Bezprecedensowy widok na umierającą strefę subdukcji
Dzięki najnowocześniejszym technologiom badawczym geolodzy z Louisiana State University uzyskali niespotykany dotąd wgląd w proces rozpadu płyt tektonicznych. Wykorzystali oni obrazowanie sejsmiczne wysokiej rozdzielczości z eksperymentu CASIE21 oraz szczegółowe dane o wstrząsach sejsmicznych.
To pierwszy raz, kiedy mamy jasny obraz strefy subdukcji, która umiera. Zamiast wyłączać się nagle, płyta rozrywa się kawałek po kawałku, tworząc mniejsze mikro-płyty i nowe granice. Zatem zamiast wielkiej katastrofy kolejowej, to jak obserwowanie, jak pociąg powoli wykoleja się, wagon po wagonie – wyjaśnia Brandon Shuck z Louisiana State University
Czytaj też: Geolodzy zmienili obraz hadeiku. Tektonika płyt wyglądała inaczej niż sądziliśmy
Porównanie to znakomicie oddaje istotę zaobserwowanego zjawiska. Okazuje się, że zakończenie subdukcji nie następuje gwałtownie, lecz poprzez stopniowy rozkład trwający miliony lat. To trochę jak obserwowanie rozpadania się gigantycznej konstrukcji w zwolnionym tempie. Zaawansowane metody badawcze działają na podobnej zasadzie jak medyczny ultrasonograf – fale sejsmiczne penetrują skały, a ich odbicia tworzą szczegółowy obraz struktur ukrytych kilometry pod dnem oceanicznym. Dane z eksperymentu CASIE21 ujawniły dwie główne linie pęknięć w zanurzających się płytach, oddalone od siebie o około 32 kilometry. Te geologiczne uskoki stanowią miejsca, gdzie płyta tektoniczna systematycznie traci swoją integralność.
Strefa Uskoku Nootka w roli geologicznych nożyczek
Kluczową rolę w procesie fragmentacji odgrywa Strefa Uskoku Nootka, która działa jak naturalne narzędzie do cięcia, ułatwiające segmentację i stopniowe odrywanie fragmentów płyty. Ten rozległy układ uskoków o szerokości około 20 kilometrów uformował się około 4 milionów lat temu jako rozległa strefa ścinania, która z czasem uległa lokalizacji. Obserwacje sejsmiczne potwierdziły istnienie dwóch głównych rozdarć równoległych do rowu oceanicznego – jednego w płycie Explorer, drugiego w płycie Juan de Fuca. Oba są przesunięte względem siebie, co jest konsekwencją różnicy w prędkości ruchu płyt wynoszącej około 32 milimetry rocznie przez ostatni milion lat.
Istnieje bardzo duży uskok, który aktywnie rozrywa płytę. Nie jest jeszcze w 100% oderwana, ale jest blisko – dodaje Shuck
Analiza danych ukazuje wyraźne różnice w zaawansowaniu procesu rozpadu między obiema płytami. Pęknięcia w płycie Explorer charakteryzują się ostrzejszym przesunięciem i bardziej skoncentrowaną aktywnością sejsmiczną w porównaniu z uskokami w płycie Juan de Fuca. Współczesne pomiary geodezyjne potwierdzają, iż konwergencja między płytami Explorer i północnoamerykańską wynosi zaledwie około 2 centymetrów rocznie, podczas gdy sąsiednia płyta Juan de Fuca przemieszcza się z prędkością ponad 4 centymetrów rocznie. Ta dysproporcja wskazuje, że mikro-płyta Explorer jest częściowo odsprzężona i zbliża się do całkowitego zaprzestania subdukcji.
Gdy fragment całkowicie się oderwie, przestaje generować trzęsienia ziemi, ponieważ skały nie są już ze sobą połączone. Ta brakująca luka w sejsmiczności jest wyraźnym znakiem, że część płyty już się oderwała, a luka powoli się powiększa – opisuje autor badań
Co to oznacza dla trzęsień ziemi i przyszłości regionu?
Mimo przełomowego charakteru odkryć, naukowcy podkreślają, że zagrożenie sejsmiczne w regionie Cascadia pozostaje znaczące. Proces rozpadu płyt rozciąga się na miliony lat, więc w skali ludzkiego życia obszar ten nadal może generować potężne trzęsienia ziemi i tsunami. W dalszej perspektywie przewiduje się utworzenie równoległego do rowu „okna płytowego” oraz skrócenie strefy subdukcji Cascadia o około 75 kilometrów, co stanowi mniej więcej jedną dwunastą jej całkowitej długości. To okno powstanie, gdy płyta Explorer całkowicie się odłączy, umożliwiając gorącemu płaszczowi Ziemi zbliżenie się do powierzchni.
Czytaj też: Sensacyjne odkrycie przy podwodnym masywie Atlantis. Badacze natrafili na klucz do zrozumienia Ziemi
Zaobserwowany proces wpisuje się w szerszy kontekst cykliczności geologicznej Ziemi. Podobne mechanizmy fragmentacji i zakończenia subdukcji występowały w przeszłości, o czym świadczą skamieniałe mikro-płyty odkryte u wybrzeży Baja California, stanowiące pozostałości po dawnej płycie Farallon. Ten epizodyczny proces formowania mikro-płyt, rozrywania płyt i kończenia subdukcji, modulowany przez uskoki transformacyjne, potwierdza, że podobne zjawiska będą się powtarzać w geologicznej przyszłości Ziemi. Każde oderwanie się fragmentu płyty zajmuje kilka milionów lat, ale pozostawia trwały ślad w strukturze naszej planety. Obserwacje z regionu Cascadia dostarczają naukowcom wyjątkowej okazji do zrozumienia mechanizmów kończących życie stref subdukcji. Choć odkrycia te nie zmieniają krótkoterminowej oceny zagrożenia sejsmicznego, znacząco poszerzają wiedzę o długoterminowej ewolucji tektonicznej Ziemi. Dają też nadzieję na udoskonalenie modeli przewidujących zachowanie płyt tektonicznych, co w przyszłości może przełożyć się na lepsze zrozumienie procesów kształtujących naszą planetę.