Phát hiện đứt gãy động đất tự hồi phục chỉ sau vài giờ

4 giờ trướcBài gốc

Bằng cách tái tạo điều kiện áp suất cao, nhiệt độ cao trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các khoáng chất như thạch anh có thể nhanh chóng hàn lại với nhau, phục hồi độ bền nhanh hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây. Ảnh: SciTechDaily.com.

Theo kết quả nghiên cứu của Đại học California Davis công bố trên tạp chí Science Advances ngày 19/11, các khoa học đã diễn giải hành vi đứt gãy, vốn cuối cùng có thể gây ra động đất mạnh. Giáo sư Amanda Thomas tại Đại học California Davis cho biết nhóm nghiên cứu đã phát hiện các đứt gãy sâu có thể tự phục hồi trong vòng vài giờ. Họ đã kiểm tra các sự kiện trượt chậm, hay SSE, là các chuyển động địa chấn diễn ra chậm hơn nhiều so với các trận động đất thông thường. Ảnh: James Watkins/UC Davis.

Sau mỗi chuyển động trượt chậm, lớp đá bị phá vỡ có thể kết nối lại nhanh chóng, từ đó tạo điều kiện để ứng suất tiếp tục tích tụ và có thể dẫn đến các trận động đất lớn hơn trong tương lai. Trước đây, giới khoa học cho rằng các đứt gãy cần thời gian rất dài để lấy lại sự gắn kết. Tuy nhiên phát hiện mới cho thấy sự phục hồi xảy ra nhanh đến mức chỉ những thay đổi nhỏ từ lực thủy triều của Mặt trăng và Mặt trời cũng có thể kích hoạt chuyển động tiếp theo. Ảnh: Otter Rock, Oregon by USG.

Để kiểm chứng cơ chế này, nhóm của giáo sư Thomas và giáo sư địa hóa James Watkins đã tạo điều kiện giống môi trường sâu trong vỏ Trái đất. Bột thạch anh được nén trong xi lanh bạc dưới áp suất một Gigapascal và nhiệt độ 500 độ C. Sau quá trình "nấu chín", các mẫu được kiểm tra bằng sóng âm và kính hiển vi điện tử. Ảnh: Illustration/iStock.

Kết quả cho thấy các hạt khoáng chất bị đứt rời bắt đầu hàn lại với nhau. Liên kết mới tạo ra độ bền đáng kể chỉ sau 6 - 24 giờ, tương tự cơ chế hoạt động của keo dán dạng đông cứng nhanh. Khả năng phục hồi trở lại của đứt gãy có thể đóng vai trò then chốt trong nhiều hệ thống địa chất, không chỉ ở các đới hút chìm sâu mà còn tại các đứt gãy nông gần bề mặt nơi thường xảy ra động đất mạnh. Ảnh: Kevin Schafer via Getty Images.

Giáo sư Thomas cho biết yếu tố này lâu nay hầu như bị bỏ qua trong các mô hình dự báo địa chấn, dù nó có thể quyết định tốc độ tích tụ ứng suất và tần suất xuất hiện động đất. Ảnh: geologypage.com.

Nghiên cứu cũng mở rộng hiểu biết về các sự kiện trượt chậm, đặc biệt tại đới hút chìm Cascadia ở vùng tây bắc Thái Bình Dương, nơi các chuyển động địa chất diễn ra kéo dài trong nhiều ngày đến nhiều tháng. Các đoạn đứt gãy tại đây thể hiện khả năng trượt trở lại chỉ sau vài giờ hoặc vài ngày, cho thấy sự phục hồi ứng suất diễn ra rất nhanh. Ảnh: visitmammoth.com.

Theo nhóm nghiên cứu, khả năng hàn gắn vi mô giữa các hạt khoáng chất có thể tạo ra những tác động lan tỏa đến quy mô hàng trăm km, tức là quy mô của các trận động đất lớn. Ảnh: hub.arcgis.com.

Điều này có nghĩa là những thay đổi rất nhỏ diễn ra trong lòng đất, ở mức kết dính giữa các hạt thạch anh, vẫn có thể ảnh hưởng đến cách một đứt gãy tích lũy hay giải phóng năng lượng theo thời gian. Nếu sự gắn kết được phục hồi nhanh, đứt gãy có thể lấy lại độ "khóa" mạnh hơn, khiến năng lượng tiếp tục bị dồn nén thay vì giải tỏa dần qua các hoạt động nhỏ. Ảnh: John Wiley, CC BY 3.0.

Ngược lại, trong một số điều kiện, sự tự phục hồi này cũng có thể làm thay đổi nhịp trượt chậm, tác động đến thời điểm và cách thức ứng suất lan truyền trong vỏ Trái đất. Việc hiểu rõ quá trình này được các chuyên gia kỳ vọng sẽ giúp dự đoán động đất chính xác hơn trong tương lai. Ảnh: gns.cri.nz.