Геологическое поглощение углерода в породах мантии предотвращает крупные землетрясения на участках разлома Сан-Андреас

Разлом Сан-Андреас в Калифорнии известен своими крупными и редкими землетрясениями. Однако на некоторых его сегментах наблюдаются частые толчки малой и средней магнитуды, а также высокие скорости постоянного или эпизодического асейсмического ползучего смещения (крипа). Это квазистабильное высвобождение тектонической деформации снижает потенциал для сильных землетрясений на этих участках. Исследователи установили, что одной из глубинных причин такого крипа на протяжении примерно 150-километрового сегмента разлома между Сан-Хуан-Баутиста и Паркфилдом, а также на других участках, является повсеместное свидетельство продолжающегося геологического поглощения углерода в мантийных породах.

Новое исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, интегрирует полевые наблюдения и термодинамическое моделирование. Модели предсказывают, что карбонатизация серпентинита приводит к образованию талька и магнезита с последующим формированием кремнезёмисто-карбонатных пород. Поскольку тальк во влажном состоянии является механически слабым минералом, его образование в результате карбонатации способствует тектоническим движениям без сильных землетрясений. Хотя на выходах мантийных пород мыльный камень (стеатит) не был найден, теоретические модели убедительно свидетельствуют, что процесс карбонатации продолжается и стеатит действительно может формироваться на глубине в разломе Сан-Андреас.

Как пояснил ведущий автор статьи Фридер Кляйн, процесс поглощения CO₂ породами ранее не изучался в контексте формирования или естественного предотвращения землетрясений. Используя геологические данные, исследователи показали, что распространение карбонатизированных мантийных пород и выходы богатых CO₂ источников точно совпадают с ползучими сегментами разлома Сан-Андреас, где не происходят крупные землетрясения. Этот механизм может играть ключевую роль в контроле сейсмического поведения крупных тектонических разломов по всему миру, особенно в молодых орогенных поясах и зонах субдукции, где богатые CO₂ флюиды и ультраосновные породы встречаются часто.