Pełzanie aktywnych błędów

Pełzanie po błędzie to nazwa powolnego, stałego poślizgu, który może wystąpić u niektórych aktywnych błędy bez trzęsienia ziemi. Kiedy ludzie się o tym dowiadują, często zastanawiają się, czy pełzanie usterek może rozładować przyszłe trzęsienia ziemi, czy też zmniejszyć je. Odpowiedź brzmi „prawdopodobnie nie”, a ten artykuł wyjaśnia, dlaczego.

W geologii „pełzanie” jest używane do opisania każdego ruchu, który wymaga stałej, stopniowej zmiany kształtu. Pełzanie gleby to nazwa najłagodniejszej formy osuwiska. Pełzanie odkształcające zachodzi w ziarnach mineralnych jako skały ulegają wypaczeniu i fałdowaniu. Pełzanie zwarć, zwane także pełzaniem asejsmicznym, występuje na powierzchni Ziemi w niewielkim ułamku uskoków.

Zachowanie pełzające zdarza się przy wszelkiego rodzaju usterkach, ale jest to najbardziej oczywiste i najłatwiejsze do wizualizacji uskoki poślizgowe, które są pionowymi pęknięciami, których przeciwległe strony przesuwają się na boki względem siebie inny. Przypuszczalnie dzieje się tak z powodu ogromnych uszkodzeń związanych z subdukcją, które powodują największe trzęsienia ziemi, ale nie możemy jeszcze wystarczająco dobrze zmierzyć tych podwodnych ruchów. Ruch pełzania, mierzony w milimetrach rocznie, jest powolny i stały i ostatecznie wynika z tektoniki płyt. Ruchy tektoniczne wywierają siłę (

Pełzanie po awarii wynika z różnic w zachowaniu odkształceń na różnych głębokościach po awarii.

W głębi skały uskoku są tak gorące i miękkie, że twarze uskoków po prostu rozciągają się obok siebie jak taffy. Oznacza to, że skały ulegają odkształceniu plastycznemu, które stale łagodzi większość naprężeń tektonicznych. Powyżej strefy plastycznej skały zmieniają się z plastycznej w kruche. W strefie kruchej naprężenia narastają, gdy skały odkształcają się elastycznie, tak jakby były gigantycznymi blokami gumy. Gdy tak się dzieje, boki usterki są ze sobą powiązane. Trzęsienia ziemi zdarzają się, gdy kruche skały uwalniają to elastyczne naprężenie i powracają do swojego zrelaksowanego, nie napiętego stanu. (Jeśli rozumiesz trzęsienia ziemi jako „elastyczne uwalnianie odkształceń w kruchych skałach”, masz umysł geofizyka).

Kolejnym składnikiem tego zdjęcia jest druga siła, która utrzymuje usterkę w stanie zablokowanym: ciśnienie generowane przez ciężar skał. Im większe to ciśnienie litostatyczne, tym większe obciążenie może akumulować błąd.

Teraz możemy poczuć pełzanie zwarć: dzieje się to w pobliżu powierzchni, gdzie ciśnienie litostatyczne jest na tyle niskie, że zwarcie nie jest zablokowane. W zależności od równowagi między zablokowanymi i odblokowanymi strefami prędkość pełzania może się różnić. Dokładne badania pełzania błędów mogą zatem dać nam wskazówki, gdzie poniżej znajdują się zamknięte strefy. Na tej podstawie możemy uzyskać wskazówki na temat narastania napięcia tektonicznego wzdłuż uskoku, a może nawet uzyskać wgląd w to, jakie trzęsienia ziemi mogą nadchodzić.

Pomiar pełzania jest skomplikowaną sztuką, ponieważ występuje blisko powierzchni. Wśród wielu wad uderzenia w Kalifornii jest kilka pełzających. Należą do nich uskok Haywarda we wschodniej części zatoki San Francisco, uskok Calaveras na południu, pełzający odcinek uskoku San Andreas w środkowej Kalifornii i część uskoku Garlocka na południu Kalifornia (Jednak błędy pełzania są na ogół rzadkie.) Pomiary są wykonywane przez powtarzające się badania wzdłuż linii stałych ślady, które mogą być tak proste jak rząd gwoździ na chodniku ulicznym lub tak skomplikowane jak pełzacze umieszczone w tunele. W większości lokalizacji pełzanie rośnie, gdy wilgoć z burz przenika do gleby w Kalifornii, co oznacza zimową porę deszczową.

Na Wina Haywarda, wskaźniki pełzania nie są większe niż kilka milimetrów rocznie. Nawet maksimum to tylko ułamek całkowitego ruchu tektonicznego, a płytkie strefy, które pełzają, nigdy nie zbierają dużo energii odkształcenia. Strefy pełzania są w znacznej mierze przeważone przez wielkość zablokowanej strefy. Jeśli więc trzęsienie ziemi, którego można się spodziewać średnio co 200 lat, nastąpi kilka lat później, ponieważ pełzanie łagodzi trochę napięcia, nikt nie jest w stanie tego stwierdzić.

Pełzający segment Wina San Andreas jest niezwykły. Nigdy nie odnotowano na nim dużych trzęsień ziemi. Jest to część uskoku, o długości około 150 kilometrów, który skrada się z prędkością około 28 milimetrów rocznie i wydaje się, że ma tylko małe zamknięte strefy, jeśli takie istnieją. Dlaczego puzzle naukowe? Naukowcy przyglądają się innym czynnikom, które mogą nasuwać tę wadę. Jednym z czynników może być obecność obfitej gliny lub skały serpentynitowej wzdłuż strefy uskoku. Innym czynnikiem mogą być podziemne wody uwięzione w porach osadów. Żeby uczynić sprawy nieco bardziej złożonymi, może się zdarzyć, że pełzanie jest zjawiskiem tymczasowym, ograniczonym czasowo do wczesnej części cyklu trzęsienia ziemi. Chociaż naukowcy od dawna sądzili, że sekcja pełzająca może powstrzymać rozprzestrzenianie się dużych pęknięć, ostatnie badania podają w wątpliwość.

W ramach projektu wiercenia SAFOD udało się pobrać próbkę skały bezpośrednio po uskoku San Andreas w jego pełzającym odcinku, na głębokości prawie 3 kilometrów. Kiedy rdzenie zostały po raz pierwszy odsłonięte, obecność serpentynitu była oczywista. Ale w laboratorium testy wysokociśnieniowe materiału rdzenia wykazały, że był on bardzo słaby z powodu obecności minerału ilastego zwanego saponitem. Saponit tworzy się tam, gdzie serpentynit spotyka się i reaguje ze zwykłymi skałami osadowymi. Glina jest bardzo skuteczna w zatrzymywaniu wody porowej. Tak jak to często zdarza się w nauce o Ziemi, wszyscy wydają się mieć rację.