Diepe aardbevingen

Diepe aardbevingen werden ontdekt in de jaren 1920, maar ze blijven een onderwerp van discussie. De reden is simpel: ze horen niet te gebeuren. Toch zijn ze goed voor meer dan 20 procent van alle aardbevingen.

Ondiepe aardbevingen vereisen dat harde stenen voorkomen, meer in het bijzonder koude, broze rotsen. Alleen deze kunnen elastische spanning opslaan langs een geologische fout, onder controle gehouden door wrijving totdat de spanning loslaat in een gewelddadige breuk.

De aarde wordt warmer met ongeveer 1 graad C met gemiddeld elke 100 meter diepte. Combineer dat met hoge druk onder de grond en het is duidelijk dat met ongeveer 50 kilometer naar beneden de rotsen gemiddeld te heet moeten zijn en te strak moeten worden geperst om te barsten en te slijpen zoals ze aan de oppervlakte doen. Diepgaande aardbevingen, die onder de 70 km, vereisen dus een verklaring.

Platen en diepe aardbevingen

Subductie biedt ons een manier om dit te omzeilen. Terwijl de lithosferische platen waaruit de buitenste schil van de aarde bestaat op elkaar inwerken, worden sommige naar beneden in de onderliggende mantel gedompeld. Bij het verlaten van het platentektonische spel krijgen ze een nieuwe naam: platen. In eerste instantie produceren de platen, wrijvend tegen de bovenliggende plaat en buigend onder de spanning, ondiepe subductie aardbevingen. Deze zijn goed uitgelegd. Maar als een plaat dieper gaat dan 70 km, gaan de schokken door. Men denkt dat verschillende factoren helpen:

• De mantel is niet homogeen, maar is vol variatie. Sommige delen blijven zeer lang bros of koud. De koude plaat kan iets solide vinden om tegen te duwen, waardoor ondiepe aardbevingen worden geproduceerd, een stuk dieper dan de gemiddelden suggereren. Bovendien kan de gebogen plaat ook ontplooien, wat de vervorming herhaalt die het eerder voelde, maar in de tegenovergestelde zin.
• Mineralen in de plaat beginnen onder druk te veranderen. Metamorfoseerde basalt en gabbro in de plaat verandert in de blueschist-minerale suite, die op zijn beurt verandert in granaatrijk eclogiet met een diepte van ongeveer 50 km. Bij elke stap in het proces komt water vrij, terwijl de rotsen compacter worden en brozer worden. Deze uitdroging bros worden beïnvloedt sterk de spanningen onder de grond.
• Onder groeiende druk vallen serpentijnmineralen in de plaat uiteen in de mineralen olivine en enstatite plus water. Dit is het omgekeerde van de serpentijnformatie die plaatsvond toen de plaat jong was. Er wordt gedacht dat het rond de 160 km diepte is.
• Water kan gelokaliseerd smelten in de plaat veroorzaken. Gesmolten gesteente neemt, net als bijna alle vloeistoffen, meer ruimte in dan vaste stoffen, waardoor smelten breuken zelfs op grote diepten kan breken.
• Over een breed dieptebereik van gemiddeld 410 km begint olivijn te veranderen in een andere kristalvorm die identiek is aan die van de minerale spinel. Dit is wat mineralogisten een faseverandering noemen in plaats van een chemische verandering; alleen het volume van het mineraal wordt aangetast. Olivijn-spinel verandert opnieuw in een perovskietvorm op ongeveer 650 km. (Deze twee diepten markeren de mantel overgangszone.)
• Andere opvallende faseveranderingen zijn enstatite-to-ilmenite en granaat-perovskite op diepten minder dan 500 km.

Er zijn dus voldoende kandidaten voor de energie achter diepe aardbevingen op alle diepten tussen 70 en 700 km, misschien te veel. De rollen temperatuur en water zijn ook op alle diepten belangrijk, hoewel niet precies bekend. Zoals wetenschappers zeggen, is het probleem nog steeds slecht beperkt.

Diepe aardbevingsdetails

Er zijn nog een paar belangrijke aanwijzingen voor deep-focus evenementen. Een daarvan is dat de breuken heel langzaam verlopen, minder dan de helft van de snelheid van ondiepe breuken, en ze lijken te bestaan ​​uit pleisters of dicht bij elkaar liggende subevents. Een andere is dat ze weinig naschokken hebben, slechts een tiende zoveel als ondiepe aardbevingen. Ze verlichten meer stress; dat wil zeggen, de stressdaling is over het algemeen veel groter voor diepe dan oppervlakkige gebeurtenissen.

Tot voor kort was de consensuskandidaat voor de energie van zeer diepe aardbevingen de faseverandering van olivijn naar olivijn-spinel of transformationele fouten. Het idee was dat kleine lenzen van olivine-spinel zich zouden vormen, geleidelijk uitzetten en uiteindelijk in een plaat zouden aansluiten. Olivijn-spinel is zachter dan olivijn, daarom zou de stress een weg vinden van plotselinge afgifte langs die platen. Lagen van gesmolten gesteente kunnen zich vormen om de actie te smeren, vergelijkbaar met superfouten in de lithosfeer, de schok kan meer transformationele fouten veroorzaken en de aardbeving zou langzaam groeien.

Toen vond de grote diepe aardbeving in Bolivia van 9 juni 1994 plaats, een gebeurtenis van magnitude 8,3 op een diepte van 636 km. Veel werknemers dachten dat dit teveel energie was om het transformationele foutmodel te verklaren. Andere tests hebben het model niet bevestigd. Niet iedereen is het daarmee eens. Sindsdien hebben specialisten in diepe aardbevingen nieuwe ideeën uitgeprobeerd, oude verfijnd en een bal gespeeld.