Kết quả nghiên cứu từ Đại học California Davis, công bố trên tạp chí Science Advances cho thấy các khoáng chất như thạch anh có thể hàn gắn vi mô dưới áp suất và nhiệt độ cực cao, giúp các đứt gãy lấy lại độ bền chỉ sau vài giờ.
Theo giáo sư Amanda Thomas, kết quả thí nghiệm cho thấy các đứt gãy hoạt động như một hệ thống có khả năng tự chữa lành. Sau mỗi chuyển động trượt chậm, lớp đá bị phá vỡ có thể kết nối lại nhanh chóng, từ đó tạo điều kiện để ứng suất tiếp tục tích tụ và có thể dẫn đến các trận động đất lớn hơn trong tương lai.
Một nghiên cứu mới công bố cho thấy các đứt gãy sâu dưới lòng đất có thể tự "liền lại" nhanh bất ngờ chỉ trong vài giờ sau một sự kiện địa chấn chận. Ảnh: SciTechDaily.com
Trước đây, giới khoa học cho rằng các đứt gãy cần thời gian rất dài để lấy lại sự gắn kết. Tuy nhiên phát hiện mới cho thấy sự phục hồi xảy ra nhanh đến mức chỉ những thay đổi nhỏ từ lực thủy triều của Mặt trăng và Mặt trời cũng có thể kích hoạt chuyển động tiếp theo.
Để kiểm chứng cơ chế này, nhóm của Thomas và giáo sư địa hóa James Watkins đã tạo điều kiện giống môi trường sâu trong vỏ Trái đất. Bột thạch anh được nén trong xi lanh bạc dưới áp suất một Gigapascal và nhiệt độ 500 độ C. Sau quá trình "nấu chín", các mẫu được kiểm tra bằng sóng âm và kính hiển vi điện tử.
Kết quả cho thấy các hạt khoáng chất bị đứt rời bắt đầu hàn lại với nhau. Liên kết mới tạo ra độ bền đáng kể chỉ sau 6 - 24 giờ, tương tự cơ chế hoạt động của keo dán dạng đông cứng nhanh.
Khả năng tự "hàn gắn" cực nhanh này có thể đóng vai trò then chốt trong nhiều môi trường địa chất, không chỉ ở các đới hút chìm sâu hàng chục km, mà còn ngay tại các đứt gãy nông – chính những nơi thường xuyên phát sinh các trận động đất lớn.
Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét của bột thạch anh trước (trên) và sau sáu và 24 giờ xử lý ở áp suất 1 Gigapascal và nhiệt độ 500 độ C. Nguồn: James Watkins/UC Davis
Theo các nhà địa chất, quá trình tái kết nối ở cấp độ vi mô của những hạt thạch anh tuy nhỏ bé, nhưng có thể lan truyền và gây ảnh hưởng trên quy mô hàng trăm kilomet – đúng bằng kích thước của những trận động đất lớn nhất.
Điều này có nghĩa là chỉ một thay đổi rất tinh vi sâu trong lòng đất cũng đủ để làm thay đổi đáng kể cách một đứt gãy tích tụ hoặc bất ngờ giải phóng năng lượng - Đây là điều mà giới khoa học lo sợ về thảm họa động đất mạnh cho hành tinh.
Trong một số điều kiện, sự tự phục hồi này cũng có thể làm thay đổi nhịp trượt chậm, tác động đến thời điểm và cách thức ứng suất lan truyền trong vỏ Trái đất.
Đây là lý do các nhà khoa học cho rằng việc hiểu rõ quá trình tự hàn gắn vi mô không chỉ giúp giải thích hành vi bất thường của trượt chậm mà còn là chìa khóa để dự đoán chính xác hơn nguy cơ động đất trong các khu vực có đới hút chìm hoạt động mạnh.
