Prøvetagning af den aktive alpine fejl i New Zealand afslører ekstreme hydrotermiske forhold

En nylig undersøgelse offentliggjort i Natur har demonstreret usædvanlig varmeudvikling og væskebevægelse i New Zealand Alpine Fault, der har konsekvenser for forståelsen af ​​jordskælv i regionen. Store pladegrænser, såsom Alpine Fault, er vigtige områder for stressopbygning og frigivelse, som kan føre til jordskælv. Der er stigende tegn på, at fejl i sådanne områder har lavere end forudsagt friktionsforskydningsstyrke, og udsættes for meget begrænset varmeproduktion under fejlglidning.

Deep Fault Drilling Project (DFDP) undersøger fejlstyrke og varmeudvikling i Alpine Fault. Naoki Kato fra Institut for Jord- og Rumvidenskab, Osaka Universitet, der var medforfatter til værket, siger, "Den primære motivation for DFDP var at give en forståelse af de omgivende forhold, stenegenskaber og geofysiske fænomener, der opstår umiddelbart før et stort jordskælv, fordi vi bare ikke ved nok om aktive fejl, før de går i stykker. "

Forskergruppen borede til en dybde på 893 m direkte i den aktive alpine fejl i Whataroa, New Zealand. Fejlen bevæger sig omkring 26 mm om året, og har, over tid, bragte sten til næroverfladen fra dybder på 30 km. Forskerne brugte forskellige geofysiske teknikker og værktøjer, herunder fiberoptik, for at opnå meget præcise temperaturmålinger. De afslørede en trykgradient, der var næsten 10 procent større end forventet, og temperaturgradienter (> 80 ° C.km-1) mere typisk for aktive vulkanske områder.

Fejlets temperaturstruktur blev modelleret med hensyn til varmeledning, rockadvektion og væskeadvektion relateret til topografi. "Vores modeller viser, at bjergadvokation og termisk diffusion er de primære varmetransportmekanismer i den vigtigste glidezone, og det er fejlfejl i sig selv, der bringer både sten og varme op fra dybden ", siger Naoki Kato. Modellerne og boredata viser begge, at bevægelse i siden transporterer betydelige mængder varme og væsker fra dybden, som begge koncentreres i dale.

Varmeproduktion og væskemigration er vigtig ved aktive fejl, fordi begge direkte påvirker stabiliteten af ​​phyllosilicatmineraler (ler), termisk klippeudvidelse og dannelse af fysiske og kemiske reaktionsprodukter i fejlslidszonen. Disse styrer igen friktions- og mekanisk adfærd ved fejl, og derfor opførsel af jordskælv, der kan opstå under glidning. Denne undersøgelse kaster nyt lys over udviklingen af ​​jordskælv i aktive fejlområder, fordi lav temperatur og hydrotermiske anomalier, og deres laterale variation, påvirke dynamisk styrke langs fejlens længde.