Ανακαλύφθηκε τεράστια υποθαλάσσια δεξαμενή νερού – θα μπορούσε να εξηγήσει τους μυστηριώδεις σεισμούς στη Νέα Ζηλανδία

Μια μεγάλη δεξαμενή νερού που ανακαλύφθηκε κάτω από τον πυθμένα του ωκεανού κοντά στη Νέα Ζηλανδία μπορεί να παρέχει πληροφορίες για τους μηχανισμούς των σεισμών βραδείας ολίσθησης και της τεκτονικής δραστηριότητας.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν το ισοδύναμο θαλασσινού νερού παγιδευμένο μέσα σε ιζήματα και πετρώματα σε ένα χαμένο ηφαιστειακό οροπέδιο που βρίσκεται τώρα βαθιά στον φλοιό της Γης. Μια τρισδιάστατη σεισμική εικόνα αποκάλυψε ότι το νερό βρίσκεται δύο μίλια κάτω από τον πυθμένα του ωκεανού στα ανοικτά των ακτών της Νέας Ζηλανδίας, όπου είναι πιθανό να μετριάσει ένα μεγάλο ρήγμα σεισμού που αντιμετωπίζει το Βόρειο Νησί της χώρας.

Αργοί σεισμοί και νερό

Το ρήγμα είναι γνωστό ότι προκαλεί αργούς σεισμούς, που ονομάζονται γεγονότα αργής ολίσθησης. Αυτά μπορούν να απελευθερώσουν τη κλειστή τεκτονική πίεση ακίνδυνα για ημέρες και εβδομάδες. Οι επιστήμονες θέλουν να μάθουν γιατί εμφανίζονται πιο συχνά σε ορισμένα ελαττώματα από άλλα.

Πολλοί σεισμοί βραδείας ολίσθησης πιστεύεται ότι σχετίζονται με θαμμένα νερά. Ωστόσο, μέχρι σήμερα δεν υπάρχουν άμεσα γεωλογικά στοιχεία που να υποδηλώνουν την ύπαρξη μιας τόσο μεγάλης δεξαμενής νερού στο συγκεκριμένο ρήγμα της Νέας Ζηλανδίας.

Το οροπέδιο Hikurangi είναι τα απομεινάρια μιας σειράς επικών ηφαιστειακών εκρήξεων που ξεκίνησαν πριν από 125 εκατομμύρια χρόνια στον Ειρηνικό Ωκεανό. Μια πρόσφατη σεισμική έρευνα (κόκκινο ορθογώνιο) με επικεφαλής το Ινστιτούτο Γεωφυσικής του Πανεπιστημίου του Τέξας απεικόνισε το οροπέδιο καθώς καταβύθιζε στη ζώνη καταβύθισης Hikurangi στη Νέα Ζηλανδία (κόκκινη γραμμή). Πίστωση: Andrew Gas

«Δεν μπορούμε να δούμε ακόμη αρκετά βαθιά για να γνωρίζουμε ακριβώς ποια είναι η επίπτωση στο ρήγμα, αλλά μπορούμε να δούμε ότι η ποσότητα του νερού που ρέει εδώ είναι πολύ μεγαλύτερη από την κανονική», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Andrew Ghez, ο οποίος διεξήγαγε τη μελέτη. Εργάζεται ως μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Ινστιτούτο Γεωφυσικής του Πανεπιστημίου του Τέξας (UTIG).

Η έρευνα δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Η πρόοδος της επιστήμης Βασίζεται σε σεισμικές αποστολές και επιστημονικές γεωτρήσεις ωκεανών με επικεφαλής ερευνητές από το UTIG.

Αναζητήστε βαθύτερη κατανόηση

Ο Gase, τώρα μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Western Washington University, ζητά βαθύτερες γεωτρήσεις για να βρουν πού καταλήγει το νερό, ώστε οι ερευνητές να μπορούν να προσδιορίσουν εάν επηρεάζει την πίεση γύρω από το ρήγμα – μια σημαντική πληροφορία που θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο ακριβή κατανόηση. Είπε για μεγάλους σεισμούς.

Περιουσιακά στοιχεία δεξαμενής νερού

Η τοποθεσία όπου οι ερευνητές βρήκαν το νερό είναι μέρος μιας τεράστιας ηφαιστειακής επαρχίας που σχηματίστηκε όταν ένα σύννεφο λάβας μεγέθους ΗΠΑ εισέβαλε στην επιφάνεια της Γης στον Ειρηνικό Ωκεανό πριν από 125 εκατομμύρια χρόνια. Αυτό το γεγονός ήταν μια από τις μεγαλύτερες γνωστές ηφαιστειακές εκρήξεις στη Γη και διήρκεσε για αρκετά εκατομμύρια χρόνια.

Ο Gaz χρησιμοποίησε σεισμικές σαρώσεις για να δημιουργήσει μια τρισδιάστατη εικόνα του αρχαίου ηφαιστειακού οροπεδίου, όπου είδε παχιά, πολυεπίπεδα ιζήματα που περιβάλλουν τα θαμμένα ηφαίστεια. Οι συνεργάτες του στο UTIG διεξήγαγαν εργαστηριακά πειράματα σε δείγματα ηφαιστειακών πετρωμάτων και διαπίστωσαν ότι το νερό αποτελούσε σχεδόν το ήμισυ του όγκου του.

Μια σεισμική εικόνα του οροπεδίου Hikurangi αποκαλύπτει λεπτομέρειες για το εσωτερικό της Γης και από τι αποτελείται. Το γαλαζοπράσινο στρώμα κάτω από την κίτρινη γραμμή δείχνει νερό θαμμένο μέσα στους βράχους. Ερευνητές στο Ινστιτούτο Γεωφυσικής του Πανεπιστημίου του Τέξας πιστεύουν ότι το νερό θα μπορούσε να μειώσει τους σεισμούς στην κοντινή ζώνη καταβύθισης Hikurangi. Πίστωση: Andrew Gas

«Ο κανονικός ωκεάνιος φλοιός, όταν φτάσει σε ηλικία περίπου 7 ή 10 εκατομμυρίων ετών, θα πρέπει να περιέχει πολύ λιγότερο νερό», είπε. Ο ωκεάνιος φλοιός στις σεισμικές έρευνες ήταν 10 φορές παλαιότερος, αλλά παρέμεινε πολύ πιο υγρός.

Ο Gaz εικάζει ότι οι ρηχές θάλασσες στις οποίες σημειώθηκαν οι εκρήξεις έχουν διαβρώσει ορισμένα ηφαίστεια σε πορώδεις, σπασμένους βράχους που αποθηκεύουν νερό σαν υδροφόρο ορίζοντα κατά την ταφή. Με τον καιρό, οι βράχοι και τα θραύσματά τους μετατράπηκαν σε λάσπη, παγιδεύοντας περισσότερο νερό.

Συνέπειες για την κατανόηση των σεισμών

Αυτή η ανακάλυψη είναι σημαντική επειδή οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η πίεση των υπόγειων υδάτων μπορεί να είναι βασικό στοιχείο για τη δημιουργία των συνθηκών που απελευθερώνουν τεκτονικό στρες μέσω σεισμών βραδείας ολίσθησης. Αυτό συμβαίνει συνήθως όταν τα πλούσια σε νερό ιζήματα θάβονται με το ρήγμα, παγιδεύοντας νερό κάτω από το έδαφος. Ωστόσο, το Ρήγμα της Νέας Ζηλανδίας περιέχει λίγα από αυτά τα τυπικά ωκεάνια κοιτάσματα. Αντίθετα, οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα αρχαία ηφαίστεια και οι μεταμορφωμένοι βράχοι -τώρα αργιλικοί- μετέφεραν μεγάλες ποσότητες νερού όταν τα κατάπιε το ρήγμα.

Ο διευθυντής του UTIG Demian Saffer, συν-συγγραφέας της μελέτης και επικεφαλής επιστήμονας της επιστημονικής αποστολής γεώτρησης, είπε ότι τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι άλλα ρήγματα σεισμών σε όλο τον κόσμο θα μπορούσαν να βρίσκονται σε παρόμοιες καταστάσεις.

«Είναι ένα πραγματικά σαφές παράδειγμα της σχέσης μεταξύ των ρευστών και του τρόπου με τον οποίο κινείται ένα τεκτονικό ρήγμα — συμπεριλαμβανομένης της συμπεριφοράς των σεισμών», είπε. “Αυτό είναι κάτι που υποθέσαμε από εργαστηριακά πειράματα και το είχαμε προβλέψει από ορισμένες προσομοιώσεις υπολογιστή, αλλά υπάρχουν πολύ λίγα σαφή πειράματα πεδίου για να το ελέγξουμε στην κλίμακα των τεκτονικών πλακών.”

Αναφορά: «Η πλημμύρα του ανώτερου φλοιού πλούσιου σε ηφαίστεια παρέχει υγρά για ρηχή ώθηση και αργή ολίσθηση» από τον Andrew C. Gas, Nathan L. Bangs, Demian M. Safar, Shushu Han, Peter K. Μίλερ, Ρεβέκκα Ε. Bell, Ryota Arai, Stuart A. Henrys, Shuichi Kodaira, Richard Davey, Laura Fram και Daniel H.N. Parker, 16 Αυγούστου 2023, Η πρόοδος της επιστήμης.
doi: 10.1126/sciadv.adh0150

Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ και τους επιστημονικούς και ερευνητικούς φορείς της Νέας Ζηλανδίας, της Ιαπωνίας και του Ηνωμένου Βασιλείου.