Faseovergange i olivin kan være årsagen til dybe seismiske fejl

Jordskælv, der opstår på flere hundrede kilometers dybde i kappen, kaldes "dybfokuserede jordskælv". Sådanne jordskælv resulterer lejlighedsvis i alvorlige katastrofer, såsom det bolivianske jordskælv i 1994, der fandt sted i en dybde på 638 km med en styrke på 8,3.

Årsagen til jordskælv med dybt fokus har dog været et mysterium, fordi jordskælv opstår med hurtig glidning af en forkastning, hvilket er vanskeligt under det store tryk fra den dybe kappe. Der er blevet gjort forsøg på at forstå mekanismen for forekomsten af ​​jordskælv med dybt fokus baseret på laboratoriedeformationsforsøg, men eksperimenter under dybe kappeforhold er ikke blevet lavet på grund af teknologiske begrænsninger.

Et hold har for første gang udført deformationseksperimenter på naturlig olivin, kappens hovedmineral og subducerende oceaniske litosfære (plade), ved hjælp af vores state-of-the-art deformationsapparat med stort volumen i kombination med synkrotron Røntgenobservationer. De observerede forekomsten af ​​større fejl i prøven ved røntgenbilleder under dybe kappeforhold og tilhørende "jordskælv" ved ultralydsmålinger af akustiske emissioner.

Efter omhyggelige analyser af den genvundne prøve fandt de ud af, at fejlen var induceret af væksten af ​​"ny" olivin med ultrafine korn på snesevis af nanometer efter fasetransformationen af ​​"gammel" olivin, som fungerede som et smøremiddel til den hurtige glidning af fejlen. De fandt også bevis for, at prøven lokalt var smeltet langs forkastningen på grund af den meget høje temperatur forårsaget af den hurtige glidning. Deres model, baseret på disse laboratorieforsøg, forklarer godt fordelingen af ​​jordskælv med dybt fokus, som øges med dybder fra ~400 km til ~600 km, hvor den metastabile "gamle" olivin forventes at danne ultrafinkornet "ny" olivin.

Forskningen blev offentliggjort i Nature Communications .

Potentiel mekanisme for olivin til at transportere bor ind i jordens dybe kappe