Шаг вперед в понимании механизмов генерации магмы и возникновения землетрясений
Совместная исследовательская группа, состоящая из старшего научного сотрудника Хироши Сакумы (Национальный институт материаловедения, NIMS, Япония) и доцента Масахиро Ичики (Университет Тохоку, Япония), теоретически определила электропроводность раствора NaCl (соленой воды) в условиях высоких температур и давлений, соответствующих глубинам от 10 до 70 км. Сравнение этих данных с результатами подземных измерений электропроводности указало на наличие соленой воды на больших глубинах. Это открытие может усилить теорию о влиянии подземных рассолов на возникновение землетрясений и извержений вулканов.
Присутствие соленой воды в горных породах, как считается, способствует смещению разломов, влияя на сейсмичность, или понижает температуру плавления пород, воздействуя на вулканическую активность. Однако прямое подтверждение наличия глубинных флюидов с помощью бурения крайне сложно. Поскольку жидкости, включая рассолы, обладают электропроводностью примерно на шесть порядков выше, чем твердые породы, для их обнаружения часто используются геоэлектрические методы. Но без знания электропроводности соленой воды в условиях высоких температур и давлений сейсмоактивных зон земной коры интерпретация таких измерений была невозможна.
Исследователи разработали молекулярную модель, воспроизводящую сверхкритическое состояние воды. С ее помощью была рассчитана электропроводность растворов с концентрацией NaCl от 1/6 до 3-х от морской в диапазоне температур 673–2000 K и давлений 0.2–2 ГПа, труднодостижимом в эксперименте. Эти данные показали, что высокие значения электропроводности, измеренные под землей в регионе Тохоку, могут объясняться присутствием рассолов с соленостью, эквивалентной морской воде.
В дальнейшем планируется совместить эти результаты с данными электромагнитных наблюдений за земной корой по всей Японии, чтобы идентифицировать соленую воду в глубоких недрах в сейсмически и вулканически активных зонах субдукции и понять механизмы запуска землетрясений и извержений.
Исследование было опубликовано в онлайн-версии журнала Journal of Geophysical Research: Solid Earth 20 января 2016 года.