A sinistra:il campione recuperato. Le linee tratteggiate rosse rappresentano i guasti. Centro:la faglia riempita con olivina nanocristallina e wadsleyite. A destra:una vista ravvicinata della sgorbia. Particelle ricche di ferro (un prodotto della fusione parziale dell'olivina:verde) sono distribuite lungo i bordi dei grani dell'olivina nanocristallina. Credito:Tomohiro Ohuchi, Università di Ehime
I terremoti che si verificano a profondità di diverse centinaia di chilometri nel mantello sono chiamati "terremoti a fuoco profondo". Tali terremoti occasionalmente provocano gravi disastri come il terremoto in Bolivia del 1994, avvenuto a una profondità di 638 km con una magnitudo di 8,3.
La causa dei terremoti a fuoco profondo, tuttavia, è rimasta un mistero, perché i terremoti si verificano con il rapido scorrimento di una faglia, che è difficile sotto le grandi pressioni del mantello profondo. Sono stati fatti tentativi per comprendere il meccanismo di insorgenza di terremoti a fuoco profondo sulla base di esperimenti di deformazione in laboratorio, ma non sono stati effettuati esperimenti in condizioni di mantello profondo a causa di limitazioni tecnologiche.
Un team ha, per la prima volta, eseguito esperimenti di deformazione sull'olivina naturale, il principale minerale del mantello e della litosfera oceanica in subduzione (lastra), mediante il nostro apparato di deformazione all'avanguardia, di grande volume, in combinazione con il sincrotrone Osservazioni a raggi X. Hanno osservato il verificarsi di gravi faglie nel campione mediante imaging a raggi X in condizioni di mantello profondo e "terremoti" associati mediante misurazioni delle emissioni acustiche ultrasoniche.
Dopo attente analisi del campione recuperato, hanno scoperto che la faglia era indotta dalla crescita di "nuova" olivina con granuli ultrafini di decine di nanometri sulla trasformazione di fase della "vecchia" olivina, che fungeva da lubrificante per lo scorrimento rapido della colpa. Hanno anche trovato prove che il campione si fosse fuso localmente lungo la faglia a causa della temperatura molto elevata causata dal rapido scorrimento. Il loro modello, basato su questi esperimenti di laboratorio, spiega bene la distribuzione dei terremoti a fuoco profondo, che aumentano con profondità da ~400 km a ~600 km, dove si prevede che l'olivina "vecchia" metastabile formi "nuova" a grana ultrafine olivina.
La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications .
A sinistra:Formazione di pacchetti lenticolari riempiti con olivina/wadsleyite nanocristallina. A destra:Localizzazione del taglio sullo strato debole che è formato dalla coalescenza dei pacchetti lenticolari. Ciò si traduce in un riscaldamento di taglio seguito da faglie e terremoti a fuoco profondo. Credito:Tomohiro Ohuchi, Università di Ehime
Questo studio suggerisce che gli ipocentri dei terremoti a fuoco profondo sono distribuiti preferenzialmente attorno alla superficie del cuneo di olivina metastabile, che costituisce la parte centrale della lastra subdotta. Credito:Tomohiro Ohuchi, Università di Ehime
