San Andreas Fault i Kalifornien är känt för sina stora och sällsynta jordbävningar. Men vissa delar av San Andreas-förkastningen (SAF) kännetecknas istället av frekventa skalv av liten till måttlig magnitud och höga hastigheter av kontinuerlig eller episodisk aseismisk krypning. Med tektoniska spänningar som frigörs i en nästan jämn rörelse, minskar det risken för stora jordbävningar längs dessa segment.

Nu säger forskare att allmänt förekommande bevis för pågående geologisk kolbindning i mantelbergarter i de krypande delarna av SAF är en underliggande orsak till aseismisk krypning längs ett ungefär 150 kilometer långt SAF-segment mellan San Juan Bautista och Parkfield, Kalifornien, och längs flera andra felsegment.

"Även om det inte finns någon konsensus om den underliggande orsaken till aseismisk krypning, verkar vattenhaltiga vätskor och mekaniskt svaga mineraler spela en central roll", säger forskare i en ny artikel, "Carbonation of serpentinite in creeping faults of California", publicerad i Geofysiska forskningsbrev .

Den nya studien integrerar fältobservationer och termodynamisk modellering "för att undersöka möjliga samband mellan förekomsten av serpentinit, kiselkarbonatberg och CO₂ -rika vattenhaltiga vätskor i krypande förkastningar i Kalifornien," skriver tidningen. "Våra modeller förutspår att karbonatisering av serpentinit leder till bildandet av talk och magnesit, följt av kiselkarbonatsten. Medan rikliga exponeringar av kiselkarbonatsten indikerar fullständig karbonatisering, var serpentinit värd för CO₂ -rika fjädervätskor är starkt övermättade med talk vid förhöjda temperaturer. Därför kommer karbonatisering av serpentinit sannolikt att pågå i delar av San Andres Fault-systemet och fungerar tillsammans med andra former av talkbildning som ytterligare kan öka potentialen för aseismisk krypning och därigenom begränsa potentialen för stora jordbävningar."

Tidningen indikerar att eftersom våt talk är ett mekaniskt svagt mineral, "främjar dess bildning genom kolsyra tektoniska rörelser utan stora jordbävningar."

Forskarna erkände flera möjliga underliggande mekanismer som orsakar aseismisk krypning i SAF, och de noterade också att eftersom frekvensen av aseismisk krypning är betydligt högre i vissa delar av SAF-systemet, behövs en ytterligare eller annan mekanism – karbonatiseringen av serpentinit – för att redogöra för hela omfattningen av krypet.

Med vätskor i princip överallt längs SAF, men med bara vissa delar av felet som smörjdes, ansåg forskarna att en sten kunde vara ansvarig för smörjningen. Vissa tidigare studier har föreslagit att smörjmedlet kan vara talk, en mjuk och hal komponent som vanligtvis används i babypuder. En väletablerad mekanism för att bilda talk är att tillsätta kiseldioxid till mantelstenar. Men forskarna här fokuserade på en annan talkbildande mekanism:att lägga till CO₂ att manta stenar för att bilda täljsten.

"Tillägget av CO₂ till mantelbergarter — som är mineralkolsyran eller kolbindningsprocessen — hade inte tidigare undersökts i samband med jordbävningsbildning eller naturligt förebyggande av jordbävningar. Med hjälp av grundläggande geologiska begränsningar visade vår studie var dessa karbonatförändrade mantelbergarter finns och var det finns källor längs brottlinjen i Kalifornien som är berikade med CO₂ . Det visade sig att när man plottar förekomsten och fördelningen av dessa bergarter och förekomsten av CO₂ -rika källor i Kalifornien ligger de alla i rad längs San Andreas-förkastningen i krypande delar av förkastningen där du inte har några större jordbävningar, säger Frieder Klein, huvudförfattare till tidskriftsartikeln.

Klein, en biträdande forskare vid avdelningen för marin kemi och geokemi vid Woods Hole Oceanographic Institution, förklarade att kolsyra i grunden är upptaget av CO₂ vid en sten. Klein noterade att han hade använt befintliga U.S. Geological Survey-databaser och Google Earth för att plotta platsen för karbonatförändrade stenar och CO₂ -rika källor.

"De geologiska bevisen tyder på att denna mineralkolsyraprocess äger rum och att talk är en mellanliggande reaktionsprodukt av den processen," sa Klein. Även om forskare inte hittade täljsten på mantelhällar, tyder resultat från teoretiska modeller "starkt på att karbonatisering är en pågående process och att täljsten verkligen kan bildas i SAF på djupet", noterar tidningen.

Dessa teoretiska modeller "antyder att kolbindning med SAF äger rum idag och att processen aktivt hjälper till att smörja felet och minimera kraftiga jordbävningar i de krypande delarna av SAF", sa Klein.

Tidningen noterar också att denna mekanism också kan finnas i andra felsystem. "Eftersom CO₂ -rika vattenhaltiga vätskor och ultramafiska bergarter är särskilt vanliga i unga orogena bälten och subduktionszoner, bildningen av talk via mineralkarbonatisering kan spela en avgörande roll för att kontrollera det seismiska beteendet hos stora tektoniska förkastningar runt om i världen."

"Vår studie gör det möjligt för oss att bättre förstå de grundläggande processer som äger rum inom förkastningszoner där dessa ingredienser finns, och gör att vi bättre kan förstå det seismiska beteendet hos dessa förkastningar, av vilka några är i tätbefolkade områden och av vilka några är i lättbefolkade eller oceaniska miljöer," sa Klein. + Utforska vidare

Hur landdeformation uppstår när förkastningssektioner kryper