Dlaczego ziemia drży tam, gdzie nie powinna? Nowe badania rozwiązują naukowy paradoks

Trzęsienia ziemi związane są ściśle z uskokami. Są to pęknięcia w skorupie Ziemi. Uskoki mogą być nieaktywne przez miliony lat. Jednak gdy wokół takiego uskoku nagromadzi się zbyt duże naprężenie, a tarcie zostanie pokonane, nagły ruch wzdłuż uskoku uwalnia energię, co odczuwamy jako trzęsienie ziemi.

Tradycyjnie geolodzy zakładali, że płytkie uskoki (te położone zaledwie kilka kilometrów pod ziemią) są z natury stabilne. W teorii, ruch na nich powinien je wzmacniać, co uniemożliwia powstanie trzęsienia ziemi. Badacze postanowili zweryfikować tę hipotezę. Wyniki opublikowano na łamach czasopisma „Nature Communications”.

Skorupa ziemska pod lupą naukowców

Eksperci z Uniwersytetu w Utrechcie wykorzystali do badań zaawansowane modele komputerowe. Naukowcy nie kopali w ziemi, lecz użyli modelowania obliczeniowego, aby rozwiązać zagadkę dynamikę uskoków.

Modele objęły ogromne ramy czasowe. Symulacje były wyjątkowe, ponieważ ukazały procesy zachodzące na uskokach w dwóch skrajnie różnych skalach czasowych: od milionów lat (geologiczne „gojenie się” uskoku) do sekund (trzęsienie ziemi). Do modelu wprowadzono też działalność ludzi, bo i ona przyczynia się do trzęsień ziemi.

Tarcia po milionach lat

Naukowcy ustalili, że trzęsienia ziemi zdarzają się tam, gdzie nie powinny, bo uskoki położone płytko pod powierzchnią są co prawda nieaktywne tektonicznie przez tysiące do milionów lat, to powoli „goją się”. W ten sposób gromadzą znaczną, dodatkową „siłę”. Wzrasta tarcie statyczne. W ten sposób udało się rozwiązać sprzeczność w teorii geologicznej. To nagromadzenie siły na powierzchni uskoku jest kluczem do rozwiązania paradoksu, dlaczego nominalnie stabilne uskoki nagle stają się niestabilne i wywołują wstrząs.

Co ciekawe, ustalono też, że działalność człowieka bywa „zapalnikiem” trzęsień ziemi. Wydobycie gazu czy magazynowanie energii dostarczają zewnętrznego bodźca, który popycha tak „uleczony” uskok do punktu krytycznego i uwalnia całą zgromadzoną siłę.

Nie prowokuj Matki Ziemi

Trzęsienie ziemi w danym miejscu, gdzie uskok jest dość płytko, jest zdarzeniem jednorazowym. Po tym, jak dodatkowa siła zostanie uwolniona, uskoki wracają do stabilnego stanu. Oznacza to, zdaniem badaczy, że ryzyko sejsmiczne drastycznie spada po pierwszym wstrząsie.

Jakie można wyciągnąć wnioski z tej analizy? Należy rozważnie wybierać nowe lokalizacje dla wydobycia surowców. Zrozumienie mechanizmu „gojenia się” uskoków jest kluczowe w poszukiwaniu bezpiecznych lokalizacji dla wykorzystania energii geotermalnej i magazynowania energii.

Źródło: Nature Communications

Nasz autor

Szymon Zdziebłowski

Dziennikarz naukowy i podróżniczy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. dwa przewodniki turystyczne po Egipcie, a ostatnio – popularnonaukową książkę „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” o największej egipskiej piramidzie. Miłośnik niewielkich, lokalnych muzeów. Uwielbia długie trasy rowerowe, szczególnie te prowadzące wzdłuż rzek. Lubi poznawać nieznane zakamarki Niemiec, zarówno na dwóch kółkach, jak i w czasie górskiego trekkingu.