Nowy model poprawia możliwości przewidywania trzęsień ziemi
Trzęsienia ziemi są trudne do przewidzenia, dlatego ciężko jest zorganizować ewakuację przed ich wystąpieniem, która mogłaby zapobiec znacznym stratom w ludziach. Według amerykańskiego urzędu geologicznego w latach 2000–2019 w wyniku trzęsień ziemi zginęło ponad 800 000 osób na całym świecie. Chociaż sieć sejsmograficzna umożliwia rejestrowanie trzęsień ziemi, dokładne określenie wielkości, czasu i miejsca wystąpienia ewentualnego trzęsienia ziemi jest niemożliwe. A gdyby tak istniał nowy sposób na poprawę możliwości przewidywania trzęsień ziemi? Zespół naukowców, wspierany częściowo przez finansowany ze środków UE projekt DEGASS, dokonał tego, opracowując model matematyczny, który może pomóc geofizykom w lepszym przewidywaniu miejsca i czasu występowania trzęsień ziemi. Wraz ze swoimi współpracownikami z Uniwersytetu w Liverpoolu, koordynującego projekt DEGASS, i Uniwersytetu w Utrechcie, dr Sabine A.M. den Hartog z ośrodka Lyell Centre, w ramach wspólnej współpracy Uniwersytetu Heriot-Watt (HWU) i brytyjskiego urzędu geologicznego, zamiast polegać na doświadczeniach laboratoryjnych, wykorzystała matematykę. Zespół skupił się na przewidywaniu siły tarcia – siły niezbędnej do spowodowania ruchu wzdłuż uskoku krzemianów warstwowych, będących rodzajem minerału w postaci cienkich płyt ulokowanych wzdłuż najsłabszej części uskoków w skorupie ziemskiej, gdzie występują trzęsienia ziemi. W artykule prasowym na stronie internetowej HWU czytamy: „Sejsmolodzy często odtwarzają ruch wzdłuż symulowanych uskoków w swoich laboratoriach, aby spróbować zrozumieć mikroskalowe procesy prowadzące do trzęsień ziemi. Mimo że doświadczenia pomogły naukowcom znacznie lepiej zrozumieć ruch uskoków i trzęsienia ziemi, ich możliwości są ograniczone, ponieważ trudno jest odtworzyć skrajne warunki panujące w głębi skorupy ziemskiej w ramach doświadczeń laboratoryjnych”. Cytowana w tym samym artykule prasowym dr den Hartog zauważa, że zespół „sformułował zestaw równań do przewidywania, w jaki sposób siła tarcia krzemianów warstwowych zmienia się wraz ze zmianą warunków, takich jak wilgotność lub prędkość ruchu uskoku”. Podkreśla ona, że technika zespołu „znacznie ułatwia twórcom modeli symulowanie ruchu uskoków w warunkach naturalnych, w tym podczas trzęsień ziemi”. Dr Den Hartog dodaje: „Nasz model przewiduje, że ruch wzdłuż bogatych w krzemiany warstwowe stref uskoków staje się trudniejszy, ponieważ odbywa się szybciej, co jest zgodne z doświadczeniami. Takie zachowanie zazwyczaj hamuje zjawisko trzęsienia ziemi i wskazuje na to, że podczas gdy krzemiany warstwowe są słabe i sprzyjają cichemu ruchowi uskoków, znaczenie w kontekście powodowania trzęsień ziemi mają inne minerały”.
Potrzeba więcej badań
Wnioski wypływające z przeprowadzonych badań opublikowano w czasopiśmie naukowym „Journal of Geophysical Research: Solid Earth”. „Choć już wcześniej przedstawiano wiele jakościowych wyjaśnień niskiego współczynnika tarcia wykazywanego przez krzemiany warstwowe, zwłaszcza w obecności wody, nasze badania są krokiem naprzód w kierunku opracowania ilościowego, opartego na fizyce modelu”. W artykule prasowym HWU dr den Hartog mówi, że w celu udoskonalenia modelu konieczne są dalsze badania. „Nie udało nam się wyjaśnić relacji pomiędzy siłami, które utrzymują uskoki w bezruchu, a tymi, które mogą powodować ich ruch, więc wciąż pozostaje jeszcze wiele do zrobienia w tej dziedzinie”. Projekt DEGASS (An experimental approach to understand inDuced sEismicity in GAS Shales) zakończył się w 2017 roku. W jego ramach zbadano „warunki i mikroskalowe mechanizmy deformacji, które prowadzą do stabilnego oraz niestabilnego przesunięcia reaktywowanych uskoków w bogatych w ił i kwarc łupkach gazowych”, jak wyjaśniono w karcie informacji o projekcie. Termin „gaz łupkowy” odnosi się do gazu ziemnego występującego w drobnoziarnistych, klastycznych, osadowych formacjach skalnych zawierających iłowiec lub piaskowiec. Więcej informacji: projekt DEGASS
Słowa kluczowe
DEGASS, trzęsienie ziemi, krzemian warstwowy, uskok, skorupa
