Ползучесть при разломе – это медленное, постоянное проскальзывание, которое может происходить при некоторых активных разломах без землетрясения. Когда люди узнают об этом, они часто задаются вопросом, может ли ползучесть разломов разрядить будущие землетрясения или уменьшить их. Ответ – «вероятно, нет», и в этой статье объясняется, почему.
Условия ползучести
В геологии «ползучесть» используется для описания любого движения, которое предполагает постоянное постепенное изменение формы. Ползучесть почвы – это название самой мягкой формы оползней. Ползучесть при деформации происходит внутри минеральных зерен по мере того, как породы деформируются и складываются. Ползучесть при разломах, также называемая асейсмической ползучестью, происходит на поверхности Земли при небольшом количестве разломов.
Ползучесть происходит при всех типах разломов, но в большинстве случаев очевидны и легче всего визуализируются по сдвиговым разломам, которые представляют собой вертикальные трещины, противоположные стороны которых перемещаются вбок относительно друг друга. Предположительно, это происходит на огромных разломах, связанных с субдукцией, которые вызывают самые сильные землетрясения, но мы пока не можем измерить эти подводные движения достаточно хорошо, чтобы судить об этом. Движение ползучести, измеряемое в миллиметрах в год, является медленным и постоянным и в конечном итоге возникает из-за тектоники плит. Тектонические движения оказывают на скалы силу ( напряжение ), которые реагируют изменением формы ( деформацией ).
Деформация и сила при разломах
Ползучесть разлома возникает из-за различий в поведении деформации разлома на разной глубине.
Глубоко, камни на разломе такие горячие и мягкие, что грани разлома просто простираются друг мимо друга, как ириски. То есть породы подвергаются пластической деформации, которая постоянно снимает большую часть тектонического напряжения. Выше зоны пластичности породы изменяются от пластичных к хрупким. В хрупкой зоне напряжение нарастает, поскольку камни упруго деформируются, как если бы они были гигантскими блоками резины. Пока это происходит, стороны разлома сцепляются вместе. Землетрясения случаются, когда хрупкие породы высвобождают эту упругую деформацию и возвращаются в расслабленное, ненапряженное состояние. (Если вы понимаете землетрясения как «снятие упругой деформации в хрупких породах», значит, у вас ум геофизика.)
Следующим ингредиентом на этом рисунке является Вторая сила, удерживающая разлом в замке: давление, создаваемое весом скал. Чем больше это литостатическое давление , тем больше напряжения может накапливаться разлом.
Кратко о ползучести
Теперь мы можем понять ползучесть разлома: это происходит вблизи поверхности, где литостатическое давление достаточно низкое, чтобы разлом не был заблокирован. В зависимости от баланса между заблокированными и разблокированными зонами скорость передвижения может варьироваться. Таким образом, тщательное изучение ползучести по разломам может дать нам подсказку о том, где ниже находятся заблокированные зоны.. Из этого мы можем получить представление о том, как тектоническое напряжение накапливается вдоль разлома, и, возможно, даже получить некоторое представление о том, какие землетрясения могут произойти.
Измерение ползучести – сложное искусство, потому что оно происходит вблизи поверхности. Многие сдвиговые разломы Калифорнии включают несколько ползучих. К ним относятся разлом Хейворд на восточной стороне залива Сан-Франциско, разлом Калаверас чуть южнее, ползучий сегмент разлома Сан-Андреас в центральной Калифорнии и часть разлома Гарлок в южной Калифорнии. (Однако ползучие разломы, как правило, редки.) Измерения производятся путем повторных обследований вдоль линий постоянных отметок, которые могут быть такими простыми, как ряд гвоздей в уличном тротуаре, или столь же сложными, как крипметры, установленные в туннелях. В большинстве мест в Калифорнии возникают волны ползучести всякий раз, когда влага от штормов проникает в почву, что означает зимний сезон дождей.
Влияние ползучести на землетрясения
По разлому Хейворд скорость ползучести не превышает нескольких миллиметров в год. Даже максимум – это всего лишь часть общего тектонического движения, а ползучесть неглубокие зоны вообще никогда не будут собирать много энергии деформации. Зоны сползания там в подавляющем большинстве случаев перевешивают размер закрытой зоны. Так что, если землетрясение, которое можно было ожидать в среднем каждые 200 лет, происходит через несколько лет, потому что ползучесть немного снимает напряжение, никто не может сказать.
Ползучий сегмент разлома Сан-Андреас необычен. На нем никогда не было зафиксировано сильных землетрясений. Это часть разлома длиной около 150 километров, которая ползет со скоростью около 28 миллиметров в год и, кажется, имеет только небольшие замкнутые зоны, если таковые имеются. Почему это научная головоломка. Исследователи ищут другие факторы, которые могут быть причиной неисправности. Одним из факторов может быть наличие обильных глинистых или серпентинитовых пород вдоль зоны разлома. Еще одним фактором может быть задержка подземных вод в порах отложений. И, чтобы немного усложнить ситуацию, может оказаться, что ползучесть – это временная вещь, ограниченная по времени ранней частью цикла землетрясений. Хотя исследователи долгое время считали, что ползучая секция может препятствовать распространению по ней крупных разрывов, недавние исследования поставили это под сомнение.
Проект бурения SAFOD преуспел в работе. отбор проб породы прямо на разломе Сан-Андреас в его ползучем участке, на глубине почти 3 километра. Когда ядра были впервые обнаружены, присутствие серпентинита было очевидным. Но в лаборатории испытания материала керна под высоким давлением показали, что он очень непрочен из-за присутствия глинистого минерала, называемого сапонитом. Сапонит образуется там, где серпентинит встречается и реагирует с обычными осадочными породами. Глина очень эффективна для улавливания поровой воды. Итак, как это часто бывает в науках о Земле, кажется, что все правы..