Một hồ chứa nước khổng lồ đã được phát hiện dưới biển gần New Zealand, có thể giúp mọi người hiểu được cơ chế của các trận động đất trượt chậm và hoạt động kiến tạo. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra lượng nước có giá trị bằng đại dương bị chôn sâu trong trầm tích và đá của một cao nguyên núi lửa đã mất nằm sâu trong lớp vỏ Trái đất. Hình ảnh địa chấn ba chiều cho thấy vùng nước nằm cách bờ biển New Zealand hai dặm dưới đáy biển có thể đang ngăn chặn một đứt gãy địa chấn lớn ở Đảo Bắc của New Zealand.

Một thiết bị chụp ảnh địa chấn được kéo phía sau tàu nghiên cứu trong quá trình khảo sát vùng hút chìm Hikurangji ở New Zealand. Được dẫn dắt bởi Viện Địa vật lý Đại học Texas, cuộc khảo sát đã phát hiện ra một hồ chứa nước cổ rộng lớn bị chôn vùi hàng dặm dưới đáy đại dương. Nguồn hình ảnh: Viện Vật lý địa cầu của Đại học Texas/Adrien Arnulf

Động đất và nước trượt chậm

Đứt gãy này được biết đến là nguyên nhân tạo ra các trận động đất chuyển động chậm, được gọi là động đất trượt chậm. Những trận động đất này giải phóng áp lực kiến ​​tạo bị dồn nén trong nhiều ngày hoặc nhiều tuần và thân thiện với môi trường. Các nhà khoa học muốn biết tại sao một số đứt gãy nhất định lại xảy ra những trận động đất như vậy thường xuyên hơn những đứt gãy khác.

Nhiều trận động đất trượt chậm được cho là có liên quan đến nước ngầm. Tuy nhiên, cho đến nay, không có bằng chứng địa chất trực tiếp nào cho thấy sự tồn tại của một hồ chứa lớn như vậy ở đứt gãy đặc biệt này ở New Zealand.

Cao nguyên Hikurangi là tàn tích còn sót lại của chuỗi phun trào núi lửa hoành tráng ở Thái Bình Dương 125 triệu năm trước. Một cuộc khảo sát địa chấn gần đây (hình chữ nhật màu đỏ) do Viện Địa vật lý Đại học Texas thực hiện đã chụp lại hình ảnh cao nguyên đi xuống vùng hút chìm Hikurangji của New Zealand (đường màu đỏ). Tác giả đầu tiên của nghiên cứu, Andrew Gase, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Viện Địa vật lý Đại học Texas (UTIG), cho biết: "Chúng tôi chưa thể nhìn đủ sâu để biết chính xác tác động của đường đứt gãy này là gì, nhưng chúng tôi có thể thấy rằng lượng nước chìm ở đây thực sự cao hơn nhiều so với bình thường".

Nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Science Advances, được hoàn thành trên một hành trình địa chấn và khoan đại dương khoa học do các nhà nghiên cứu UTIG dẫn đầu.

Tìm kiếm sự hiểu biết sâu sắc hơn

Gas hiện là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Western Washington. Ông đã kêu gọi khoan sâu hơn để tìm ra nơi nước kết thúc để các nhà nghiên cứu có thể xác định liệu nó có ảnh hưởng đến áp suất xung quanh vết nứt hay không -- ông nói, thông tin quan trọng có thể giúp dẫn đến nhiều vấn đề hơn sự hiểu biết chính xác về trận động đất lớn.

Nguồn gốc của Hồ chứa

Địa điểm nơi các nhà nghiên cứu tìm thấy nước là một phần của khu vực núi lửa khổng lồ được hình thành khi dòng dung nham ở Thái Bình Dương có kích thước tương đương Hoa Kỳ phun trào qua bề mặt Trái đất cách đây 125 triệu năm. Sự kiện này là một trong những vụ phun trào núi lửa lớn nhất được biết đến trên Trái đất và kéo dài hàng triệu năm.

Gas đã sử dụng quét địa chấn để xây dựng hình ảnh ba chiều về một cao nguyên núi lửa cổ đại, trong đó ông nhìn thấy các lớp trầm tích dày bao quanh các ngọn núi lửa bị chôn vùi. Các cộng tác viên UTIG của ông đã tiến hành thí nghiệm trong phòng thí nghiệm trên các mẫu lõi khoan đá núi lửa và phát hiện ra rằng nước chiếm gần một nửa thể tích của đá núi lửa.

Hình ảnh địa chấn của Cao nguyên Hikurangi tiết lộ chi tiết về bên trong Trái đất và thành phần của nó. Lớp màu xanh lam bên dưới đường màu vàng cho thấy nước bị chôn vùi trong đá. Các nhà nghiên cứu tại Viện Địa vật lý Đại học Texas tin rằng lượng nước này có thể làm giảm các trận động đất ở vùng hút chìm Higurangi gần đó. Nguồn: Andrew Gase

Ông nói: “Vỏ đại dương bình thường sẽ chứa ít nước hơn nhiều khi nó đạt đến khoảng 7 triệu hoặc 10 triệu năm tuổi”. "Lớp vỏ đại dương trong kết quả quét địa chấn già hơn bình thường gấp 10 lần nhưng vẫn ẩm ướt hơn nhiều."

Gas suy đoán rằng các vùng biển nông do các vụ phun trào núi lửa đã bào mòn một số núi lửa thành đá xốp, rời rạc, hoạt động như một tầng chứa nước để trữ nước khi chúng bị chôn vùi. Theo thời gian, những tảng đá và mảnh đá biến thành đất sét, giữ lại nhiều nước hơn.

Tác động đến việc hiểu về động đất

Khám phá này rất quan trọng vì các nhà khoa học tin rằng áp suất nước ngầm có thể là yếu tố chính tạo ra điều kiện giải phóng ứng suất kiến ​​tạo thông qua các trận động đất trượt chậm. Điều này thường xảy ra khi các trầm tích giàu nước bị chôn vùi bởi các đứt gãy, giữ nước dưới lòng đất. Tuy nhiên, có rất ít trầm tích biển điển hình như vậy ở đứt gãy New Zealand. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu tin rằng những ngọn núi lửa cổ xưa và đá biến đổi - hiện là đất sét - đã mang theo một lượng lớn nước khi chúng bị các đứt gãy nuốt chửng.

UTIG Giám đốc Demian Saffer là một trong những đồng tác giả của nghiên cứu và là đồng nhà khoa học chính của sứ mệnh khoan khoa học.

"Điều này minh họa rất rõ ràng mối tương quan giữa chất lỏng và cách các đứt gãy kiến ​​tạo di chuyển, bao gồm cả hành vi địa chấn. Đây là điều chúng tôi đã suy ra từ các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và được dự đoán bởi một số mô phỏng máy tính, nhưng có rất ít thí nghiệm thực địa rõ ràng kiểm tra điều này ở quy mô của các mảng kiến ​​tạo", ông nói.