσδόκητο, γιατί σκεφτόμαστε τις διαδικασίες που οδηγούν σε αυτό. Κυρίως την επίδραση της τήξης κάτω από την επιφάνεια -  ως ρηχή, περιορίζεται σε 60 km ή λιγότερο» δήλωσε ο Eilon.

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του Eilon, η στενή λωρίδα κάτω από την ωκεάνια κορυφογραμμή , όπου ζεστό πέτρωμα απελευθερώνεται για τη δημιουργία της πλάκας Juan de Fuca, έχει πολύ μεγάλη εξασθένηση. Στην πραγματικότητα, τα επίπεδά της είναι τόσο υψηλά όσο οι επιστήμονες έχουν δει οπουδήποτε στον πλανήτη. Τα ευρήματά του δείχνουν επίσης ότι η πλάκα ψύχεται ταχύτερα από το αναμενόμενο, το οποίο επηρεάζει την τριβή στη ζώνη σύγκρουσης και το προκύπτον μέγεθος οποιοδήποτε πιθανού μεγασεισμού.

Σεισμικά κύματα ξεκινούν από ένα σεισμό και ακτινοβολούν μακριά από αυτό. Όπως διασκορπίζονται, χάνουν ενέργεια. Μερική  από την απώλεια αυτή οφείλεται απλά στο άνοιγμα, αλλά μια άλλη παράμετρος επηρεάζει επίσης την απώλεια ενέργειας. Ονομάζεται ο παράγοντας ποιότητας, περιγράφει ουσιαστικά τον τρόπο που είναι φτιαγμένη η Γη, είπε ο Eilon. Χρησιμοποίησε την αναλογία ενός κουδουνιού για να εξηγήσει πώς λειτουργεί ο παράγοντας ποιότητα.

«Αν ήμουν στη θέση να σας δώσω ένα καλοφτιαγμένο κουδούνι και εάν το χτυπήσετε μία φορά, θα χτυπάει για πολύ καιρό», εξήγησε. «Αυτό συμβαίνει γιατί πολύ λίγη από την ενέργεια  στην πραγματικότητα χάνεται με κάθε ταλάντωση, όπως το κουδούνι χτυπά. Αυτό είναι πολύ χαμηλή εξασθένηση, πολύ υψηλής ποιότητας. Αλλά αν μπορώ να σας δώσω ένα κακό κουδούνι και χτυπήσει μία φορά, οι ταλαντώσεις θα εξασθενήσουν πολύ γρήγορα. Αυτό είναι υψηλή εξασθένηση, χαμηλής ποιότητας.»

Ο Eilon εξέτασε τον τρόπο με διαφορετικές συχνότητες των σεισμικών κυμάτων και πως εξασθενούν με διαφορετικούς ρυθμούς. «Εμείς δεν κοιτάξαμε μόνο πόση ενέργεια χάνεται, αλλά και τις διάφορες ποσότητες που καθυστερούν σε διαφορετικές συχνότητες,» εξήγησε. «Αυτός ο νέος, πιο ισχυρός τρόπος μέτρησης της εξασθένησης είναι μια σημαντική ανακάλυψη που μπορεί να εφαρμοστεί και σε άλλα συστήματα σε όλο τον κόσμο.

«Εξασθένηση είναι ένα πολύ δύσκολο πράγμα που πρέπει να μετρηθεί, η οποία είναι ο λόγος που πολλοί άνθρωποι το αγνοούν», πρόσθεσε ο Eilon. «Αλλά αυτό μας δίνει νέες πληροφορίες σχετικά με το εσωτερικό της Γης που διαφορετικά δεν θα είχαμε.»

Το επόμενο έτος, ο Eilon θα είναι μέρος μιας διεθνούς προσπάθειας για να μελετήσει μεγάλες ανεξερεύνητες περιοχές του Ειρηνικού με σεισμογράφους στο βυθό του ωκεανού. Μόλις συλλέξει τα δεδομένα, θα εφαρμόσει τις τεχνικές που αναπτύχθηκαν για την πλάκα Juan de Fuca με την ελπίδα να μάθει περισσότερα για το τι βρίσκεται κάτω από το θαλάσσιο πυθμένα στους παλιούς ωκεανούς, όπου έχουν μετρηθεί μυστηριώδη κυματισμοί στο πεδίο βαρύτητας της Γης.

«Αυτά τα νέα δεδομένα από το βυθό του ωκεανού, προέρχονται από την τεχνολογική πρόοδο και θα μας δώσει νέες δυνατότητες για να δούμε  τον πυθμένα του ωκεανού», δήλωσε ο Eilon. «Αυτό είναι τεράστιο, διότι το 70% της επιφάνειας της Γης καλύπτεται από νερό και σε μεγάλο βαθμό ήμασταν τυφλοί σε αυτό - μέχρι τώρα.

«Το έργο Pacific Northwest ήταν ένα απίστευτα φιλόδοξο πείραμα », είπε. «Απλά φανταστείτε το είδος των πραγμάτων που θα μάθετε τη στιγμή που θα αρχίσουν να έρχονται πληροφορίες από  άλλα μέρη.»

 

Γεωδίφης

 

Πηγή:Zachary C. Eilon and Geoffrey A. Abers. High seismic attenuation at a mid-ocean ridge reveals the distribution of deep melt. Science Advances