Ερευνητές κατέγραψαν με άνευ προηγουμένου ακρίβεια, ένα σπάνιο γεωλογικό φαινόμενο: Μία ζώνη καταβύθισης– το σημείο όπου η μια τεκτονική πλάκα βυθίζεται κάτω από την άλλη, διαμορφώνοντας ρήγμα, να “σβήνει” σταδιακά.
Η ανακάλυψη, δημοσιεύτηκε στο Science Advances και προσφέρει νέα στοιχεία για τις δυναμικές διεργασίες που διαμορφώνουν τον φλοιό της Γης και, εγείρει σημαντικά ερωτήματα για τους σεισμικούς κινδύνους στο μέλλον, στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό.
Οι ζώνες καταβύθισης ανήκουν στα πιο ισχυρά γεωλογικά συστήματα της Γης. Μετακινούν τις ηπείρους, προκαλούν καταστροφικούς σεισμούς και ηφαιστειακές εκρήξεις, ενώ ανακυκλώνουν τον φλοιό της Γης πίσω, στον μανδύα. Τα κολοσσιαία αυτά συστήματα ωστόσο, δεν υπάρχουν για πάντα.
Αν δεν τελείωναν ποτέ οι ζώνες καταβύθισης, τότε οι ήπειροι θα συγκρούονταν και θα συγχωνεύονταν διαρκώς, εξαφανίζοντας τους ωκεανούς και διαγράφοντας τη γεωλογική ιστορία της Γης.
Εδώ και δεκαετίες, οι επιστήμονες θέτουν ένα κεντρικό ερώτημα: Τι ακριβώς προκαλεί το τέλος αυτών των τεράστιων συστημάτων;
«Η ενεργοποίηση μιας ζώνης καταβύθισης, είναι σαν να προσπαθείς να σπρώξεις ένα τρένο να κατευθυνθεί ανηφορικά – δηλαδή, απαιτεί τεράστια προσπάθεια», εξηγεί ο Brandon Shuck, γεωλόγος στο πανεπιστήμιο της Λουιζιάνα και κύριος συγγραφέας της μελέτης. «Όταν ωστόσο, αρχίσει να κινείται, είναι λες και το τρένο να κατηφορίζει με ταχύτητα – είναι αδύνατον να σταματήσει. Το να το σταματήσεις απαιτεί κάτι δραματικό».
Ανοιχτά της Νήσου Βανκούβερ, στην περιοχή Cascadia, εκεί όπου οι πλάκες Juan de Fuca και Explorer κατέρχονται αργά κάτω από την πλάκα της Βόρειας Αμερικής, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι έχουν βρει την απάντηση.
Συνδυάζοντας σεισμική απεικόνιση ανακλάσεων – δηλαδή υπέρηχο στο εσωτερικό της Γης, με αναλυτικά σεισμικά δεδομένα, η ομάδα παρατήρησε μια ζώνη καταβύθισης κατά τη διαδικασία της διάσπασης.
Οι σεισμικές μετρήσεις συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια του NSF-υποστηριζόμενου Πειράματος Σεισμικής Απεικόνισης Κασκαντίας 2021 (CASIE21). Κατά τη διάρκεια αυτής της αποστολής, οι ερευνητές από πλοίο έστειλαν ηχητικά κύματα στον πυθμένα της θάλασσας και κατέγραψαν τις ανακλάσεις τους χρησιμοποιώντας έναν υποβρύχιο ανιχνευτή μήκους 15 χιλιομέτρων. Τα δεδομένα παρήγαγαν λεπτομερείς εικόνες του υπεδάφους της περιοχής, αποκαλύπτοντας βαθιές ρωγμές και ρήγματα, όπου η τεκτονική πλάκα αρχίζει να διασπάται.
Παρακολουθώντας τη ρήξη μιας τεκτονικής πλάκας σε ζωντανή μετάδοση
«Αυτή είναι η πρώτη φορά που έχουμε μια καθαρή εικόνα μιας ζώνης σύγκλισης που συλλαμβάνεται εν τη ενεργεία της “θανάτου” της», είπε ο Shuck. «Αντί να παύει να υπάρχει ξαφνικά όλη η πλάκα, σχίζεται κομμάτι-κομμάτι, δημιουργώντας μικρότερες μικροπλάκες και νέα όρια. Έτσι, αντί για μια μεγάλη σύγκρουση τρένου, μοιάζει με το να παρακολουθείς ένα τρένο να εκτροχιάζεται αργά, ένα βαγόνι τη φορά».
Η ομάδα παρατήρησε ρωγμές που διασχίζουν την ωκεάνια πλάκα, συμπεριλαμβανομένης μιας τεράστιας μετατόπισης, όπου η πλάκα έχει βυθιστεί περίπου πέντε χιλιόμετρα. «Υπάρχει ένα πολύ μεγάλο ρήγμα που σχίζει ουσιαστικά την πλάκα», εξήγησε ο Shuck. «Δεν έχει αποκολληθεί ακόμη στο 100%, αλλά κοντεύει». Τα σεισμικά δεδομένα επιβεβαιώνουν το μοτίβο: κατά μήκος της ρωγμής 75 χιλιομέτρων, μερικά τμήματα παραμένουν σεισμικά ενεργά, ενώ άλλα είναι ανατριχιαστικά ήσυχα.
«Μόλις ένα κομμάτι αποκολληθεί εντελώς, δεν προκαλεί πλέον σεισμούς επειδή τα πετρώματα δεν είναι πλέον κολλημένα μεταξύ τους», είπε. Αυτό το κενό σεισμικότητας που λείπει, αποτελεί χαρακτηριστικό σημάδι ότι ένα τμήμα της πλάκας έχει ήδη αποσπαστεί και το κενό μεγαλώνει αργά, με το πέρασμα του χρόνου.
Η κατάρρευση των τεκτονικών πλακών βήμα προς βήμα
Τα μετασχηματιστικά όρια (ή όρια μετατόπισης) -ρήγματα όπου οι πλάκες ολισθαίνουν η μία δίπλα στην άλλη- παίζουν βασικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία. Λειτουργώντας σαν φυσικά ψαλίδια, αυτά τα ρήγματα τέμνουν την πλάκα, κάθετα στο σχίσιμο, επιτρέποντας σε ένα κομμάτι να αποκολληθεί και να σχηματίσει μια μικροπλάκα, ενώ η καταβύθιση συνεχίζεται στα γειτονικά τμήματα.
Έχοντας αποσχιστεί σε μικρότερα τμήματα, η μεγαλύτερη πλάκα, χάνει σταδιακά την ορμή της και τελικά, σταματά να βυθίζεται. Κάθε κομμάτι που αποσπάται είναι μια διαδικασία που διαρκεί αρκετά εκατομμύρια χρόνια, αλλά συνολικά αυτά τα επεισόδια οδηγούν σταδιακά στο κλείσιμο ολόκληρου του συστήματος καταβύθισης.
Αυτή η επεισοδιακή διάσπαση βοηθά να εξηγηθούν αινιγματικά χαρακτηριστικά στην ιστορία της Γης που έχουν διατηρηθεί σε άλλα σημεία, όπως εγκαταλελειμμένα θραύσματα τεκτονικών πλακών και ασυνήθιστες εκρήξεις ηφαιστειακής δραστηριότητας. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα βρίσκεται απέναντι από τη Μπάχα Καλιφόρνια, όπου οι επιστήμονες παρατηρούν εδώ και καιρό απολιθωμένες μικροπλάκες — τα θρυμματισμένα κατάλοιπα της κάποτε τεράστιας πλάκας Farallon.
Για δεκαετίες, οι ερευνητές γνώριζαν ότι αυτά τα θραύσματα πρέπει να αποτελούν αποδείξεις για ζώνες καταβύθισης που πεθαίνουν, αλλά ο μηχανισμός που τα δημιούργησε ήταν ασαφής. Η περιοχή της Cascadiaσυμπληρώνει τώρα το χαμένο κομμάτι του παζλ: οι ζώνες καταβύθισης δεν καταρρέουν με ένα μόνο καταστροφικό γεγονός, αλλά ξεδιπλώνονται βήμα προς βήμα, αφήνοντας πίσω μικροπλάκες ως γεωλογικά αποδεικτικά στοιχεία.
Ο πλανήτης σε κίνηση: Μελλοντικές συνέπειες της μελέτης
Και η διαδικασία δεν έχει τελειώσει. Καθώς κάθε θραύσμα αποσπάται, διαμορφώνει εκ νέου την επιφάνεια της Γης. Οι άκρες που έχουν διαρρηχθεί ανοίγουν “παράθυρα” από όπου μπορεί να ξεπηδήσει ζεστός μανδύας, πυροδοτώντας εκρήξεις ηφαιστειακής δραστηριότητας. Με το πέρασμα του χρόνου, τα όρια των πλακών μετακινούνται, διαμορφώνονται νέες μικρό – πλάκες και ο κύκλος, επαναλαμβάνεται.
«Είναι μια σταδιακή διάλυση, ένα επεισόδιο τη φορά», είπε ο Shuck. «Και ταιριάζει πολύ καλά με όσα βλέπουμε στο γεωλογικό αρχείο, όπου τα ηφαιστειακά πετρώματα ανανεώνονται ή γερνούν σε μια αλληλουχία που αντικατοπτρίζει αυτό το σταδιακό σχίσιμο».
Όσο για το μέλλον, οι ερευνητές εξετάζουν αν ένας μεγάλος σεισμός θα μπορούσε να επεκταθεί κατά μήκος μιας από αυτές τις νεοανακαλυφθείσες ρωγμές ή αν οι ίδιες οι ρωγμές θα επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο εξαπλώνονται οι σεισμικές ρήξεις.
Αν και αυτά τα ευρήματα βοηθούν στη βελτίωση των μοντέλων για το πώς οι δομικές πολυπλοκότητες επηρεάζουν τη σεισμική συμπεριφορά, δεν αλλάζουν σημαντικά την εκτίμηση κινδύνου για την Cascadia σε ανθρώπινη χρονική κλίμακα.
Η περιοχή παραμένει ικανή να παράγει πολύ μεγάλους σεισμούς και τσουνάμι, και η κατανόηση του πώς αυτές οι νέες ρωγμές επηρεάζουν τα πρότυπα ρήξεων θα βελτιώσει τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη σεισμικών κινδύνων στη βορειοδυτική ακτή του Ειρηνικού.