Chấn động: Phát hiện đứt gãy sâu có thể ‘tự phục hồi’ chỉ trong chớp mắt, chuyên gia cảnh báo nguy cơ động đất cực lớn

Một nghiên cứu vừa công bố cho thấy nhiều đứt gãy nằm sâu dưới lòng đất có khả năng phục hồi độ bền rất nhanh sau các sự kiện trượt chậm - nhanh tới mức có thể làm thay đổi cách năng lượng tích tụ và giải phóng trước khi động đất xảy ra.

Kết quả do nhóm chuyên gia Đại học California Davis (Mỹ) công bố ngày 19/11 cho thấy khoáng vật như thạch anh có thể tái kết nối ở mức vi mô dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cực cao, khiến các đứt gãy “khóa” trở lại chỉ trong vài giờ.

Giáo sư Amanda Thomas nói thêm, các thí nghiệm cho thấy hệ thống đứt gãy có xu hướng tự phục hồi. Sau mỗi pha trượt chậm, phần đá bị phá vỡ có thể hàn lại tương đối nhanh, tạo điều kiện để ứng suất tiếp tục tích tụ và có khả năng dẫn tới những trận động đất lớn hơn.

Trước đây, giới nghiên cứu tin rằng quá trình tái gắn kết cần một khoảng thời gian rất dài. Tuy nhiên, phát hiện này cho thấy sự phục hồi diễn ra nhanh đến mức những biến đổi rất nhỏ - thậm chí cả lực thủy triều của Mặt trăng và Mặt trời - cũng đủ sức thúc đẩy chuyển động tiếp theo của đứt gãy.

Nhằm xác minh cơ chế này, nhóm của Thomas và giáo sư địa hóa James Watkins đã tái tạo môi trường gần giống đáy vỏ Trái đất: bột thạch anh được nén trong xi lanh bạc ở áp suất 1 gigapascal và nhiệt độ 500°C. Sau quá trình gia nhiệt, mẫu được phân tích bằng sóng âm và kính hiển vi điện tử.

Các kết quả cho thấy những hạt khoáng chất bị tách rời bắt đầu kết dính lại. Lớp liên kết mới hình thành độ bền đáng kể chỉ sau 6 – 24 giờ, tương đương với cách hoạt động của các loại keo dán dạng đông cứng nhanh.

Khả năng phục hồi này có thể đóng vai trò quan trọng ở nhiều hệ thống địa chất, không chỉ trong các đới hút chìm sâu mà còn tại những đứt gãy nông - nơi thường xảy ra các trận động đất mạnh.

Đới hút chìm là nơi một mảng kiến tạo đại dương lún xuống bên dưới mảng lục địa. Khu vực này có áp suất và nhiệt độ cực cao, cũng là nơi tập trung nhiều động đất mạnh và các sự kiện trượt chậm lớn nhất hành tinh.

Giáo sư Thomas cho rằng yếu tố tự “liền” này lâu nay hầu như không được đưa vào mô hình dự báo địa chấn, dù nó có thể chi phối tốc độ tích tụ ứng suất và thời điểm xảy ra động đất.

Nghiên cứu cũng giúp làm sáng tỏ hành vi của những sự kiện trượt chậm - điển hình tại đới hút chìm Cascadia ở Tây Bắc Thái Bình Dương, nơi chuyển động kiến tạo có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tháng. Tại đây, giới khoa học phát hiện các đoạn đứt gãy có khả năng trượt trở lại chỉ sau vài giờ hoặc vài ngày, phản ánh tốc độ phục hồi ứng suất rất nhanh.

Theo các nhà địa chất, khả năng tái kết nối ở mức vi mô của các hạt thạch anh có thể tạo ra ảnh hưởng lan rộng đến hàng trăm kilomet - quy mô tương đương các trận động đất mạnh.

Điều đó đồng nghĩa những thay đổi nhỏ trong lòng đất, dù ở mức tinh vi, vẫn có thể tác động tới quá trình tích lũy hay giải phóng năng lượng của một đứt gãy.

Nếu đứt gãy phục hồi độ bền nhanh, khu vực đó có xu hướng “khóa” chặt hơn và tiếp tục dồn nén năng lượng thay vì giải phóng từ từ qua những chuyển động nhỏ. Ngược lại, trong điều kiện khác, cơ chế tự phục hồi này có thể làm thay đổi nhịp trượt chậm và ảnh hưởng đến cách ứng suất lan truyền trong vỏ Trái đất.

Các chuyên gia nhận định việc hiểu rõ cơ chế hàn gắn vi mô không chỉ giúp lý giải tính bất thường của những sự kiện trượt chậm, mà còn là cơ hội để cải thiện dự báo động đất tại các khu vực có đới hút chìm hoạt động mạnh.

Được biết sự kiện trượt chậm là dạng chuyển động địa chất diễn ra trong thời gian dài, không tạo rung lắc mạnh như động đất. Các mảng chỉ dịch chuyển vài centimet nhưng vẫn đủ để điều chỉnh lượng ứng suất tích tụ trong vỏ Trái đất và đôi khi có liên quan đến hoạt động địa chấn lớn sau đó.

Theo SciTech Daily