Odkryto nowe przyczyny występowania trzęsień ziemi

Trzęsienia ziemi od wieków stanowią jedno z najbardziej niszczycielskich zjawisk naturalnych, wpływając na życie milionów ludzi na całym świecie. Tradycyjnie uważano, że główną przyczyną tych katastrof są naprężenia wynikające z ruchu płyt tektonicznych, zwłaszcza w strefach subdukcji, gdzie jedna płyta litosfery wsuwana jest pod drugą. Jednak najnowsze badania naukowców z University of Michigan rzucają nowe światło na mechanizmy powstawania trzęsień ziemi, podkreślając istotną rolę struktury i układu skał w strefach uskoków.

Dotychczasowe modele sejsmiczne koncentrowały się głównie na makroskalowych procesach związanych z ruchem płyt tektonicznych. Uważano, że naprężenia narastające na granicach tych płyt prowadzą do akumulacji energii, która po przekroczeniu krytycznego punktu uwalnia się w postaci trzęsienia ziemi. Jednak badania opublikowane w czasopiśmie Science Advances przez zespół z University of Michigan wskazują, że nie tylko naprężenia między płytami, ale także mikrostruktura skał w strefach uskoków odgrywa kluczową rolę w inicjacji tych zjawisk.

Naukowcy skupili swoje badania na regionie Kanto we wschodniej Japonii, gdzie znajduje się Tokio. Jest to obszar o wysokiej aktywności sejsmicznej, co czyni go idealnym miejscem do analizy mechanizmów powstawania trzęsień ziemi. Przeprowadzona analiza ujawniła, że skały w tym regionie charakteryzują się warstwową budową minerałów ułożonych w określonym kierunku, co nadaje im właściwości anizotropowe. Anizotropia oznacza, że właściwości fizyczne materiału zależą od kierunku, w którym są mierzone. W kontekście skał w regionie Kanto oznacza to, że ich reakcja na naprężenia różni się w zależności od kierunku ich działania.

Image

Odkryto, że gdy skały te są ściskane wzdłuż uskoku, nie odkształcają się w innych kierunkach, co jest nietypowe dla materiałów lądowych. Taka charakterystyka może prowadzić do koncentracji naprężeń w określonych obszarach, zwiększając ryzyko wystąpienia trzęsienia ziemi. W strefach subdukcji, gdzie jedna płyta tektoniczna jest wsuwana pod drugą, obecność skał o takich właściwościach może wpływać na sposób akumulacji i uwalniania energii sejsmicznej. Zrozumienie tych mechanizmów jest kluczowe dla precyzyjniejszego prognozowania trzęsień ziemi i opracowywania skuteczniejszych systemów ostrzegania.

Identyfikacja obszarów o zwiększonej podatności na trzęsienia ziemi, wynikającej z właściwości anizotropowych skał, może znacząco poprawić skuteczność systemów ostrzegania. Tradycyjne modele sejsmiczne opierały się głównie na analizie naprężeń między płytami tektonicznymi, jednak uwzględnienie mikrostruktury skał pozwala na bardziej precyzyjne określenie miejsc, w których może dojść do uwolnienia energii sejsmicznej. Dzięki temu możliwe jest lepsze przygotowanie infrastruktury oraz społeczności na potencjalne zagrożenia, co w konsekwencji może uratować wiele istnień ludzkich i zminimalizować straty materialne.

Profesor Yihe Huang, główny autor badań, podkreśla, że analiza struktury skał w strefach subdukcji jest kluczowa dla lepszego zrozumienia mechanizmów powstawania trzęsień ziemi. Planowane są dalsze badania z wykorzystaniem sejsmografów zlokalizowanych na wodach otaczających Japonię, co pozwoli na dokładniejsze zbadanie oddziaływań płyt tektonicznych i właściwości skał na dnie oceanu. Takie podejście umożliwi stworzenie bardziej zaawansowanych modeli sejsmicznych, które uwzględnią zarówno makroskalowe ruchy płyt, jak i mikroskalowe właściwości skał, co w konsekwencji przyczyni się do skuteczniejszego prognozowania i przeciwdziałania skutkom trzęsień ziemi.

Odkrycia naukowców z University of Michigan stanowią istotny krok naprzód w zrozumieniu mechanizmów powstawania trzęsień ziemi. Podkreślają one znaczenie nie tylko globalnych ruchów płyt tektonicznych, ale także lokalnych właściwości skał w strefach uskoków. Uwzględnienie anizotropii skał w modelach sejsmicznych może prowadzić do opracowania bardziej precyzyjnych systemów ostrzegania oraz skuteczniejszych strategii przeciwdziałania skutkom tych niszczycielskich zjawisk. Kontynuacja badań w tym kierunku jest niezbędna dla zwiększenia bezpieczeństwa ludności zamieszkującej obszary o wysokiej aktywności sejsmicznej.