Tiefe Erdbeben: Warum sie passieren

In den 1920er Jahren wurden tiefe Erdbeben entdeckt, die jedoch bis heute umstritten sind. Der Grund ist einfach: Sie sollen nicht passieren. Dennoch machen sie mehr als 20 Prozent aller Erdbeben aus.

Flache Erdbeben erfordern feste Gesteine, insbesondere kalte, spröde Gesteine. Nur diese können speichern elastische Belastung entlang eines geologischen Fehlers, der durch Reibung in Schach gehalten wird, bis sich die Belastung bei einem heftigen Bruch löst.

Die Erde wird durchschnittlich alle 100 Meter Tiefe um etwa 1 Grad heißer. Kombinieren Sie das mit Hochdruck unter der Erde und es ist klar, dass um etwa 50 Kilometer nach unten, auf Im Durchschnitt sollten die Steine ​​zu heiß und zu fest zusammengedrückt sein, um so zu knacken und zu schleifen, wie sie es am tun Oberfläche. Daher erfordern Beben mit tiefem Fokus, die unter 70 km liegen, eine Erklärung.

Subduktion gibt uns einen Weg, dies zu umgehen. Während die lithosphärischen Platten, aus denen die äußere Hülle der Erde besteht, interagieren, werden einige nach unten in den darunter liegenden Mantel getaucht. Beim Verlassen des plattentektonischen Spiels erhalten sie einen neuen Namen: Platten. Zuerst erzeugen die Platten, die an der darüber liegenden Platte reiben und sich unter der Spannung biegen, flache Subduktionserdbeben. Diese sind gut erklärt. Aber wenn eine Platte tiefer als 70 km ist, gehen die Erschütterungen weiter. Es wird angenommen, dass mehrere Faktoren helfen:

• Der Mantel ist nicht homogen, sondern abwechslungsreich. Einige Teile bleiben sehr lange spröde oder kalt. Die kalte Platte kann etwas Festes finden, gegen das sie drücken kann, was zu Beben vom flachen Typ führt, die viel tiefer liegen als die Durchschnittswerte vermuten lassen. Darüber hinaus kann sich die gebogene Platte auch lösen und die Verformung wiederholen, die sie früher gefühlt hat, jedoch im entgegengesetzten Sinne.
• Mineralien in der Platte beginnen sich unter Druck zu verändern. Verwandelt Basalt und Gabbro in der Platte wechselt in die blueschistische Mineralsuite, die sich wiederum in einen granatreichen Eklogit in einer Tiefe von etwa 50 km verwandelt. Bei jedem Schritt des Prozesses wird Wasser freigesetzt, während die Gesteine ​​kompakter und spröder werden. Dies Versprödung durch Dehydration wirkt sich stark auf die Spannungen im Untergrund aus.
• Unter wachsendem Druck Serpentin Mineralien in der Platte zersetzen sich in Mineralien Olivin und Enstatit plus Wasser. Dies ist die Umkehrung der Serpentinenbildung, die auftrat, als die Platte jung war. Es wird angenommen, dass es in einer Tiefe von 160 km vollständig ist.
• Wasser kann ein lokales Schmelzen in der Platte auslösen. Geschmolzene Gesteine ​​nehmen wie fast alle Flüssigkeiten mehr Platz ein als Feststoffe, so dass das Schmelzen selbst in großen Tiefen Brüche brechen kann.
• In einem weiten Tiefenbereich von durchschnittlich 410 km beginnt sich Olivin in eine andere Kristallform zu verwandeln, die mit der des mineralischen Spinells identisch ist. Dies ist, was Mineralogisten eher eine Phasenänderung als eine chemische Änderung nennen; nur das Volumen des Minerals ist betroffen. Olivin-Spinell verwandelt sich bei ca. 650 km wieder in eine Perowskitform. (Diese beiden Tiefen markieren den Mantel Übergangszone.)
• Andere bemerkenswerte Phasenänderungen umfassen Enstatit zu Ilmenit und Granat zu Perowskit in Tiefen unter 500 km.

Somit gibt es viele Kandidaten für die Energie hinter tiefen Erdbeben in allen Tiefen zwischen 70 und 700 km, vielleicht zu viele. Die Rolle von Temperatur und Wasser ist ebenfalls in allen Tiefen wichtig, wenn auch nicht genau bekannt. Wie Wissenschaftler sagen, ist das Problem immer noch wenig eingeschränkt.

Es gibt einige weitere wichtige Hinweise auf Deep-Focus-Ereignisse. Zum einen verlaufen die Brüche sehr langsam, weniger als halb so schnell wie flache Brüche, und sie scheinen aus Flecken oder eng beieinander liegenden Teilereignissen zu bestehen. Ein weiterer Grund ist, dass sie nur wenige Nachbeben haben, nur ein Zehntel so viele wie flache Beben. Sie bauen mehr Stress ab; Das heißt, der Spannungsabfall ist im Allgemeinen bei tiefen als bei flachen Ereignissen viel größer.

Bis vor kurzem war der Konsenskandidat für die Energie sehr tiefer Beben der Phasenwechsel von Olivin zu Olivin-Spinell oder Transformationsfehler. Die Idee war, dass sich kleine Linsen aus Olivin-Spinell bilden, sich allmählich ausdehnen und sich schließlich zu einer Folie verbinden würden. Olivin-Spinell ist weicher als Olivin, daher würde der Stress einen Weg der plötzlichen Freisetzung entlang dieser Blätter finden. Es könnten sich geschmolzene Gesteinsschichten bilden, um die Wirkung zu schmieren, ähnlich wie bei Superfehler In der Lithosphäre könnte der Schock weitere Transformationsfehler auslösen und das Beben würde langsam zunehmen.

Dann ereignete sich das große tiefe Erdbeben in Bolivien vom 9. Juni 1994, ein Ereignis der Stärke 8,3 in einer Tiefe von 636 km. Viele Arbeiter hielten dies für zu viel Energie, als dass das Modell der Transformationsfehler berücksichtigt werden könnte. Andere Tests konnten das Modell nicht bestätigen. Nicht alle sind sich einig. Seitdem haben Spezialisten für tiefe Erdbeben neue Ideen ausprobiert, alte verfeinert und Spaß gehabt.