Σεισμοί και η ισχύς του φλοιού στην Ταϊβάν
Η ισχύς του φλοιού διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον έλεγχο του μεγέθους και του χρόνου επανάληψης των σεισμών, καθώς και στην εξέλιξη της τεκτονικής πλακών και της οικοδόμησης βουνών στη γεωλογική χρονική κλίμακα. Με έναν πρόσφατα αναπτυγμένο αλγόριθμο, μπορέσαμε να διερευνήσουμε την εξέλιξη της αντοχής των πετρωμάτων στον κάτω φλοιό κάτω από την ορογενετική ζώνη της Ταϊβάν, ποσοτικοποιημένη από το ιξώδες τους. Εάν τα πετρώματα έχουν χαμηλό ιξώδες, σημαίνει ότι είναι αδύναμα και μπορούν εύκολα να παραμορφωθούν. Αντίθετα, το υψηλό ιξώδες σημαίνει ότι είναι ισχυρά και άκαμπτα.
Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήσαμε δεδομένα 14 ετών του Παγκόσμιου Συστήματος Εντοπισμού Θέσης (GPS) μετά τον σεισμό Chi-Chi που έπληξε την κεντρική Ταϊβάν με μέγεθος 7,6 το 1999 για να απεικονίσουμε άμεσα το ιξώδες στον κάτω φλοιό. Η προσέγγισή μας μας επέτρεψε να εξερευνήσουμε το ιξώδες των πετρωμάτων στις φυσικές τους ρυθμίσεις και να διερευνήσουμε πώς κατανεμήθηκε και ποίκιλε κατά τη διάρκεια της χρονικής περιόδου των 14 ετών μετά τον σεισμό.
Το ιξώδες των πετρωμάτων προκύπτει από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ πολλών φυσικών συνθηκών όπως το στρες, η σύνθεση των πετρωμάτων, το μέγεθος των κόκκων, η περιεκτικότητα σε νερό, η περιοριστική πίεση και η θερμοκρασία. Παρά τις διαφορετικές κλίμακες μεταξύ εργαστηριακών και τεκτονικών πλακών, βρήκαμε ευρεία συμφωνία μεταξύ των μοντέλων μας και εκείνων που τεκμηριώθηκαν από πειράματα βράχου. Η σύγκριση της χρονικής εξέλιξης του ιξώδους στον κάτω φλοιό με διάφορα θεωρητικά μοντέλα και εργαστηριακά πειράματα παρείχε πληροφορίες για την τεκτονική εξέλιξη της Ταϊβάν.
Η ευρεία συμφωνία που ανακαλύψαμε μας ενθαρρύνει περαιτέρω να διερευνήσουμε το εύλογο εύρος θερμοκρασιών και θερμικών κλίσεων στην Ταϊβάν. Οι υψηλές θερμικές κλίσεις υποδηλώνουν το χαμηλό ιξώδες του κατώτερου φλοιού μαζί με την απουσία σεισμών, μειώνοντας τον ενεργειακό προϋπολογισμό του ορεινού κτιρίου.
Με την ενσωμάτωση των εργαστηριακών δεδομένων, τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι η θερμοκρασία κάτω από την Κεντρική Οροσειρά και την Παράκτια Πεδιάδα της Ταϊβάν κυμαίνεται από 437°C έως 530°C και 423°C έως 557°C, αντίστοιχα. Αυτά τα αποτελέσματα γενικά συμφωνούν με τη σεισμικότητα στην Ταϊβάν και υποδεικνύουν μια αύξηση προς τα ανατολικά των σημερινών θερμικών κλίσεων από 19,5±2,5°C/km στην παράκτια πεδιάδα σε 32±3°C/km στην κεντρική περιοχή.
Το μοντέλο μας συνδυάζει γεωδαιτικές παρατηρήσεις, σεισμικότητα και θερμική δομή στην ορογενετική ζώνη της Ταϊβάν. Η υψηλή ροή θερμότητας, ο παχύτερος φλοιός και η απουσία βαθέων σεισμών είναι, επομένως, συνέπεια ενός ασθενούς χαμηλότερου φλοιού κάτω από την Κεντρική Οροσειρά. Αυτό διευκολύνει τη μείωση του φλοιού και την κατασκευή της οροσειράς κατά την ορογένεση της Ταϊβάν. Τα αποτελέσματά μας μπορούν να παρέχουν πολύτιμους περιορισμούς στη γεωδυναμική μελέτη του ορεινού κτηρίου στην ορογενετική ζώνη της Ταϊβάν.
Ενώ τα μοντέλα μας είναι συμβατά με εργαστηριακά πειράματα σε σταθερή κατάσταση, τα αποτελέσματά μας τονίζουν τον ρόλο της παροδικής παραμόρφωσης κατά την πρώιμη μετασεισμική παραμόρφωση. Στο μέλλον, η παροδική συμπεριφορά του κατώτερου φλοιού μπορεί να ενσωματωθεί σε γεωδυναμικά μοντέλα της ορογένεσης της Ταϊβάν για να ενσωματωθεί η βραχυπρόθεσμη επίδραση του σεισμικού κύκλου.
Τα 14 χρόνια παρατηρήσεων GPS μετά τον σεισμό Τσι-Τσι του 1999 φωτίζουν τη δύναμη των πετρωμάτων στον κατώτερο φλοιό κάτω από την ορογενετική ζώνη της Ταϊβάν. Η μελέτη μας καταδεικνύει τη δυνατότητα των γεωδαιτικών επιφανειακών παρατηρήσεων να έχουν πρόσβαση στις ιδιότητες των πετρωμάτων στις φυσικές τεκτονικές τους ρυθμίσεις και είναι εφαρμόσιμη σε κάθε περιοχή που υπέστη μεγάλο σεισμό με επαρκή κάλυψη σταθμού.
