Разлом Сан-Андреас в Калифорнии известен своими сильными и редкими землетрясениями. Однако, некоторые сегменты разлома Сан-Андреас (SAF) вместо этого характеризуются частыми землетрясениями малой или средней силы и высокими скоростями непрерывной или эпизодической асейсмической ползучести. С тектоническим напряжением, высвобождаемым в квазистационарном движении, это снижает вероятность сильных землетрясений вдоль этих сегментов.
Исследователи говорят, что повсеместное свидетельство продолжающейся геологической секвестрации углерода в мантийных породах в ползучих участках СНФ является одной из основных причин асейсмической ползучести примерно на 150-километровом отрезке САФ между Сан-Хуан-Баутистой и Паркфилдом, Калифорния, а также на нескольких других участках. сегменты неисправности.
«Хотя нет единого мнения относительно основной причины асейсмической ползучести, водные флюиды и механически слабые минералы, по-видимому, играют центральную роль», — говорят исследователи в новой статье «Карбонизация серпентинита в ползучих разломах Калифорнии», опубликованной в журнале Geophysical Research.
Новое исследование объединяет полевые наблюдения и термодинамическое моделирование «для изучения возможных взаимосвязей между наличием серпентинита, кремнеземисто-карбонатной породы и богатых СО 2 водных флюидов в ползучих разломах Калифорнии», говорится в документе. «Наши модели предсказывают, что карбонизация серпентинита приводит к образованию талька и магнезита, за которыми следует карбонатно-кремнеземная порода. В то время как обильные обнажения карбонатно-кремнеземной породы указывают на полную карбонизацию, серпентинит содержал CO2 .богатые родниковые флюиды сильно перенасыщены тальком при повышенных температурах. Следовательно, карбонизация серпентинита, вероятно, продолжается в некоторых частях системы разлома Сан-Андрес и работает в сочетании с другими способами образования талька, которые могут еще больше увеличить потенциал сейсмической ползучести, тем самым ограничивая вероятность сильных землетрясений».
В документе указывается, что, поскольку влажный тальк является механически слабым минералом, «его образование в результате карбонизации способствует тектоническим движениям без сильных землетрясений».
Исследователи выявили несколько возможных основных механизмов, вызывающих сейсмическую ползучесть в СНФ, а также отметили, что, поскольку скорость сейсмической ползучести в некоторых частях системы СНФ значительно выше, необходим дополнительный или другой механизм — карбонизация серпентинита — для учитывать полную степень ползучести.
Исследователи предположили, что, поскольку жидкости присутствуют практически повсюду вдоль САФ, но смазываются только определенные части разлома, за смазку может быть ответственна порода. Некоторые более ранние исследования предполагали, что смазкой может быть тальк, мягкий и скользкий компонент, который обычно используется в детской присыпке. Хорошо зарекомендовавший себя механизм образования талька заключается в добавлении кремнезема к породам мантии. Однако исследователи сосредоточились на другом механизме образования талька: добавлении CO 2 к породам мантии с образованием мыльного камня.
«Добавление CO 2 к мантийным породам, которое представляет собой процесс карбонизации минералов или связывания углерода, ранее не исследовалось в контексте образования землетрясений или естественного предотвращения землетрясений. Используя основные геологические ограничения, наше исследование показало, где эти карбонаты измененные породы мантии и источники, расположенные вдоль линии разлома в Калифорнии, обогащенные СО 2 .Оказалось , что при построении графиков появления и распределения этих типов пород и появления источников, богатых СО 2 , в Калифорнии они все они выстраиваются вдоль разлома Сан-Андреас в ползучих участках разлома, где нет крупных землетрясений», — сказал Фридер Кляйн, ведущий автор статьи в журнале.
Кляйн, младший научный сотрудник отдела морской химии и геохимии Океанографического института Вудс-Хоул, объяснил, что карбонизация — это, по сути, поглощение CO 2 породой. Кляйн отметил, что он использовал существующие базы данных Геологической службы США и Google Earth, чтобы нанести на карту местоположения карбонатно-измененных пород и источников, богатых CO 2 .
«Геологические данные свидетельствуют о том, что этот процесс карбонизации минералов имеет место, и что тальк является промежуточным продуктом реакции этого процесса», — сказал Кляйн. Хотя исследователи не обнаружили мыльный камень на выходах мантийных пород, результаты теоретических моделей «сильно свидетельствуют о том, что карбонизация — это непрерывный процесс и что мыльный камень действительно может образовываться в СНФ на глубине», — отмечается в документе.
Эти теоретические модели «предполагают, что связывание углерода с помощью СНФ происходит сегодня и что этот процесс активно помогает смазывать разломы и сводить к минимуму сильные землетрясения в ползучих частях СНФ», — сказал Кляйн.
В документе также отмечается, что этот механизм может присутствовать и в других системах разломов. «Поскольку богатые CO 2 водные флюиды и ультраосновные породы особенно распространены в молодых орогенных поясах и зонах субдукции, образование талька в результате карбонизации минералов может играть решающую роль в контроле сейсмического поведения крупных тектонических разломов по всему миру».
«Наше исследование позволяет нам лучше понять фундаментальные процессы, происходящие в зонах разломов, где присутствуют эти ингредиенты, и позволяет нам лучше понять сейсмическое поведение этих разломов, некоторые из которых находятся в густонаселенных районах, а некоторые — в в малонаселенных или океанических условиях», — сказал Клейн.
