Tiefe Erdbeben

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 elastische Dehnungen entlang eines geologischen Fehlers speichern, die durch Reibung in Schach gehalten werden, bis sich die Dehnung bei einem heftigen Bruch löst.

Die Erde wird mit durchschnittlich 100 Metern Tiefe um etwa 1 Grad Celsius heißer. Kombinieren Sie das mit Hochdruck unter Tage und es ist klar, dass die Felsen nach etwa 50 Kilometern im Durchschnitt zu heiß und zu fest zusammengedrückt sein sollten, um zu knacken und zu schleifen, wie es an der Oberfläche der Fall ist. Daher erfordern Beben mit Tiefenschärfe, die unter 70 km liegen, eine Erklärung.

Platten und tiefe Erdbeben

Subduktion gibt uns einen Weg, dies zu umgehen. Während die lithosphärischen Platten, aus denen sich die äußere Hülle der Erde zusammensetzt, in Wechselwirkung treten, stürzen einige nach unten in den darunter liegenden Mantel. 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, Erdbeben vom flachen Typ. Diese sind gut erklärt. Wenn eine Platte tiefer als 70 km ist, setzen sich die Erschütterungen fort. 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 gedrückt werden kann, was zu flachen Beben führt, die einiges tiefer sind, als die Durchschnittswerte vermuten lassen. Darüber hinaus kann sich die gebogene Platte auch lösen und die Verformung wiederholen, die sie früher empfunden hatte, jedoch im entgegengesetzten Sinne.
• Mineralien in der Platte beginnen sich unter Druck zu verändern. Metamorphosierter Basalt und Gabbro in der Platte verwandeln sich in die blueschistische Mineralsuite, die sich in granatreiche Eklogite in einer Tiefe von etwa 50 km verwandelt. Bei jedem Schritt des Prozesses wird Wasser freigesetzt, während das Gestein kompakter und spröder wird. Dies Dehydratisierungsversprödung stark beeinflusst die Spannungen im Untergrund.
• Unter wachsendem Druck zersetzen sich Serpentinmineralien in der Platte in die Mineralien Olivin und Enstatit plus Wasser. Dies ist die Umkehrung der Serpentinenbildung, die sich ereignete, als die Platte noch jung war. Es wird angenommen, dass es rund 160 km tief ist.
• Wasser kann ein örtliches Schmelzen der Bramme auslösen. Geschmolzenes Gestein nimmt wie fast alle Flüssigkeiten mehr Platz ein als Feststoffe, sodass beim Schmelzen auch in großen Tiefen Risse entstehen können.
• In einem weiten Tiefenbereich von durchschnittlich 410 km beginnt sich Olivin in eine andere Kristallform zu verwandeln, die mit der des Minerals Spinell identisch ist. Mineralogen bezeichnen dies eher als Phasenwechsel als als chemische Veränderung. nur das Volumen des Minerals ist betroffen. Olivin-Spinell verwandelt sich nach ca. 650 km wieder in eine Perowskitform. (Diese beiden Tiefen markieren den Mantel Übergangszone.)
• Andere bemerkenswerte Phasenänderungen umfassen Enstatit-Ilmenit und Granat-Perowskit in Tiefen unter 500 km.

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

Details zum tiefen Erdbeben

Es gibt ein paar wichtige Hinweise auf Ereignisse, die einen tiefen Fokus haben. Zum einen verlaufen die Risse sehr langsam, weniger als halb so schnell wie flache Risse, und sie scheinen aus Flecken oder eng beieinander liegenden Nebenereignissen zu bestehen. Eine andere 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 bei tiefen Ereignissen im Allgemeinen viel größer als bei flachen Ereignissen.

Bis vor kurzem war der Konsenskandidat für die Energie von sehr tiefen 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 Schichten geschmolzenen Gesteins bilden, um die Aktion zu schmieren, ähnlich wie bei Superfehlern in der Lithosphäre, der Schock könnte mehr Verwandlungsfehler auslösen und das Beben würde langsam wachsen.

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 dachten, dies sei zu viel Energie, als dass das Modell der Transformationsfehler berücksichtigt werden könnte. Andere Tests haben das Modell nicht bestätigt. Nicht alle sind sich einig. Seitdem haben Spezialisten für Erdbeben neue Ideen ausprobiert, alte verfeinert und sich amüsiert.