Ρήγμα παρήγαγε το δικό του διοξείδιο άνθρακα;
Η Ζώνη Ρηγμάτων Ντινάρ είναι ένα ρήγμα μήκους περίπου 100 χλμ. που βρίσκεται στο νοτιοδυτικό τμήμα της Χερσονήσου της Ανατολίας. Χαρακτηρίζεται από ένα περιφερειακό ρήγμα με βυθιζόμενη ΝΔ κλίση ΒΔ-ΝΑ, που ορίζει το βορειοανατολικό περιθώριο της Λεκάνης Ντινάρ του Τεταρτογενούς και διασχίζει τις Λεκάνες του Ύστερου Μειόκαινου-Πλειόκαινου με κατεύθυνση ΝΔ-ΒΑ, οι οποίες αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια της μετα-συγκρουσιακής επεκτατικής τεκτονικής μετά την αλπική ορογένεση.
Επιστήμονες βρήκαν ενδείξεις ότι ένα ρήγμα στη Μ.Ασία παρήγαγε το δικό του CO2 κατά τη διάρκεια ενός σεισμού.
Το διοξείδιο του άνθρακα εμφανίζεται συνήθως σε συζητήσεις για αυτοκίνητα, εργοστάσια και ηφαίστεια. Αυτές είναι αργές, ορατές πηγές, που λειτουργούν σε χρονοδιαγράμματα ετών ή εποχών. Η επιστήμη γύρω από αυτές είναι αρκετά καλά κατανοητή.
Οι γεωλόγοι υποψιάζονται εδώ και καιρό μια άλλη πηγή - μια πηγή που διαρκεί μόνο δευτερόλεπτα και κρύβεται μέσα σε συμπαγή βράχο. Μια μελέτη από ένα ρήγμα στη νοτιοδυτική Μ.Ασία κατέγραψε αυτή τη χημεία επ' αυτοφώρω, διατηρημένη στους κρυστάλλους όπου ράγισε ο βράχος.
Μια παραβλεπόμενη πηγή διοξειδίου άνθρακα - CO2
Τα ρήγματα είναι ρωγμές στον φλοιό της Γης όπου μπλοκ βράχου ολισθαίνουν το ένα δίπλα στο άλλο. Όταν η ολίσθηση συμβαίνει αρκετά γρήγορα κατά τη διάρκεια ενός σεισμού, η θέρμανση από τριβή οδηγεί την επιφάνεια επαφής σε εκατοντάδες βαθμούς σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο.
Ανθρακικά πετρώματα όπως ο ασβεστόλιθος και ο δολολίτης αποτελούν μεγάλο μέρος του ανώτερου φλοιού. Σε αυτές τις θερμοκρασίες, διασπώνται χημικά, απελευθερώνοντας CO2 μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα από τη ρήξη.
Μέχρι αυτή τη μελέτη, η διαδικασία ήταν θεωρητική αλλά δύσκολο να επιβεβαιωθεί στο πεδίο. Εργαστηριακά πειράματα την αναπαρήγαγαν και ευρύτερα περιφερειακά πρότυπα CO2 υπέδειξαν ότι η φύση κάνει το ίδιο. Κανένα δείγμα δεν μπορούσε να συνδεθεί με έναν συγκεκριμένο σεισμό γνωστού μεγέθους.
Η ζώνη του Ρήγματος Δηναρίου
Η Cecilia Viti, γεωεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Σιένα ( UniSi ) στην Ιταλία, ηγήθηκε της ομάδας πίσω από τα ευρήματα. Επικεντρώθηκαν στο ρήγμα του Δηναρίου, μια έκταση σπασμένου φλοιού μήκους περίπου 60 μιλίων (97 χιλιομέτρων) στη νοτιοδυτική γωνία της Μ.Ασίας.
Την 1η Οκτωβρίου 1995, το ρήγμα προκάλεσε σεισμό μεγέθους 6,2 Ρίχτερ κοντά στην πόλη Ντινάρ, ο οποίος σκότωσε 90 ανθρώπους και προκάλεσε ζημιές σε περισσότερα από 4.000 κτίρια. Μικρότεροι σεισμοί έχουν ταρακουνήσει την περιοχή έκτοτε και το ρήγμα παραμένει ενεργό μέχρι σήμερα.
Αυτό που έκανε αυτόν τον χώρο χρήσιμο ήταν η γεωλογία, όχι η σεισμολογία. Το ρήγμα διαπερνά τον αρχαίο δολοστόνη, ένα σκληρό πέτρωμα που αποτελείται κυρίως από το ορυκτό δολομίτη. Τα ανθρακικά πετρώματα διασπώνται χημικά υπό έντονη θερμότητα - γεγονός που κατέστησε τον τόπο ένα φυσικό εργαστήριο.
Ανάγνωση της επιφάνειας του καθρέφτη
Κατά μήκος του απόκρημνου ρήγματος , ορισμένα κομμάτια βράχου απορροφούν το φως με διαφορετικό τρόπο. Φαίνονται γυαλισμένα, με μια υαλώδη λάμψη. Οι γεωλόγοι τα ονομάζουν καθρέπτη του ρήγματος και σχηματίζονται όταν δύο επιφάνειες βράχου γλιστρούν η μία δίπλα στην άλλη με εξαιρετική ταχύτητα.
Η ομάδα έλαβε δείγματα από μια επιφάνεια καθρέφτη κοντά στο Ντούζμπελ, ένα χωριό περίπου 19 χλμ. βόρεια του Ντινάρ. Έκοψαν τομές κάθετες στο επίπεδο ολίσθησης και τις μελέτησαν με μικροσκόπια που κυμαίνονται από οπτικά φωτός έως όργανα δέσμης ηλεκτρονίων.
Σε ευρύτερες κλίμακες, το πέτρωμα φαινόταν συνηθισμένο. Καθώς η μεγέθυνση ανέβαινε στο εύρος των μικρών και των νανομέτρων, η εικόνα άλλαζε. Οι κρύσταλλοι δολομίτη ακριβώς κάτω από τον καθρέφτη έδειξαν πόρους που ανοίγουν κατά μήκος των εσωτερικών επιπέδων, λοβωτά όρια και αντικατάσταση από λεπτότερο υλικό.
Τι αποκαλύπτει η ζέστη
Η θερμότητα είναι το κλειδί. Ο δολομίτης αρχίζει να διασπάται μετά τους 538°C περίπου. Τα κομμάτια ασβεστίου και μαγνησίου παραμένουν ως στερεά, αλλά το CO2 που είναι κλειδωμένο μέσα στον κρύσταλλο διαφεύγει ως αέριο.
Τα εργαστήρια έχουν αναπαράγει αυτήν τη διαδικασία - που ονομάζεται αποανθράκωση δολομίτη - εδώ και χρόνια. Οι ίδιες νανοδομές, η ίδια χημεία, η ίδια απελευθέρωση αερίου. Μέχρι αυτή τη μελέτη, κανείς δεν είχε εντοπίσει ένα φυσικό δείγμα αυτής που να συνδέεται με έναν συγκεκριμένο σύγχρονο σεισμό .
Κάτω από το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, η επιφάνεια ολίσθησης έδειξε κάτι εντυπωσιακό. Κρύσταλλοι δολομίτη ήταν τυλιγμένοι σε ένα λεπτό κέλυφος ασβεστίτη πλούσιου σε μαγνήσιο. Οι κόκκοι είχαν διάμετρο μικρότερη από 10 νανόμετρα, μικρότερους από το μήκος κύματος του ορατού φωτός.
Ακριβώς δίπλα σε αυτό το κέλυφος βρισκόταν μια μεμβράνη από άμορφο, υαλώδες υλικό χωρίς κρυσταλλική δομή - το αποτύπωμα των διασπασμένων αργιλικών ορυκτών που αναμειγνύονται με τον δολομίτη. Μόνο η σχεδόν στιγμιαία θέρμανση ταιριάζει σε αυτόν τον συνδυασμό.
Διοξείδιο του άνθρακα και δυναμική ρηγμάτων
Το CO2 που διαφεύγει δεν είναι απλώς ένα χημικό υποπροϊόν. Μόλις σχηματιστεί, το αέριο προσπαθεί να διασταλεί στις ρωγμές γύρω από τη ζώνη ολίσθησης. Παγιδευμένο, μπορεί να φτάσει σε πιέσεις που ανταγωνίζονται το βάρος του βράχου από πάνω.
Αυτή η ξαφνική πίεση πιέζει το ρήγμα από μέσα, ανασηκώνοντας ελαφρώς τις δύο επιφάνειες του βράχου μεταξύ τους. Με λιγότερο βάρος που τις πιέζει μεταξύ τους, ολισθαίνουν πιο εύκολα. Η ρήξη, στην πραγματικότητα, μπορεί να συνεχίσει να κινείται μέσα στο αέριο που παράγει.
Πρόσφατη εργασία σε ιταλικά ανθρακικά ρήγματα κατέληξε σε παρόμοια συμπεράσματα μέσω χημείας και μοντελοποίησης. Μεμονωμένοι μέτριοι σεισμοί εκεί μπορεί να παράγουν για λίγο έως και 12 τόνους CO2.
Τα δείγματα Dinar προσθέτουν ένα φυσικό αρχείο από ένα γνωστό σεισμικό συμβάν. Μια ολίσθηση 8 ιντσών (20 cm) σε βάθος 0,8 χλμ., η οποία ισοδυναμεί με σεισμό μεγέθους 5 ή 6 Ρίχτερ, θα προκαλέσει την αντίδραση.
Κρυμμένοι σεισμοί σε πέτρα
Τα ρήγματα που προκαλούν σεισμούς αφήνουν ενδείξεις, αλλά τα περισσότερα είναι ανεπαίσθητα. Οι μετατοπίσεις, οι επιφανειακές ρήξεις και οι αποκολλήσεις εξασθενίζουν μέσα σε δεκαετίες. Τα χημικά ίχνη μέσα στο βράχο μπορούν να διαρκέσουν εκατομμύρια χρόνια περισσότερο από αυτά - αν κάποιος ξέρει τι να ψάξει.
Η ομάδα αποκαλεί αυτά τα παλιά συμβάντα ολίσθησης «κρυφούς σεισμούς». Μπορούν να αναγνωριστούν από συνδυασμούς χαρακτηριστικών: επιφάνειες ρηγμάτων με φωτεινότητα καθρέφτη, το σωστό μείγμα νανοκρυστάλλων, υπολείμματα αποσυντιθέμενης αργίλου. Οποιοδήποτε από μόνο του είναι ασαφές. Μαζί, μιλούν ξεκάθαρα.
Πριν από αυτή την εργασία, η αποανθράκωση του δολομίτη σε φυσικά ρήγματα συναγόταν από εργαστηριακά δεδομένα και περιφερειακές μελέτες. Τώρα υπάρχει ένα άμεσο, μέσα στο βράχο αρχείο που συνδέεται με έναν γνωστό σύγχρονο σεισμό. Αυτό δίνει στους γεωλόγους μια λίστα ελέγχου για άλλες ζώνες ρηγμάτων.
Κρυμμένο σε παλιό βράχο, αυτό το ορυκτό αποτύπωμα θα μπορούσε να αποκαλύψει σεισμικά ιστορικά στοιχεία που η χαρτογράφηση πεδίου από μόνη της θα παρέλειπε. Σε ανθρακικές περιοχές παγκοσμίως, όπου τα ρήγματα δολομίτη και ασβεστόλιθου είναι κοινά, αυτό αλλάζει αυτό που μπορούν να προβλέψουν οι επιστήμονες για τους μελλοντικούς κινδύνους.
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα earth.com
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Earth and Planetary Science Letters .
περισσότερα,
Earthquake-induced dolomite decarbonation in the Dinar Fault Zone, western Türkiye-Cecilia Viti , Telemaco Tesei , Andrea Brogi, Richard Spiess, Domenico Liotta, M. Cihat Alçiçek
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X2600213X
https://www.earth.com/news/scientists-found-signs-that-a-fault-in-turkiye-made-its-own-co2-during-an-earthquake/#google_vignette
.jpg)
