Jak piękny minerał wywołuje katastrofy

Gdyby Japończycy mogli wytoczyć naturze proces o spowodowanie katastrofy, jaka ostatnio nawiedziła ich kraj, to na ławie oskarżonych z pewnością znalazł by się on. Jeden z najpospolitszych minerałów, składnik wielu skał – kwarc.

Jego ziarnka można spotkać na piaszczystych plażach. Na ziemi wygląda niewinnie, ale jak ustalił zespół amerykańsko-brytyjski, jego podziemne złoża mogą odgrywać istotną rolę w powstawaniu groźnych dla ludzi wstrząsów.

Wrażliwy na słabości

– Wszystko zaczyna się od kwarcu – uważa Tony Lowry, geofizyk Stanowego Uniwersytetu Utah, autor badań prowadzonych razem z Martą Pérez-Gussinyé z Uniwersytetu Londyńskiego. Wynika z nich, że minerał ten działa niczym zapalnik, który inicjuje łańcuch burzliwych zdarzeń na powierzchni Ziemi. Chodzi o pękanie, marszczenie się, fałdowanie i rozciąganie jej skorupy, w wyniku czego tworzą się góry, równiny i doliny.

Wiedza na ten temat może pomóc w przewidywaniu niebezpiecznych dla człowieka kataklizmów naturalnych – pisze na swoich łamach „Nature".

Naukowcy doszli do tych wniosków na podstawie badań wykonanych dzięki przenośnej sieci instrumentów służących do monitorowania aktywności sejsmicznej. Za jej pomocą przeanalizowali geologiczne właściwości (temperaturę i ciążenie) skorupy ziemskiej w zachodniej części Stanów Zjednoczonych. Ku swojemu zdziwieniu zauważyli istnienie związku między rozkładem kwarcu, a miejscami aktywnymi pod względem geologicznym.

– Jeśli kiedykolwiek podróżowaliście ze wschodu na zachód Ameryki, z regionu Wielkich Równin w kierunku Gór Skalistych, mogliście się zastanawiać, dlaczego płaski krajobraz nagle gwałtownie wzbogaca się w strome szczyty – opowiada Lowry.

Okazuje się, że w skorupie ziemskiej poniżej równin niemal w ogóle nie ma kwarcu, podczas gdy w miejscu gór jest go pełno. Uczeni wierzą, że minerał ten działa niczym katalizator, który uruchamia proces tworzenia się obszarów górskich. Innymi słowy, wskazuje słabe punkty w powłoce skorupy. A więc również miejsca wrażliwe na inne geologiczne zdarzenia, takie jak na przykład trzęsienia ziemi.

Jakie są tego przyczyny? W kryształach kwarcu uwięziona jest woda, która się uwalnia, kiedy zostaje podgrzana wskutek napięcia skorupy ziemskiej. Pozwala to skałom na przesuwanie się. Lowry określił to zjawisko mianem „lepkiego cyklu".

Japonia, Południowa Kalifornia i Narodowy Park Yellowstone – a więc miejsca, gdzie ziemia się trzęsie – leżą w strefie jego aktywności. Podczas gdy inne regiony, np. Appalachy na wschodzie USA, znajdują się w strefie nieaktywnej.

Teoria ta może pomóc naukowcom w oszacowaniu prawdopodobieństwa wystąpienia drgań ziemi i ich mocy w takich rejonach jak Arkansas, który dotychczas był uważny za geologicznie nieaktywny. Innym przykładem jest obszar Uskoku Nowego Madrytu. Trzęsienie ziemi, które nawiedziło go w roku 1812, było tak silne, że odwróciło prąd rzeki Missisipi.

By było bezpiecznie

Odkrycie to może również dostarczyć wskazówek dotyczących bezpiecznego umiejscowienia elektrowni jądrowych czy koniecznych zabezpieczeń wielkich zapór wodnych.