Yeni yapılan araştırmaya göre (öz aşağıda) depremleri önceden tahmin etmek, dağ oluşumlarını ve kıta tektoniğini anlamak için yeraltındaki kuvars yataklarından faydalanılabilir. Yerdoğabilimci Anthony Lowry (Yutah Devlet Üniversitesi) ve Marta Perez-Gussinye’nin (Londra Üniversitesi) ortak araştırması fay hatlarının, dağların, vadi ve düzlüklerin oluşumunun ve konumunun ardındaki gizemi çözmeyi amaçlıyor.
The role of crustal quartz in controlling Cordilleran deformation
Large-scale deformation of continents remains poorly understood more than 40 years after the plate tectonic revolution. Rock flow strength and mass density variations both contribute to stress, so both are certain to be important, but these depend (somewhat nebulously) on rock type, temperature and whether or not unbound water is present. Hence, it is unclear precisely how Earth material properties translate to continental deformation zones ranging from tens to thousands of kilometres in width, why deforming zones are sometimes interspersed with non-deforming blocks and why large earthquakes occasionally rupture in otherwise stable continental interiors. An important clue comes from observations that mountain belts and rift zones cyclically form at the same locations despite separation across vast gulfs of time (dubbed the Wilson tectonic cycle), accompanied by inversion of extensional basins and reactivation of faults and other structures formed in previous deformation events. Here we show that the abundance of crustal quartz, the weakest mineral in continental rocks, may strongly condition continental temperature and deformation. We use EarthScope seismic receiver functions, gravity and surface heat flow measurements to estimate thickness and seismic velocity ratio, vP/vS, of continental crust in the western United States. The ratio vP/vS is relatively insensitive to temperature but very sensitive to quartz abundance. Our results demonstrate a surprising correlation of low crustal vP/vS with both higher lithospheric temperature and deformation of the Cordillera, the mountainous region of the western United States. The most plausible explanation for the relationship to temperature is a robust dynamical feedback, in which ductile strain first localizes in relatively weak, quartz-rich crust, and then initiates processes that promote advective warming, hydration and further weakening. The feedback mechanism proposed here would not only explain stationarity and spatial distributions of deformation, but also lend insight into the timing and distribution of thermal uplift and observations of deep-derived fluids in springs.
“Zamanın başlangıcından beri dağların neden oluştuğu sorusuna cevap arıyoruz.” diyor Lowry. Lowry ve Perez-Gussinye, yerkabuğunun jeolojik (yerbilimsel) özelliklerini anlamak için sismik araçlarla ölçüm yaparak ABD’nin batısında farklı yerlerdeki ısı ve yer çekimini incelediler. Araştırmacılar Kaliforniya, Aydaho, Nevada ve Yutah eyaletlerinde dağ veya fay hattı oluşumlarının bulunduğu her yerde kuvars yatakları keşfettiler.
Lowry, kuvars yataklarıyla jeolojik olaylar arasındaki bu ilişkinin kesinlikle dikkat çekici bir keşif olduğunu vurguluyor. Earthscope adı verilen yeni geliştirilmiş uzaktan algılama teknolojisini kullanan araştırmacılara göre kuvars, yerkabuğunda deprem ve yanardağlara yol açacak türden zayıflamaları tespit etmeye yarıyor.
Kuvars ayrıca levha tektoniği olarak bilinen kıta hareketlerini anlamak için de kullanılabilir. Örneğin, son yaşanan Japonya depremi sonrasında Japonya adasının ABD’ye 2.5 metre kadar yakınlaşmasıyla Asya tektonik tabakasının Kuzey Amerika tabakasının altına kaydığı kaydedildi. Araştırma ekibi kaya özelliklerini dünyanın hareketleriyle ilişkilendirerek şu sonuca vardı: Baskı sonucunda ısınan kuvars yataklarının içinde bulunan su serbest kalıyor. Ardından da Lowry’nin “kısır döngü” olarak nitelendirdiği şekilde kayaların hareket etmesini sağlıyor. Japonya, Güney Kaliforniya, Sarıtaş Milli Parkı gibi yerler bu kısır döngünün aktif durumdayken ABD’nin doğusundaki Appalachian sıradağları pasif durumda bulunuyor.
Ortaya atılan kuramın biliminsanları tarafından Arkansas gibi jeolojik olarak pasif durumda olduğu düşünülen yerlerde deprem tahminleri yapmak için kullanılabileceği düşünülüyor. Konuya bir başka örnek de 1812’de Mississippi nehrinin akış yönünü değiştirecek kadar güçlü bir depreme sebep olan ve o zamandan beri pasif halde bulunan St. Louis yakınlarındaki Yeni Madrid Fay Hattı. Araştırmanın nükleer santrallerin güvenli bir şekilde konumlandırılmasından büyük barajların yapısal ihtiyaçlarına kadar birçok konuda önemli ipuçları sağlayabileceği düşünülüyor.
Özetle kuvars, kıtaların hareketini açıklayan plaka tektoniğinde başrol olmasa bile büyük bir rol kapmış gibi görünüyor.
Kaynakça
NSF, 2011. Viscous Cycle: Quartz is Key to Plate Tectonics, 11 Eylül 2011 tarihinde ulaşılmıştır.
NTVMSNBC, 2011. Depremlerin şifresi kuvarsta mı saklı?, 11 Eylül 2011 tarihinde ulaşılmıştır.
