Aardbevingen die plaatsvinden op een diepte van enkele honderden kilometers in de mantel worden "deep-focus aardbevingen" genoemd. Dergelijke aardbevingen leiden soms tot ernstige rampen, zoals de Boliviaanse aardbeving in 1994, die plaatsvond op een diepte van 638 km met een kracht van 8,3.

De oorzaak van deep-focus aardbevingen was echter een mysterie, omdat aardbevingen plaatsvinden met het snel glijden van een breuk, wat moeilijk is onder de grote druk van de diepe mantel. Er zijn pogingen gedaan om het mechanisme van het optreden van aardbevingen met diepe focus te begrijpen op basis van laboratoriumvervormingsexperimenten, maar experimenten onder diepe mantelomstandigheden zijn vanwege technologische beperkingen niet gedaan.

Een team heeft voor de eerste keer vervormingsexperimenten uitgevoerd op natuurlijk olivijn, het belangrijkste mineraal van de mantel en de subductie van oceanische lithosfeer (plaat), door ons ultramoderne vervormingsapparaat met groot volume in combinatie met synchrotron Röntgenwaarnemingen. Ze observeerden het optreden van grote breuken in het monster door röntgenbeeldvorming onder diepe mantelomstandigheden en bijbehorende "aardbevingen" door ultrasone akoestische emissiemetingen.

Na zorgvuldige analyses van het teruggevonden monster, ontdekten ze dat de breuk werd veroorzaakt door de groei van "nieuw" olivijn met ultrafijne korrels van tientallen nanometers na de fasetransformatie van "oud" olivijn, dat werkte als een smeermiddel voor de snelle glijdende van de fout. Ze vonden ook bewijs dat het monster plaatselijk langs de breuk was gesmolten vanwege de zeer hoge temperatuur die werd veroorzaakt door het snelle glijden. Hun model, gebaseerd op deze laboratoriumexperimenten, verklaart goed de verdeling van aardbevingen met diepe focus, die toenemen met dieptes van ~400 km tot ~600 km, waarbij verwacht wordt dat het metastabiele "oude" olivijn ultrafijnkorrelig "nieuw" zal vormen. olivijn.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications .

Potentieel mechanisme voor olivijn om boor in de diepe aardmantel te brengen