Η κρυφή εμβέλεια ενός σεισμού
Οι τεράστιες ρωμές στο Καχραμανμάρας που άφησαν οι σεισμοί στην Τουρκία, 14 Φεβρουαρίου 2023. Από: Muhammed Kösen.
Οι ζημιές από τον σεισμό φτάνουν πολύ πιο μακριά από ό,τι είχαν προβλέψει οι επιστήμονες.
Ένας σεισμός χτυπά, το έδαφος σχίζεται κατά μήκος ενός ρήγματος και η χειρότερη ζημιά βρίσκεται εκεί, σε εκείνη την σκισμένη λωρίδα βράχου. Αυτή ήταν η υπόθεση εδώ και δεκαετίες.
Τα συνεργεία μπόρεσαν να χαρτογραφήσουν τον θρυμματισμένο βράχο που περιέβαλλε το ρήγμα και υπολόγισαν ότι η ζημιά είχε εξασθενίσει σε απόσταση περίπου ενός μιλίου.
Νέες μετρήσεις αποκαλύπτουν μια μεγαλύτερη ιστορία. Η εξασθένηση φτάνει πολύ πέρα από την ορατή ρωγμή - δεκάδες μίλια πέρα από αυτήν - και διέπει σιωπηλά το πόσο γρήγορα φθείρονται ολόκληρα τοπία.
Η κρυφή εμβέλεια
Μια παγκόσμια μελέτη θέτει τώρα αριθμούς σε αυτό το πεδίο. Βασιζόμενοι σε περισσότερες από 1.700 μετρήσεις της ταχύτητας φθοράς των πετρωμάτων στις λεκάνες απορροής ποταμών παγκοσμίως, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η διάβρωση επιταχύνεται απότομα κοντά σε ενεργά ρήγματα και μειώνεται σταδιακά με την απόσταση.
Το φαινόμενο εκτείνεται σε απόσταση περίπου 60 μιλίων [96 χλμ.] από τα μεγαλύτερα συστήματα ρηγμάτων.
Ο γεωλόγος Boontigan Kuhasubpasin ηγήθηκε της εργασίας ως διδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες ( UCLA ).
Η ζημιά εκτείνεται εντονότερα σε απόσταση περίπου 9 μιλίων[14,5 χλμ] από ένα ρήγμα και στη συνέχεια εξασθενεί σχεδόν στο μηδέν κοντά σε αυτό το όριο των 60 μιλίων[96 χλμ].
Μέχρι τώρα, τα περισσότερα στοιχεία κρατούσαν τα συντρίμμια σε απόσταση ενός μιλίου από το ίδιο το ρήγμα. Κανείς δεν είχε εντοπίσει την εξάπλωσή του τόσο μακριά.
Στοιχεία από τα ποτάμια
Το στοιχείο προήλθε από τα ποτάμια. Καθώς τα πετρώματα διασπώνται και παρασύρονται προς τα κάτω, τα ιζήματα φέρουν ένα αρχείο για το πόσο γρήγορα απογυμνώνεται η γη ανάντη.
Κρυμμένη σε αυτό το ίζημα είναι μια σπάνια, φυσική μορφή βηρυλλίου που συσσωρεύεται στο βράχο που έχει απομείνει στην επιφάνεια.
Όσο περισσότερο ψήνεται ο βράχος στο ύπαιθρο, τόσο περισσότερο συσσωρεύεται, επομένως η επίπεδή μορφή του αποκαλύπτει πόσο γρήγορα έχει φθαρεί η επιφάνεια.
Αν το μετρήσετε αυτό σε περισσότερες από 1.700 λεκάνες, τοποθετήστε το πάνω από χάρτες ρηγμάτων και παλαιότερων εδαφικών δονήσεων, το μοτίβο θα ξεχωρίσει.
Τα βράχια κοντά σε ρήγματα διαβρώθηκαν πολύ πιο γρήγορα επειδή το έδαφος ήταν πιο αδύναμο πιο κοντά στο ρήγμα.
Δυνάμεις που καταπονούν τη γη
Πολλές δυνάμεις φθείρουν ένα τοπίο. Οι βροχοπτώσεις χαλαρώνουν τις πλαγιές· τα μαλακά πετρώματα θρυμματίζονται πιο γρήγορα από τα σκληρά.
Για να βρει ποια δύναμη κυριαρχούσε, η ομάδα τροφοδότησε τα πάντα σε μοντέλα μηχανικής μάθησης και τους ζήτησε να κατατάξουν τους υποψηφίους.
Η απόσταση από ένα ρήγμα βρέθηκε στην κορυφή, ξεπερνώντας τις βροχοπτώσεις και τον τύπο πετρώματος σε μεγάλο μέρος του ανήσυχου, σεισμογενούς κόσμου.
Η προσθήκη ενός μέτρου για το πόσο δυνατά ήταν οι δονήσεις του εδάφους ακόνισε τα μοντέλα ακόμη περισσότερο.
Αυτή η σειρά εξέπληξε τους ερευνητές. Το κλίμα και ο τύπος του βράχου αντιμετωπίζονται εδώ και καιρό ως οι κύριοι παράγοντες ελέγχου της διάβρωσης.
Παρακολουθώντας ένα ρήγμα να τους ξεπερνά σε κατάταξη, λεκάνη μετά λεκάνη, οι σεισμοί ήταν ο πιθανός ένοχος.
Τι κάνει το τρέμουλο
Το πώς ένα ρήγμα αποδυναμώνει τον βράχο τόσο μακριά από την άκρη του είναι πιο δύσκολο να προσδιοριστεί. Η ομάδα δεν μπορεί να το παρακολουθήσει να συμβαίνει υπόγεια, επομένως ο μηχανισμός είναι μια τεκμηριωμένη ανάγνωση, όχι μια άμεση παρατήρηση.
Η καλύτερη εξήγησή τους είναι η δόνηση. Κάθε σεισμός τραντάζει τον περιβάλλοντα βράχο. Για χιλιάδες χρόνια, αυτός ο επαναλαμβανόμενος κραδασμός πιθανότατα ανοίγει μικροσκοπικές ρωγμές που ονομάζονται μικρορωγμές.
«Η επαναλαμβανόμενη ανακίνηση μπορεί να ανοίξει μικρορωγμές, να αποδυναμώσει τις επαφές μεταξύ των ορυκτών κόκκων και να μειώσει την αντοχή του βράχου κοντά στην επιφάνεια», δήλωσε η συν-συγγραφέας της μελέτης Carolina Lithgow-Bertelloni, γεωλόγος του UCLA.
Μόλις χαλαρώσει, ο βράχος γίνεται εύκολος στόχος. Τα ποτάμια κόβουν το έδαφος πιο γρήγορα, οι πλαγιές των λόφων γκρεμίζονται και η φθορά κατατρώει την πέτρα.
Πιο αργά κύματα και ταχύτερη διάβρωση
Ένα παγκόσμιο μοτίβο είναι πειστικό, αλλά η ομάδα ήθελε να το δοκιμάσει σε γνώριμο έδαφος.
Οι ερευνητές εστίασαν στη Νότια Καλιφόρνια, όπου το ρήγμα του Αγίου Ανδρέα και οι πολλοί γείτονές του διατηρούν τον φλοιό σε συνεχή κίνηση.
Εκεί, τα πετρώματα κοντά στα ρήγματα συμπεριφέρθηκαν ακριβώς όπως προέβλεπαν τα παγκόσμια δεδομένα. Τα σεισμικά κύματα επιβραδύνθηκαν καθώς περνούσαν μέσα από το σπασμένο βράχο κοντά στα ρήγματα, αποκαλύπτοντας εκτεταμένες ζημιές.
Οι ίδιες περιοχές διαβρώθηκαν επίσης πιο γρήγορα, ενισχύοντας τη σύνδεση μεταξύ των επαναλαμβανόμενων σεισμικών δονήσεων και της εξασθένησης του βράχου.
Η επικάλυψη των πιο αργών κυμάτων και της ταχύτερης διάβρωσης είναι δύσκολο να αποδοθεί σε οτιδήποτε άλλο. Εδώ, τα ρήγματα ανύψωναν το έδαφος και αποδυνάμωναν ταυτόχρονα το βράχο από κάτω.
Οι σεισμοί αφήνουν ανεξίτηλα σημάδια
Για πολύ καιρό, τα ρήγματα είχαν αποκτήσει τη φήμη τους κυρίως για το σχηματισμό βουνών. Αυτή η μελέτη δείχνει ότι καθορίζουν επίσης την ταχύτητα με την οποία διασπάται η γύρω γη, σε αποστάσεις που κανείς δεν είχε μετρήσει.
«Αυτό παρέχει μια φυσική εξήγηση για το γιατί η διάβρωση είναι πιο αποτελεσματική σε τεκτονικά ενεργές περιοχές», έγραψε η ομάδα.
Αυτό αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες ερμηνεύουν τις σεισμογενείς περιοχές. Τα φθαρμένα τοπία κοντά σε ρήγματα μπορεί να έχουν σμιλευτεί λιγότερο από τη βροχή ή το είδος του βράχου και περισσότερο από αιώνες δόνησης.
Το αποτέλεσμα είναι ο σχεδιασμός για την αντιμετώπιση κινδύνων. Εάν το εξασθενημένο πέτρωμα φτάσει δεκάδες μίλια πέρα από ένα ρήγμα, τότε οι ζώνες κατολισθήσεων, οι δεξαμενές που γεμίζουν με ιζήματα και η αργή συσσώρευση βουνών εκτείνονται σε μεγαλύτερο πλάτος από ό,τι υποθέτουν οι τρέχοντες χάρτες.
Οι σεισμοί ήδη μετακινούν τεράστιους όγκους βράχων προς τα κάτω, όπως διαπίστωσε μια ανάλυση κατολισθήσεων που προκαλούνται από σεισμούς.
Τίποτα από αυτά δεν σβήνει τη βροχή ή το είδος των βράχων. Αυτά εξακολουθούν να διαμορφώνουν το τοπίο. Αλλά αυτή η μελέτη υποδηλώνει ότι οι σεισμοί έχουν κάνει πολύ περισσότερη δουλειά από ό,τι νομίζει κανείς.
Η επιρροή ενός ρήγματος εκτείνεται πολύ πέρα από το ορατό ρήγμα, αφήνοντας πιο αδύναμο βράχο και ταχύτερη διάβρωση σε ένα πολύ ευρύτερο τμήμα του τοπίου.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Science .
Γεωδίφης με πληροφορίες από το earth.com
περισσότερα,
Role of tectonic rock damage in erosional processes: A global analysis-B. Kuhasubpasin https://orcid.org/0009-0002-8538-5220, S. Moon https://orcid.org/0000-0001-5207-1781, and C. Lithgow-Bertelloni
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ady9857
https://www.earth.com/news/earthquake-damage-reaches-much-farther-than-scientists-realized/#google_vignette
