科学家们更加深入地了解深部地震的神秘面纱

科学家们在深地震研究中开辟了新天地,这是一个难以理解的现象,发生在由构造驱动的海洋岩石圈在大陆板块下坠落的情况下 - 例如美国西部,俄罗斯和日本的海岸

这项研究很大迈向复制这些地震的全部力量,以了解是什么阻止了它们以及如何释放它们的暴力只有通过建造一个能够复制高压和高压的独一无二的X射线设备才能实现这一目标

- 温度同时允许科学家深入研究材料以追踪裂缝和冲击波的传播“我们正在捕捉深部地震的物理学”,芝加哥大学的资深科学家Yanbin Wang说,他帮助运行X射线设施研究发生的地方“我们的实验表明,橄榄石 - 尖晶石(矿物)相变过程中实验室引发的脆性破坏首次出现了许多相似之处深地震的特征“王和来自伊利诺伊州,加利福尼亚州和法国的一组科学家通过使用5千兆帕斯卡的压力模拟了美国能源部阿贡国家实验室的深度地震,比以前的2 GPa研究的两倍多

5 GPa是海平面压力的4900万在这种压力下,岩石应该挤得太紧,不能破裂,爆发出剧烈的地震但是它确实困扰科学家,因为近100年前发现了深地震现象,利息飙升世界上最强烈的地震发生在俄罗斯附近海域的5月24日喷发 - 大约是1906年旧金山大地震的五倍

这些深海地震发生在海洋板块的较旧和较冷的区域,被推入地幔据推测,当上地幔橄榄石中常见的矿物经历ap时,地震就会被触发这种转变会暂时削弱整块岩石,导致它失败“我们当前的目标是了解地震发生的原因和深度我们还没有达到预测它们的阶段;它还有很长的路要走,“王说这项工作是在芝加哥大学Argonne的高级光子源操作的GeoSoilEnviroCARS光束线上进行的”GSECARS是世界上唯一具有原位X组合能力的光束线射线衍射和成像,受控变形,在应力,应变和应变速率方面,在高压和高温下,以及声发射检测,“王说”我们花了几年才达到这种技术能力“这项新技术是一个这篇论文的合着者,地质学家哈里·格林,加州大学河滨分校研究生部的杰出教授,梦想成真20多年前,他和他的同事们发现了他们提出的高压失效机制

寻找非常深地震的机制(发生在超过400公里深度的地震)结果是有争议的,因为地震学家无法找到地震信号可以证实结果的地球地震学家现在已经找到了关键证据确实,在日本之下,他们甚至对这些证据进行了成像,并证明它与深度地震的位置相吻合

在9月20日出版的“科学”杂志上,绿色和同事们在一篇题为“在实验室高压和高温下记录的深焦地震类比”的论文中解释了如何模拟这些地震“我们基本上确认了我们早期实验工作的所有方面,并将条件扩展到显着更高的压力,”Green “然而,重要的是,这些实验是在一种新型仪器中完成的,它允许我们在世界顶级实验室中使用同步加速器X射线观察和分析标本,用于此类实验 - 高级光子源在阿贡国家实验室“现在,做这种实验的能力让像格林这样的科学家能够模拟这种实验地球内的条件,实时记录和分析其小样本中的“地震”,从而提供最有力的证据,证明这是地震发生在数百公里深度的机制 深地震的起源根本不同于浅层地震(地震发生在不到50公里的深度)

在浅层地震的情况下,岩石破裂的理论依赖于凝聚裂缝和摩擦的特性“但随着压力和温度的增加,深度,晶体内可塑性主导变形机制,使得岩石通过蠕变或流动产生而不是通过我们在较小深度处看到的那种脆性压裂产生,“格林解释说”此外,在超过400公里的深度,矿物橄榄石不再是稳定并经历转变,产生尖晶石,一种更高密度的矿物“研究团队关注橄榄石相变在触发深地震中的作用他们在高压下对橄榄石进行了实验室变形实验,发现只有”地震“在一个狭窄的温度范围内,模拟真实地震的条件在地球上“使用同步加速器X射线来帮助我们观察,我们发现裂缝在橄榄石到尖晶石过渡开始时成核,”格林说,“此外,这些裂缝动态传播,从而产生强烈的声发射

橄榄石,我们在研究论文中论证,为深度地震发生提供了一个有吸引力的机制“”我们的下一个目标是研究'真正的'材料,硅酸盐橄榄石(Mg,Fe)2SiO4,需要更高的压力, “王说这项研究的资金来自国家科学研究院和国家科学基金会和美国国家科学基金会使用的先进光子资源由美国能源部科学办公室资助作者这项研究的成员是法国高等师范学院的Alexandre Schubnel; Fabrice Brunet,法国格勒诺布尔大学;芝加哥大学的NadègeHilairet,Julian Gasc和Wang,以及加州大学河滨分校的Green - On the Net:

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