Ένας ισχυρός σεισμός που έπληξε την Καλάμα το 2024 αψήφησε μακροχρόνιες παραδοχές σχετικά με το πώς συμπεριφέρονται οι σεισμοί σε μεγάλα βάθη. Τον Ιούλιο του 2024, ένας σεισμός μεγέθους 7,4 βαθμών έπληξε την πόλη Καλάμα στη βόρεια Χιλή, προκαλώντας ζημιές σε κτίρια και διακοπές ρεύματος σε ολόκληρη την περιοχή.
Η Χιλή είναι εξοικειωμένη με τις ισχυρές σεισμικές δονήσεις, συμπεριλαμβανομένου του μεγαλύτερου σεισμού που έχει καταγραφεί ποτέ: ένας σεισμός “megathrust” (δηλαδή «πολύ μεγάλης ώσης) μεγέθους 9,5 βαθμών που έπληξε την κεντρική Χιλή το 1960, προκάλεσε τσουνάμι και οδήγησε σε χιλιάδες θανάτους (από 1.000 έως 6.000 θανάτους).
Ο σεισμός στην Καλάμα, ωστόσο, δεν έμοιαζε με τoυς επιφανειακούς σεισμούς “megathrust ” που συνήθως προκαλούν τις πιο σοβαρές καταστροφές τόσο στη Χιλή όσο και παγκοσμίως. Οι σεισμοί μεγάλης ώσης (megathrust) προέρχονται από σχετικά μικρά βάθη, αλλά το σεισμικό γεγονός της Καλάμα ξεκίνησε πολύ κάτω από την επιφάνεια, σε βάθος 125 χιλιομέτρων μέσα στην κατερχόμενη τεκτονική πλάκα.
Οι σεισμοί που συμβαίνουν σε αυτό το βάθος συνήθως προκαλούν ασθενέστερη δόνηση στην επιφάνεια. Στην Καλάμα, ωστόσο, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν εντόπισαν μια σειρά γεωλογικών διεργασιών που ενίσχυσαν σημαντικά τη δόνηση. Η μελέτη τους, που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications, αποκαλύπτει μια πρόσφατα αναγνωρισμένη αλληλουχία γεγονότων που συνέβαλαν στην απροσδόκητη ισχύ του σεισμού.
Εκτός από το ότι βοηθά στην εξήγηση των τεκτονικών δυνάμεων πίσω από τον ισχυρό σεισμό, τα ευρήματα έχουν επιπτώσεις και για μελλοντικές αξιολογήσεις κινδύνου από σεισμούς. «Αυτά τα σεισμικά γεγονότα στη Χιλή προκαλούν μεγαλύτερες δονήσεις από ό,τι συνήθως αναμένεται σε σεισμούς μεσαίου βάθους και μπορούν να είναι ιδιαίτερα καταστροφικά», δήλωσε ο βασικός συγγραφέας της μελέτης, Zhe Jia, βοηθός καθηγητή στη Σχολή Γεωεπιστημών Jackson του Πανεπιστημίου του Τέξας . «Στόχος μας είναι να μάθουμε περισσότερα για το πώς συμβαίνουν αυτοί οι σεισμοί, ώστε η έρευνά μας να υποστηρίξει την αντιμετώπιση εκτάκτων αναγκών και τον μακροπρόθεσμο σχεδιασμό».
Μια απόκλιση από την παραδοσιακή θεωρία σεισμών
Οι σεισμοί μεσαίου βάθους, όπως αυτός στην Καλάμα, θεωρούνταν για μεγάλο διάστημα ότι προκαλούνται από τη συσσώρευση πίεσης καθώς τα πετρώματα αφυδατώνονται – ένα φαινόμενο που ονομάζεται «dehydration embrittlement», δηλαδή ευθραυστότητα των πετρωμάτων λόγω αφυδάτωσης. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει όταν μια υποβυθιζόμενη τεκτονική πλάκα κατευθύνεται προς το θερμό εσωτερικό της Γης, και η αυξημένη θερμότητα και πίεση αναγκάζει το νερό να αποβληθεί από τα ορυκτά των πετρωμάτων. Τα αφυδατωμένα πετρώματα αποδυναμώνονται και ραγίζουν, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε ρήξη τους – πυροδοτώντας έναν σεισμό στην πλάκα.
Η διαδικασία αυτή της αφυδάτωσης θεωρείται συνήθως ότι σταματά όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει τους 650 βαθμούς Κελσίου. Όμως, σύμφωνα με τους ερευνητές, ο σεισμός στην Καλάμα ήταν τόσο ισχυρός επειδή ξεπέρασε αυτό το όριο – φτάνοντας 50 χιλιόμετρα βαθύτερα σε θερμότερες ζώνες μέσω ενός δεύτερου μηχανισμού που ονομάζεται ««θερμική διαφυγή» (thermal runaway). Αυτό περιλαμβάνει τεράστια τριβή από την αρχική ολίσθηση, η οποία παράγει μεγάλη ποσότητα θερμότητας στην άκρη της ρήξης, ενισχύοντας την αποδυνάμωση του περιβάλλοντος υλικού και προωθώντας τη διάδοση της ρήξης προς τα εμπρός.
«Είναι η πρώτη φορά που είδαμε έναν σεισμό ενδιάμεσου βάθους να καταρρίπτει παραδοχές, προκαλώντας ρήξη από μια ψυχρή ζώνη σε μια πραγματικά θερμή, και ταξιδεύοντας με πολύ μεγαλύτερες ταχύτητες», δήλωσε ο Jia, ο οποίος είναι μέλος του Ινστιτούτου Γεωφυσικής του Πανεπιστημίου του Τέξας (UTIG), μιας ερευνητικής μονάδας της Σχολής Jackson. «Αυτό υποδεικνύει ότι ο μηχανισμός άλλαξε από ευθραυστότητα λόγω αφυδάτωσης σε θερμική διαφυγή)» .
Συναρμολογώντας μια σύνθετη ρήξη
Για να προσδιορίσει πώς παραμορφώθηκε ο σεισμός και ποια ήταν η έκταση της ρήξης, η ομάδα του Πανεπιστημίου του Τέξας συνεργάστηκε με ερευνητές στη Χιλή και τις Ηνωμένες Πολιτείες για να ενσωματώσει πολλαπλούς τύπους αναλύσεων.
Αυτό περιλάμβανε ανάλυση σεισμικών δεδομένων από τη Χιλή που κατέγραψαν τη διάδοση και την ταχύτητα της ρήξης, δεδομένα γεωεντοπισμού από το Παγκόσμιο Δορυφορικό Σύστημα Πλοήγησης (Global Navigation Satellite System) για την μέτρηση της ολίσθησης του ρήγματος, και προσομοιώσεις υπολογιστή για την εκτίμηση της θερμοκρασίας και της σύνθεσης στο σημείο όπου συνέβη ο σεισμός.
«Το γεγονός ότι ένας άλλος μεγάλος σεισμός αναμένεται στη Χιλή έχει παρακινήσει την έρευνα για τους σεισμούς και την ανάπτυξη πολλαπλών σεισμομέτρων και γεωδαιτικών σταθμών για την παρακολούθηση των σεισμών και του τρόπου παραμόρφωσης του φλοιού στην περιοχή», δήλωσε ο Thorsten Becker, ένας απ’ τους συγγραφείς της μελέτης και καθηγητής στο Τμήμα Γεωεπιστημών Γης και Πλανητών της Σχολής Jackson και ανώτερος ερευνητής επιστήμονας στο UTIG.
Οι Becker και Jia δήλωσαν ότι η απόκτηση περισσότερων γνώσεων σχετικά με το πώς συμβαίνουν οι σεισμοί σε διαφορετικά βάθη θα μπορούσε να βοηθήσει στην κατανόηση του τι ελέγχει το μέγεθος και τη φύση των πιθανών μελλοντικών γεγονότων, κάτι που με τη σειρά του θα μπορούσε να βοηθήσει στην πρόβλεψη του βαθμού δόνησης και στην ενημέρωση του σχεδιασμού υποδομών, των συστημάτων έγκαιρης προειδοποίησης και των συστημάτων ταχείας απόκρισης.
