Τα βασικά σημεία του άρθρου
- Επιστήμονες στην Ιαπωνία ανακάλυψαν ότι η άργιλος ανάμεσα σε κινούμενες επιφάνειες βράχων μπορεί να γίνει σχεδόν τόσο ρευστή όσο το νερό κατά τη διάρκεια ισχυρών σεισμών.
- Μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται «θερμική συμπίεση», η τριβή παράγει έντονη θερμότητα και μειώνει την αντίσταση που κρατά τις επιφάνειες «κλειδωμένες» μεταξύ τους, προκαλώντας δραματική εξασθένηση του ρήγματος.
- Τα νέα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν να εξηγηθεί πώς ορισμένοι σεισμοί προκαλούν μαζικές μετακινήσεις του θαλάσσιου πυθμένα ικανές να πυροδοτήσουν καταστροφικά τσουνάμι.
Φανταστείτε συμπαγή πετρώματα βαθιά μέσα στη γη, που υπό την τεράστια πίεση ενός σεισμού, αρχίζουν ξαφνικά να γλιστρούν σαν να κινούνται πάνω σε νερό.
Αυτό το εντυπωσιακό φαινόμενο, που μέχρι πρότινος φαινόταν απίστευτο, έρχεται στο φως μέσα από μια νέα επιστημονική ανακάλυψη στην Ιαπωνία, ανατρέποντας όσα γνωρίζαμε για τη συμπεριφορά των σεισμικών ρηγμάτων. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν στοιχεία για μια απροσδόκητη διαδικασία που ενδέχεται να επιτρέπει στα σεισμικά ρήγματα να ολισθαίνουν σε τεράστιες αποστάσεις.
Πετρώματα κατά μήκος της χερσονήσου Μπόσο (Boso) της Ιαπωνίας έχουν διατηρήσει στοιχεία μιας ασυνήθιστης διαδικασίας που μπορεί να συμβαίνει κατά τη διάρκεια ισχυρών σεισμών.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν αρχαίες δομές ρηγμάτων που υποδηλώνουν ότι η άργιλος (πηλός) που παγιδεύτηκε ανάμεσα σε κινούμενες επιφάνειες βράχων έγινε σχεδόν τόσο ρευστή όσο το νερό, επιτρέποντας ενδεχομένως στο ρήγμα να ολισθήσει σε τεράστιες αποστάσεις με ελάχιστη αντίσταση.
Τα ευρήματα, από μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Τετσούρο Χιρόνο (Tetsuro Hirono) του Μητροπολιτικού Πανεπιστημίου της Οσάκα, θα μπορούσαν να βοηθήσουν να εξηγηθεί πώς ορισμένοι σεισμοί προκαλούν τις μαζικές μετακινήσεις του θαλάσσιου πυθμένα που είναι ικανές να πυροδοτήσουν καταστροφικά τσουνάμι.
Αρχαία πετρώματα αποκαλύπτουν στοιχεία για κινήσεις με τη ρευστότητα του νερού
Οι ερευνητές εξέτασαν εκτεθειμένα πετρώματα που σχηματίστηκαν σε ένα αρχαίο περιβάλλον θαλάσσιου πυθμένα πριν από περίπου 15 εκατομμύρια χρόνια. Στο εσωτερικό ενός παλιού σεισμικού ρήγματος, εντόπισαν ασυνήθιστα κυματιστά και καμπυλωτά στρώματα, καθώς και στροβιλώδεις δομές που μοιάζουν με δίνες που σχηματίζονται από κινούμενα ρευστά.
Η ομάδα περιέγραψε αυτούς τους σχηματισμούς ως «παρόμοιους με τυρβώδη ροή». Χρησιμοποιώντας τη δυναμική των ρευστών για να αναλύσουν τα σχήματά τους, οι επιστήμονες βρήκαν στοιχεία ότι μια διαδικασία που ονομάζεται «θερμική συμπίεση» είχε προκαλέσει τη ρευστοποίηση της αργίλου μέσα στο ρήγμα.
Η θερμική συμπίεση συμβαίνει όταν η ταχεία κίνηση κατά μήκος ενός ρήγματος παράγει έντονη θερμότητα λόγω τριβής. Καθώς το νερό που είναι παγιδευμένο σε μικροσκοπικούς χώρους μέσα στο πέτρωμα θερμαίνεται, η πίεση αυξάνεται, μειώνοντας την αντίσταση της τριβής που κανονικά κρατά τις επιφάνειες του ρήγματος «κλειδωμένες» μεταξύ τους. Αυτή η εξασθένηση μπορεί να επιτρέψει πολύ μεγαλύτερη μετακίνηση κατά τη διάρκεια ενός σεισμού.
Πώς ένα εξασθενημένο ρήγμα μπορεί να πυροδοτήσει τσουνάμι-«γίγαντες»
«Η ανάλυσή μας υποδηλώνει ότι το ιξώδες πλησίασε εκείνο του νερού», εξήγησε ο καθηγητής Χιρόνο. «Αυτό θα αποτελούσε μια δραματική μείωση. Η ρευστοποιημένη κατάσταση θα λειτουργούσε ως μια μορφή δυναμικής λίπανσης, προκαλώντας τη δραματική εξασθένηση του ρήγματος. \ Η μεγάλης κλίμακας ολίσθηση που προέκυψε θα προκαλούσε μια τεράστια μετατόπιση στο ρήγμα κοντά στον θαλάσσιο πυθμένα, προκαλώντας ενδεχομένως τσουνάμι».
Ο μηχανισμός αυτός θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξηγηση της ακραίας μετατόπισης του θαλάσσιου πυθμένα που σχετίζεται με ορισμένους μεγάλους σεισμούς. Το 2011, ένας σεισμός μεγέθους 9,1 βαθμών έπληξε την ανατολική Ιαπωνία, με τη δόνηση και τη διάρρηξη του ρήγματος να διαρκούν σχεδόν έξι λεπτά.
Ο σεισμός μετατόπισε τον πυθμένα του ωκεανού τόσο ώστε να δημιουργήσει ένα καταστροφικό τσουνάμι. Αν και τα αρχαία πετρώματα δεν αποδεικνύουν αν η ίδια διαδικασία εξασθένησης συνέβη το 2011, παρέχουν φυσικές αποδείξεις για το πώς τα ρήγματα μπορούν να υποστούν δραματικές αλλαγές κατά τη διάρκεια σεισμικών γεγονότων.
Όταν το παρελθόν προειδοποιεί: Πώς τα αρχαία ρήγματα θωρακίζουν τις παραθαλάσσιες περιοχές από τα τσουνάμι
Οι ερευνητές ελπίζουν να εφαρμόσουν τις αναλυτικές μεθόδους τους σε σύγχρονα ρήγματα, χρησιμοποιώντας τις αλλαγές στο ιξώδες των υλικών τους για να εκτιμήσουν καλύτερα πόσο μακριά θα μπορούσαν να ολισθήσουν κατά τη διάρκεια ενός σεισμού.
Πιο ακριβείς αξιολογήσεις της κίνησης των ρηγμάτων θα μπορούσαν να βελτιώσουν τις εκτιμήσεις για την πιθανή μετατόπιση του θαλάσσιου πυθμένα και τους σχετικούς κινδύνους για τσουνάμι.
«Η κατανόηση της αλλαγής του ιξώδους στις ολισθήσεις των ρηγμάτων μπορεί να μας επιτρέψει να αναγνωρίσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια το μέγεθός τους, γεγονός που θα ενισχύσει τις προσπάθειες για τον μετριασμό των επιπτώσεων από τα τσουνάμι», κατέληξε ο καθηγητής Χιρόνο.