U wybrzeży kanadyjskiej wyspy Vancouver dzieje się coś niezwykłego. Pod powierzchnią oceanu rozgrywa się geologiczny spektakl, który naukowcy z Louisiana State University właśnie uchwycili w bezprecedensowych szczegółach. Chodzi o rozpad strefy subdukcji, gdzie potężne płyty tektoniczne Juan de Fuca i Explorer zanurzają się pod płytę północnoamerykańską. To nie abstrakcyjny proces z podręczników, ale coś, co dzieje się na naszych oczach i może zmienić sposób, w jaki postrzegamy ewolucję Ziemi.
Strefa subdukcji się rozpada, ale to nie znaczy, że nie będzie trzęsień ziemi
Dotychczas naukowcy mogli jedynie teoretyzować, jak wyglądają ostatnie etapy życia płyty tektonicznej. Dziś, dzięki nowoczesnym metodom obrazowania sejsmicznego, po raz pierwszy udało się zaobserwować ten proces z niezwykłą precyzją. To odkrycie rzuca nowe światło nie tylko na geologiczną przeszłość naszej planety, ale również stawia ważne pytania dotyczące przyszłego ryzyka sejsmicznego w regionie Północno-Zachodniego Pacyfiku.
Czytaj też: Co się dzieje na dnie Pacyfiku? Powolne rozrywanie płyty tektonicznej
Rozpad strefy subdukcji nie przypomina gwałtownego kataklizmu, ale raczej powolne, systematyczne pękanie. Proces ten zachodzi stopniowo, fragment po fragmencie, tworząc mniejsze mikropłyty i nowe granice tektoniczne. Brandon Shuck, główny autor badania opublikowanego w Science Advances, porównuje ten mechanizm do pociągu – rozpoczęcie subdukcji wymaga ogromnego wysiłku, podobnie jak wprawienie w ruch ciężkiego składu. Gdy jednak płyta już ruszy, staje się praktycznie nie do zatrzymania i z ogromną siłą pędzi w dół.
Kluczową rolę w tym procesie odgrywa Strefa Uskoku Nootka (NFZ), która działa jak naturalne nożyce przecinające płytę prostopadle do kierunku rozrywania. Ten transformacyjny uskok powstał ok. 4 milionów lat temu i stopniowo przekształcił się w dojrzałą granicę, która oddzieliła mikropłytę Explorer od jej większej sąsiadki. Współczesne pomiary geodezyjne pokazują wyraźną różnicę w tempie konwergencji – płyta Explorer przemieszcza się z prędkością zaledwie ok. 2 cm rocznie, podczas gdy sąsiednia płyta Juan de Fuca wciąż nurkuje z prędkością przekraczającą 4 cm rocznie. Ta dysproporcja stanowi mocny dowód na postępujące odsprzęganie się Explorera.
Obrazowanie sejsmiczne ujawniło spektakularne szczegóły tego zjawiska. Zespół badawczy zaobserwował masywne przesunięcie, w którym płyta opadła o ok. 5 km. Aktywny uskok o długości 75 km przecina płytę oceaniczną, tworząc wyraźną linię sejsmiczności sięgającą od szczytu skorupy do głębokości ok. 40 km. Co ciekawe, pęknięcie płyty Explorer jest bardziej zaawansowane niż to w płycie Juan de Fuca – jest ostrzejsze, bardziej strome, z koncentracją aktywności sejsmicznej wokół głównego uskoku. Z kolei pęknięcie Juan de Fuca wykazuje stopniowe zginanie i bardziej rozproszoną aktywność, co wskazuje na wcześniejszy etap rozpadu.
Przełom w obserwacjach był możliwy dzięki eksperymentowi CASIE21 przeprowadzonemu w 2021 r. Podczas 41-dniowego rejsu badawczego naukowcy wykorzystali sejsmiczne obrazowanie refleksyjne – technikę przypominającą ultrasonografię, tyle że stosowaną do badania wnętrza Ziemi. Projekt finansowany przez National Science Foundation zgromadził niezwykle szczegółowe dane, które w połączeniu z zapisami trzęsień ziemi pozwoliły uchwycić strefę subdukcji w trakcie jej rozpadu. To pierwszy raz, kiedy naukowcy dysponują tak wyraźnym obrazem umierającej płyty tektonicznej.
Dane ujawniły nie tylko same pęknięcia, ale także ich złożoną strukturę. Obie płyty podsuwają się pod zewnętrzny pryzm akrecyjny pod bardzo płaskim kątem – od ok. 3-6 stopni. W odległości 30-40 km za frontem deformacji zaobserwowano dramatyczny spadek wysokości zarówno na szczycie skorupy, jak i na granicy Moho. Odkrycie w Cascadii pomaga wyjaśnić wiele tajemniczych cech zachowanych w geologicznej historii Ziemi, takich jak skamieniałe mikropłyty obserwowane u wybrzeży Baja California – rozbite pozostałości niegdyś masywnej płyty Farallon.
Zakończenie subdukcji w Cascadii spowoduje boczne skrócenie strefy o ok. 75 km, co stanowi 1/12 jej całkowitej długości. Proces ten doprowadzi także do powstania okien płytowych, przez które gorący płaszcz będzie mógł zbliżyć się do powierzchni. To wyjaśnia nietypowe wybuchy aktywności wulkanicznej obserwowane w różnych okresach historii Ziemi.