Földrengés a mikroszkóp alatt

A Pennsylvaniai Egyetem kutatói atomerő mikroszkóppal, nanométeres skálán vizsgálják a geológiai törésvonalak súrlódó felületeit. 

Földrengés a mikroszkóp alatt

A Pennsylvaniai Egyetem kutatói atomerő mikroszkóppal, nanométeres skálán vizsgálják a geológiai törésvonalak súrlódó felületeit, írja a physicsworld.com. A földrengések jelentős része a kőzetlemezek találkozásának közelében pattan ki. Az alábukás (szubdukció) nem egyenletesen zajlik, súrlódás van a két lemez között. Sok helyütt a két lemez egyáltalán nem is mozog egymáshoz képest, blokkolódnak. Gyakorlatilag összetapadnak, nem engedvén, felfogván az egymáshoz képesti mozgást, egyre nagyobb és nagyobb feszültséget felhalmozva a kéregben. Amikor a lemezhatár-blokkolódás a mértéke eléri a 100%-ot, ami azt jelenti, hogy a lemezhatárzónában a két lemez nem mozog egymáshoz képest, megállni látszik az alábukó folyamat, feszültség halmozódik fel. Minél tovább tart ez, annál nagyobb rengésre lehet számítani. 

Az összetapadó kőzetfelületek viselkedéséről és a blokkolódás kialakulásáról két elképzelés van érvényben. A mennyiségi elmélet hívei szerint a felületek ilyenkor egyre több ponton kerülnek kapcsolatba, nő az érintkező felület nagysága. A minőségi elképzelés alapján kémiai kötések alakulnak ki a két felület között, és ez erősíti az összetapadás mértékét. Mindkét elméletet nehéz bizonyítani, hiszen ezek a folyamatok általában a földfelszín mélyén történnek.

Robert Carpick és munkatársai a Pennsylvaniai Egyetemről atomerő mikroszkóp segítségével próbáltak fényt deríteni a jelenségre. Ehhez egy kovatűt (szilícium-dioxid) húztak végig egy kovafelületen, ezzel modellezve a kőzetmozgást. A súrlódási erő a tű és a felület között logaritmikusan nőtt az idő függvényében, ahogy ezt makroszkopikusan is megfigyelték már. A kutatók ezek után gyémánt- és grafitfelületen is végighúzták a kovatűt. Ezek az anyagok kémiailag közömbösek, azaz nagyon nehezen alakítanak ki kötéseket a szilícium-dioxiddal, így bármilyen megfigyelt súrlódásnövekedés az összeérő felületekben bekövetkezett mennyiségi változás eredménye.

Az eredmények meggyőzőek: a gyémánt és a grafit esetében alig figyeltek meg növekedést a súrlódási erőben, ami azt jelenti, hogy nincs szó egyre nagyobb érintkező felületekről. A kova-kova felületpároson megfigyelt súrlódási növekedés pedig minden bizonnyal a kialakuló kémiai kötések eredménye. A kémiai kötések elmélete tehát bizonyítottan működik mikroszkopikus méretekben, de hogy a természetben, valós méretekben pontosan milyen erők játszanak szerepet a földrengés kialakulásában, arról még csak elképzeléseink vannak.

Úgy tűnik, hogy kémiailag kompatibilis felületek esetében a kémiai kötések kialakulása a nagyobb jelentőségű, de ettől még nem szabad elvetnünk a mennyiségi elméletet sem. Valószínűleg mindkét jelenség szerepet játszik a folyamatokban, és a súrlódó kőzetek minőségétől függ, hogy melyik érvényesül erőteljesebben, nyilatkozta az eredményekkel kapcsolatban Jay Fineberg, izraeli fizikus.

Carpick is egyetért azzal, hogy a kémiai kötődés nem lehet az egyetlen összetevő. Makroszkóposan sokkal bonyolultabb a súrlódó felületek vizsgálata, sokkal több tényező játszik szerepet. A kísérlettel nem a mennyiségi elméletet akartuk cáfolni, hanem a minőségi létjogosultságát akartuk bizonyítani, ahogy ez sikerült is, mondja. Következő lépésként nagyobb nyomáson és hőmérsékleten fogják elvégezni a kísérleteket, megvizsgálva az extrém körülmények között fellépő erőhatásokat.

További olvasnivaló a földrengésekről általában és a márciusi japán földmozgásokról:

Dr. Grenerczy Gyula: Kéregmozgás a rengés előtt és alatt, a felszínen és a mélyben űrgeodéziai mérések alapján 

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward