Veľká vodná nádrž objavená pod dnom oceánu neďaleko Nového Zélandu môže poskytnúť pohľad na mechanizmy pomalých zemetrasení a tektonickej aktivity.

Výskumníci objavili ekvivalent morskej vody zachytenej v sedimentoch a horninách v stratenej sopečnej plošine, ktorá je teraz hlboko v zemskej kôre. 3D seizmická snímka odhalila, že voda leží dve míle pod dnom oceánu pri pobreží Nového Zélandu, kde pravdepodobne tlmí veľký zemetrasný zlom, ktorým čelí Severný ostrov krajiny.

Pomalé zemetrasenia a voda

Je známe, že chybovanie spôsobuje pomaly sa pohybujúce zemetrasenia, nazývané udalosti s pomalým sklzom. Tie môžu počas dní a týždňov neškodne uvoľňovať zadržiavaný tektonický tlak. Vedci chcú vedieť, prečo sa pri niektorých defektoch vyskytujú častejšie ako pri iných.

Predpokladá sa, že mnohé zemetrasenia s pomalým sklzom sú spojené so zasypanou vodou. Doteraz však neexistujú žiadne priame geologické dôkazy, ktoré by naznačovali existenciu takej veľkej vodnej nádrže v tejto konkrétnej novozélandskej trhline.

Náhorná plošina Hikurangi je pozostatkom série epických sopečných erupcií, ktoré sa začali pred 125 miliónmi rokov v Tichom oceáne. Nedávny seizmický prieskum (červený obdĺžnik) vedený Geofyzikálnym inštitútom Texaskej univerzity zobrazil plošinu, keď sa ponorila do subdukčnej zóny Hikurangi na Novom Zélande (červená čiara). Kredit: Andrew Gas

„Zatiaľ nevidíme dostatočne hlboko na to, aby sme presne vedeli, aký je vplyv na poruchu, ale vidíme, že množstvo vody, ktoré tu prúdi, je oveľa vyššie ako normálne,“ povedal hlavný autor štúdie Andrew Ghez, ktorý štúdiu vykonal. Pôsobí ako postdoktorand na Geofyzikálnom inštitúte Texaskej univerzity (UTIG).

Výskum bol nedávno publikovaný v časopise Pokrok vedy Je založený na seizmických expedíciách a vedeckých oceánskych vrtoch vedených výskumníkmi z UTIG.

Hľadajte hlbšie pochopenie

Gase, teraz postdoktorand na univerzite v Západnom Washingtone, požaduje hlbšie vŕtanie, aby zistil, kde voda končí, aby vedci mohli určiť, či to ovplyvňuje tlak v okolí zlomu – dôležitá informácia, ktorá by mohla viesť k presnejšiemu pochopeniu. Povedal o veľkých zemetraseniach.

Majetok vodnej nádrže

Miesto, kde vedci našli vodu, je súčasťou obrovskej vulkanickej provincie, ktorá vznikla, keď pred 125 miliónmi rokov lávový oblak veľkosti USA prerazil zemský povrch v Tichom oceáne. Táto udalosť bola jednou z najväčších známych sopečných erupcií na Zemi a trvala niekoľko miliónov rokov.

Gaz použil seizmické skeny na vytvorenie 3D obrazu starovekej sopečnej plošiny, kde videl hrubé vrstvené sedimenty obklopujúce pochované sopky. Jeho spolupracovníci z UTIG vykonali laboratórne experimenty na vzorkách vulkanickej horniny a zistili, že voda tvorí takmer polovicu jej objemu.

Seizmický obraz náhornej plošiny Hikurangi odhaľuje podrobnosti o vnútrozemí Zeme a o tom, z čoho pozostáva. Modrozelená vrstva pod žltou čiarou ukazuje vodu pochovanú v skalách. Vedci z Geofyzikálneho inštitútu Texaskej univerzity sa domnievajú, že voda by mohla stlmiť zemetrasenia v neďalekej subdukčnej zóne Hikurangi. Kredit: Andrew Gas

„Normálna oceánska kôra, keď má asi 7 alebo 10 miliónov rokov, by mala obsahovať oveľa menej vody,“ povedal. Oceánska kôra pri seizmických prieskumoch bola 10-krát staršia, ale zostala oveľa vlhkejšia.

Gaz špekuluje, že plytké moria, v ktorých došlo k erupciám, erodovali niektoré sopky na pórovité, rozbité skaly, ktoré počas pochovávania uchovávajú vodu ako vodonosná vrstva. Postupom času sa skaly a ich úlomky zmenili na bahno, ktoré zachytávalo viac vody.

Dôsledky pre pochopenie zemetrasení

Tento objav je dôležitý, pretože vedci sa domnievajú, že tlak podzemnej vody môže byť kľúčovým prvkom pri vytváraní podmienok, ktoré uvoľňujú tektonický stres prostredníctvom pomalých zemetrasení. K tomu zvyčajne dochádza, keď sa sedimenty bohaté na vodu pochovajú chybou a zachytávajú vodu pod zemou. Novozélandská trhlina však obsahuje len málo týchto typických oceánskych ložísk. Namiesto toho vedci veria, že staroveké sopky a metamorfované horniny – teraz ílovité – uniesli veľké množstvo vody, keď ich trhlina pohltila.

Riaditeľ UTIG Demian Saffer, spoluautor štúdie a hlavný vedec vedeckej vrtnej misie, uviedol, že výsledky naznačujú, že v podobných situáciách by mohli byť aj iné zemetrasenia po celom svete.

„Je to skutočne jasný príklad vzťahu medzi tekutinami a spôsobom, akým sa tektonická porucha pohybuje – vrátane správania sa zemetrasení,“ povedal. „Je to niečo, čo sme predpokladali z laboratórnych experimentov a predpovedali to niektoré počítačové simulácie, ale existuje len veľmi málo jasných experimentov v teréne, ktoré by to otestovali na úrovni tektonických platní.“

Referencia: „Zaplavenie vrchnej kôry bohatej na sopky poskytuje tekutiny pre plytký ťah a pomalé posúvanie“ od Andrewa C. Gas, Nathan L. Bangs, Demian M. Safar, Shushu Han, Peter K. Miller, Rebecca E. Bell, Ryota Arai, Stuart A. Henrys, Shuichi Kodaira, Richard Davey, Laura Fram a Daniel H.N. Parker, 16. augusta 2023, Pokrok vedy.
doi: 10.1126/sciadv.adh0150

Výskum financovala americká Národná vedecká nadácia a vedecké a výskumné agentúry Nového Zélandu, Japonska a Spojeného kráľovstva.