راز‌های پنهان زمین؛ نگاهی عمیق به صفحات تکتونیکی و سرگذشت سیاره ما

محققان کالتک روش جدیدی را برای مطالعه ساختار زمین در اعماق زیر سطح، در مرز بین پوسته شکننده زمین و گوشته زیرین، منطقه‌ای به نام ناپیوستگی موهورویچیچ - به اختصار موهو - توسعه داده اند.

کد خبر: ۱۱۹۹۵۷۲

يکشنبه - ۱۱ آذر ۱۴۰۳ / December 01, 2024

به گزارش خبرنگار دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛ اولتراسوند، نحوه انعکاس امواج لرزه‌ای ناشی از زلزله از موهو را اندازه‌گیری می‌کند و از فناوری لرزه‌ای پیشرفته به نام سنجش صوتی توزیع شده (DAS) استفاده می‌کند.

این تحقیق در آزمایشگاه Zhongwen Zhan (PhD '۱۴)، استاد ژئوفیزیک انجام شد. مقاله‌ای که این مطالعه را توصیف می‌کند در ژورنال Science Advances در ۲۷ نوامبر ظاهر می‌شود.

تحقیقات ژان مدت‌هاست بر روی DAS متمرکز شده است، روشی برای تبدیل کابل‌های فیبر نوری مانند کابل‌هایی که اینترنت پرسرعت را به لرزه‌سنج‌های موقتی تبدیل می‌کنند. با DAS، محققان پرتو‌های لیزر را به کابل‌های فیبر نوری پایین می‌فرستند. همانطور که زمین می‌لرزد (چه به دلیل زلزله یا برخی اختلالات دیگر مانند غوغای ترافیک)، نور لیزر از داخل کابل‌ها منعکس می‌شود. ژان و تیمش راه‌هایی را برای اندازه‌گیری این نور لیزر منعکس شده در طول کابل‌ها و استنباط اطلاعاتی درباره لرزش ایجاد کرده‌اند. بنابراین، کابل‌ها به عنوان آرایه‌هایی از صد‌ها لرزه سنج عمل می‌کنند.

اکنون به رهبری دانشجوی فارغ التحصیل سابق جیمز آترهولت (دکتری ۲۴)، این تیم از فناوری DAS برای تصویربرداری از عمق زیر سطح در مرز موهو استفاده کرده است.

هنگامی که یک زلزله رخ می‌دهد، امواج انرژی لرزه‌ای از مرکز آن، یعنی نقطه منشأ زلزله در زیر زمین، به بیرون تابش می‌کند. هنگامی که این امواج به موهو برخورد می‌کنند، مقداری از آن انرژی به همان شکلی که نور خورشید از سطح دریاچه یا استخر پراکنده می‌شود، باز می‌گردد.

در قاره ها، موهو را می‌توان در اعماق بین ۲۰ تا ۷۰ کیلومتری زیر سطح یافت. در جنوب کالیفرنیا، موهو حدود ۴۵ کیلومتر زیر زمین قرار دارد. تلاش‌هایی برای تصویربرداری از آن با استفاده از لرزه‌سنج‌های معمولی انجام شده بود، اما این تلاش‌ها یا نتایجی با وضوح پایین، در مقیاس ده‌ها کیلومتر به دست می‌آورد، یا بسیار گران بود. با استفاده از روش DAS، محققان به راحتی می‌توانند ساختار موهو را در مناطق بزرگ با وضوح یک کیلومتر مشاهده کنند و نگاهی بسیار دقیق‌تر به این منطقه مهم زمین شناسی ارائه دهند.

آترهولت، که اکنون دانشجوی فوق دکتری در سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده است، می‌گوید: موهو یک مرز واقعاً جالب برای زلزله‌شناسان است، زیرا به ما می‌گوید که در داخل و بین صفحات تکتونیکی در عمق چه اتفاقی می‌افتد. این می‌تواند به ما بگوید که آیا گسل‌های اصلی به گوشته نفوذ می‌کنند، چگونه فرآیند‌های باستانی و معاصر اثر خود را در قاره‌ها به جا گذاشته اند، و پوسته عمیق در مکان‌های خاص چقدر قوی است. روش ما می‌تواند برای بررسی انواع لرزه‌های جالب استفاده شود. مناطق فعال، از جمله مناطقی که ما در مورد آنها زیاد می‌دانیم، مانند کالیفرنیای جنوبی، و مکان‌هایی که شبکه‌های لرزه نگاری سنتی پراکنده هستند.

طی دو سال، این تیم از کابل فیبر نوری که از صحرای موهاوی کالیفرنیا می‌گذرد، برای اندازه‌گیری زمین‌لرزه‌ها و نقشه‌برداری موهو در منطقه استفاده کردند. آنها دریافتند که گسل گارلوک، دومین گسل بزرگ در جنوب کالیفرنیا پس از سن آندریاس، به گوشته نفوذ می‌کند و بسیار عمیق‌تر از آن چیزی است که قبلا تصور می‌شد. آنها همچنین مشاهده کردند که موهو به طور قابل توجهی در زیر یک منطقه فعال آتشفشانی در شمال موهاوه به نام میدان آتشفشانی کوزو تغییر شکل داده است و بخشی از "سیستم لوله کشی" منطقه بین منبع گرما در گوشته و اتاق ماگمای آن در پوسته را روشن می‌کند. اگرچه آتشفشان‌های کوزو آخرین بار حدود ۴۰۰۰۰ سال پیش فوران کردند، اما این منطقه هنوز دارای انرژی گرمایی گرمایی است. درک ساختار زیرزمینی مناطقی از این دست نمونه‌ای از قدرت فناوری جدید است.

آترهولت می‌گوید: همه چیز‌ها در اعماق لیتوسفر در حال وقوع هستند - بیرونی‌ترین بخش زمین از جمله پوسته و گوشته بالایی - و کاری که می‌توانید با DAS انجام دهید فقط به خلاقیت شما محدود می‌شود.

این مقاله با عنوان «ساختار موهو کالیفرنیای جنوبی با مقیاس دقیق کشف شده با سنجش صوتی توزیع شده» است. آترهولت و ژان نویسندگان این مطالعه هستند. بودجه توسط بنیاد ملی علوم و بنیاد گوردون و بتی مور تامین شد.