יצירת רעידת אדמה מפות חום, טמפרטורות קוצים להשאיר רמזים בסלע

סדריק עונה 1 פרקים 17-18 (יולי 2019).

Anonim

כאשר אתה לשפשף את הידיים יחד כדי לחמם אותם, החיכוך יוצר חום. אותו דבר קורה גם ברעידות אדמה, רק בקנה מידה הרבה יותר גדול: כאשר תקלה פוחתת, הטמפרטורה יכולה לעלות על מאות מעלות, גבוה מספיק כדי לשנות תרכובות אורגניות בסלעים ולהשאיר חתימה. צוות של מדענים באוניברסיטת קולומביה של Lamont-Doherty Earth Observatory כבר בפיתוח שיטות להשתמש אלה חתימות אורגניות לשחזר רעידות אדמה בעבר ולחקור היכן רעידות אדמה התחיל ונעצר ואיך הם עברו דרך אזור השבר. המידע יכול בסופו של דבר לעזור למדענים להבין טוב יותר מה שולט רעידות אדמה.

Lamont geophysicist הת 'ר סאבג' וגיאוכיסטית Pratigya Polissar החלה לפתח את השיטות על שמונה שנים, על בסיס טכניקות המשמשות את תעשיית הנפט. הזיווג הייחודי ביניהם בין שני תחומים - מכניקת רוק וגיאוכימיה אורגנית - אפשר חידושים שמשנים את האופן שבו אנו מסתכלים על רעידות אדמה.

התהליך מתחיל בשטח, יחד עם תקלה שבה מדענים או שבב או לקדוח דגימות מתוך אזור השבר. כאשר משקעים באזור השבר מחוממים על ידי החיכוך של רעידת אדמה, פרץ קצר אך רב עוצמה של חום משנה את ההרכב הכימי של חומר אורגני בתוך הסלע. (התהליך זהה על פני תקופות זמן ארוכות יוצר שמן וגז.) מדענים יכולים לבחון את התרכובות האורגניות בדגימות אלה ולהשוות את היחס בין מולקולות יציבות למולקולות לא יציבות כדי למדוד את הבשלות התרמית שלהם ולקבוע כמה חם כל מדגם הפך.

"אם אפילו מבנה זעיר בתוך תקלה היה רעידת אדמה, אנחנו יכולים למעשה לראות את ההבדל בין כמה חם זה חתיכת אשמה יש לעומת כל דבר מחוץ לזה, " אמר Savage. "מה שאנחנו רוצים להבין הוא היכן רעידות האדמה באזור השבר הגדול הזה באמת מתרחש, האם כולן מתרחשות לצד אחד, האם הן מפוזרות לאורך כל הזמן, האם הן מקובצות על החומר החלש ביותר באזור הפגם?"

"מה שזה עושה זה לתת לנו תמונה, כמעט כמו מפת חום, של התקלה עצמה, והמקומות החמים ביותר הם המקום שבו רעידות האדמה התרחשו, "אמר סווג'.

כאשר הטמפרטורות גבוהות מספיק, הסלע יכול להמיס, יצירת זכוכית כמו pseudotachylytes. במשך כמה שנים השתמשו הגיאולוגים בשרידי סלע מותכים אלה, אך מציאתם נדירה.

סוואג ', פוליסר וצוותם מתקרבים, לרמה המולקולרית, שבה הם יכולים למדוד את הבשלות התרמית של תרכובות אורגניות נפוצות כדי לקבוע עד כמה החום הפך למדגם. לעתים קרובות הם בודקים את methylphenanthrenes, מולקולות אורגניות שכיחות למדי בשגיאות בתוך סלעי משקעים שבין 1 ל -5 ק"מ מתחת לפני הקרקע. ב-כשלים עמוקים יותר, במרחק של 10-14 קילומטרים, המדענים יכולים לחפש יהלומים, שהם בין התרכובות האורגניות הכי יציבות תרמית.

כדי לשים את הנתונים המולקולריים שלהם בהקשר, המדענים גם צריכים להבין איך הסלעים באשמה מגיבים לחום וללחץ. במעבדה של מכבש הסלעים והמעבדה של Lamont, הצוות של Savage יכול לבדוק דגימות רוק בטווח רחב של לחצים וטמפרטורות גבוהות. מתוך הניסויים שלהם, הם יכולים לפתח מודלים המציגים כמה הלחץ גזירה ועקירה נדרשים ליצור רמות ספציפיות של חום סוגים מסוימים של סלע, ​​ולאחר מכן איך החום ירקב באמצעות דיפוזיה.

באמצעות מודלים אלה, המדענים יכולים לאחר מכן לבחון את הניתוח הגיאוכימי של הדגימות שלהם, לקבוע את הטמפרטורות שהתרכובות נחשפו בעבר, ולהעריך את החיכוך מרעידת האדמה ועד כמה התקלה החליק.

לדוגמה, כאשר הקבוצה בדקה דגימות מנקודת המפגש של Pasagshak Point על האי Kodiak של אלסקה, הם מדדו את היחס בין יהלום יציב תרמית לאלקנים לא יציבים מבחינה תרמית וקבעו כי הטמפרטורה במהלך רעידת אדמה קודמת הייתה עולה בין 840 מעלות צלזיוס ל -170 מעלות צלזיוס מעל הטמפרטורה הרגילה של הסלע שמסביב. מעליית הטמפרטורה, הם הצליחו להעריך כי אנרגיית החיכוך של רעידת האדמה הייתה 105-227 מגה-ג'אול למטר מרובע, ככל הנראה בגודלה 7 או 8 רעידות אדמה. באמצעות מדידת החיכוך הניסויית שלהם, הם יכלו להעריך כי התקלה החליק כנראה 1-8 מטרים.

באירוע מפגש הגיאופיזי האמריקאי שנערך היום בסן פרנסיסקו, ג'נבייב קופי, סטודנטית לתואר שני בצוות של סאבאג 'בלאמונט, הציגה תוצאות מוקדמות מבדיקת הצפיפות הגבוהה ביותר שלהם, ובכלל זה הדגימות שנלקחו בטרנזיטים לאורך דחף מאדי מאונטיין בנבאדה. הפתעה אחת היתה שהמקומות בהם אפשר לצפות לראות טמפרטורות גבוהות בגלל המבנים המקומיים בסלע לא היו בהכרח המקומות שבהם הם מצאו אותו, אמר קופי. "משתנות מבנית לאורך תקלה לא צריך לציין כי החלקה התרחשה לאורך קטע זה, " היא אמרה.

הצוות של Savage עובד על ניסויים דומים על אשמת סן אנדריאס, ואת תעלת יפן שבו רעידת האדמה טוהוקו החלה, והם עובדים עם עמיתים על טכניקות עד כה רעידות אדמה.

"הצעד החשוב עבורנו הוא לקבוע כיצד כל אחד מהתרכובות האלה מגיב לזמן ולטמפרטורה", אמר סווג '. "זה הולך לספר לנו על הפיזיקה של רעידות האדמה באשמה, אשר בטווח הארוך יכול להוביל להבנה טובה יותר של רעידות אדמה."

menu
menu