Các nhà khoa học mới đây đã công bố nghiên cứu về lịch sử dựa trên phương pháp định tuổi vũ trụ 36Cl tại chỗ đối với ba đứt gãy ở phía nam dãy núi Apennines, Ý. Trong khu vực này, biến dạng tổng thể được điều chỉnh bởi một số lượng nhỏ các đứt gãy nằm đối diện nhau. Các nhà khoa học nghiên cứu tốc độ biến dạng trên các đứt gãy riêng lẻ thay đổi theo thời gian trong hệ thống đứt gãy. Kết quả 36Cl xác nhận rằng các đứt gãy San Gregorio Magno, Auletta và Vallo di Diano đã hoạt động trong kỷ Holocen, với mỗi đứt gãy biểu hiện các giai đoạn xen kẽ tương đối nhanh và chậm, hoặc thậm chí không có. Trong các giai đoạn trượt nhanh, kéo dài vài thiên niên kỷ, các đứt gãy tích tụ tới ∼5 m. Các biến động trong tốc độ trượt cho thấy sự di chuyển hoạt động giữa các đứt gãy. Những biến động như vậy có hậu quả đối với quá trình tiến hóa kiến tạo và lưu biến vỏ trái đất, đặc biệt là đối với việc ước tính nguy cơ địa chất gây ra sự không chắc chắn trong tính toán xác suất động đất.
Việc xác định các mô hình hoạt động địa chấn dài hạn đóng vai trò quan trọng để hiểu cách các hệ thống đứt gãy phát triển, cũng như để ước tính khả năng xảy ra động đất trong tương lai. Nhưng hồ sơ địa chấn chỉ có niên đại từ hàng trăm năm trước, nhiều nhất là 1.000 năm, không đủ lâu để hiểu đầy đủ về lịch sử của bất kỳ đứt gãy nào. Hơn nữa, vì các đứt gãy có thể trải qua thời gian hoạt động mạnh xen kẽ với thời gian yên tĩnh kéo dài hàng thiên niên kỷ, nên dự báo địa chấn ngoại suy từ khoảng thời gian ngắn có thể đánh giá quá cao hoặc đánh giá quá thấp tốc độ hoạt động của đứt gãy. Một phương pháp để nghiên cứu hoạt động địa chấn dài hạn trên đứt gãy, phương pháp định tuổi vũ trụ sử dụng Clo-36 (36Cl) để khôi phục lịch sử có thể kéo dài hơn 10.000 năm. Khi trượt dọc theo đứt gãy dần dần làm lộ đá, bức xạ vũ trụ tương tác với đá cacbonat trên bề mặt đứt gãy để tạo thành các nguyên tử 36Cl, đồng vị của clo. Nồng độ của đồng vị này cho biết khoảng thời gian các loại đá khác nhau bị lộ ra, đại diện cho thời điểm xảy ra động đất.
Phương pháp định tuổi vũ trụ 36Cl đánh giá hoạt động địa chấn trong hàng thiên niên kỷ trên ba đứt gãy ở dãy núi Apennines phía nam của Ý, nơi xảy ra một số trận động đất mạnh nhất nước Ý. Sau đó, các nhà khoa học so sánh dữ liệu với các ước tính địa chấn cổ khác có được từ việc đào rãnh dọc theo một đứt gãy và theo dõi các dấu hiệu để đo độ dịch chuyển của nó. Các nhà nghiên cứu cũng tính toán tốc độ trượt và xác suất động đất hàng năm liên quan, phát hiện ra rằng cả ba đứt gãy đều trải qua các giai đoạn hoạt động địa chấn cao và trạng thái ngủ đông trong 30.000 năm qua và ước tính về hoạt động động đất từ việc đào rãnh nhìn chung phù hợp với ước tính có được từ phương pháp định tuổi 36Cl.
Việc định lượng lịch sử cổ địa chấn của các đứt gãy là điều cần thiết để phân tích nguy cơ động đất và có thể cung cấp thông tin về cơ chế vật lý cho các tương tác đứt gãy trong nhiều chu kỳ động đất. Hiểu biết về hoạt động của các đứt gãy có thể được suy ra thông qua các hồ sơ lịch sử và phân tích cổ địa chấn học. Tuy nhiên, các hồ sơ lịch sử chỉ có niên đại từ vài thế kỷ trước hoặc nhiều nhất là một nghìn năm. Đào rãnh cổ địa chấn truyền thống có thể kéo dài hồ sơ trượt ngược lại hàng nghìn năm, khoảng thời gian có thể không chứa đủ thông tin để mô tả đầy đủ tốc độ trượt dài hạn bao gồm nhiều chu kỳ địa chấn. Điều này đặc biệt đáng quan ngại vì hoạt động động đất được biết là tập trung theo thời gian, theo đó nhiều trận động đất đứt gãy bề mặt đã được ghi nhận xảy ra theo từng đợt trong thời gian tương đối ngắn, sau đó là các giai đoạn hoạt động thấp hoặc không có hoạt động. Các nghiên cứu trước đây ghi lại hành vi này đối với các hệ thống đứt gãy thông thường đã tập trung vào các hệ thống đứt gãy có hình học tương đối phức tạp bao gồm nhiều đứt gãy song song theo phương ngang. Câu hỏi đặt ra là các hệ thống đứt gãy cục bộ hơn, với ít đứt gãy theo phương ngang, hoạt động như thế nào trong nhiều thiên niên kỷ.
Trong khoảng thời gian ngắn hơn (hàng chục đến hàng trăm năm), người ta đã chỉ ra rằng hướng, số lượng và hình học của các đứt gãy quyết định hành vi hình học cụ thể trong quá trình tiến hóa ứng suất liên quan đến sự tái diễn của động đất, theo đó độ phức tạp của hình học hệ thống đứt gãy có thể kiểm soát cách phân bố động đất trong không gian và thời gian. Các nhà khoa học nghiên cứu dãy núi Apennines phía Nam, Ý, vì khu vực này có đặc trưng hình học đơn giản, với số lượng nhỏ các đứt gãy theo phương ngang hoặc một đứt gãy duy nhất chứa đựng tất cả các biến dạng theo phương ngang. Dữ liệu có sẵn về tốc độ hoạt động của đứt gãy ở dãy núi Apennines phía Nam chủ yếu dựa trên các phân tích cổ địa chấn, bao gồm khoảng thời gian kéo dài vài thiên niên kỷ, cộng với các kết quả trắc địa theo thập kỷ. Tuy nhiên, cổ địa chấn học cho thấy các khoảng thời gian tái phát động đất trung bình là khoảng hàng trăm đến hàng nghìn năm (ví dụ, đứt gãy Caggiano: 1.600 năm; đứt gãy Irpinia: 300 năm; 1.684–3.140 năm; đứt gãy Val d’Agri: 2.500 năm; đứt gãy Bắc Matese: 1.700 năm và dữ liệu chỉ bao phủ một vài thiên niên kỷ, do đó, kiến thức về tốc độ hoạt động trong nhiều chu kỳ địa chấn còn hạn chế. Phương pháp xác định niên đại vũ trụ 36Cl cho phép phục hồi các lịch sử trượt dài hơn từ các đứt gãy thông thường, cung cấp thông tin về những thay đổi tốc độ trượt theo thang thời gian kéo dài hàng nghìn năm.
Sử dụng phương pháp định tuổi vũ trụ 36Cl của các vách đứt gãy được khai quật về mặt kiến tạo, các nhà khoa học nghiên cứu lịch sử trượt kéo dài nhiều thiên niên kỷ của ba đứt gãy thuận nằm gần dọc theo hướng trượt ở dãy núi Apennines phía Nam của Ý: các đứt gãy San Gregorio Magno, Auletta và Vallo di Diano. Kết quả làm nổi bật hành vi theo từng đợt trên các đứt gãy này, với các cụm động đất xen kẽ và các giai đoạn tĩnh lặng. Các đứt gãy dài khoảng 35 km, nhưng các giai đoạn trượt nhanh kéo dài vài thiên niên kỷ thể hiện độ trượt lên tới 4–5 m, ngụ ý các cụm thời gian của động đất đứt gãy bề mặt. Hơn nữa, các nhà khoa học nhận ra hoạt động lệch pha trên các đứt gãy Auletta và Vallo di Diano và giải thích hành vi này có thể được thúc đẩy bởi hình học và hướng của chúng. Các kết quả được trình bày là dữ liệu đầu tiên về lịch sử địa chấn kéo dài nhiều thiên niên kỷ của các đứt gãy đang hoạt động ở Nam Apennines, một trong những khu vực có nguy cơ động đất cao nhất ở Ý, và cung cấp thông tin chi tiết về sự hiểu biết của chúng ta về tương tác đứt gãy và ứng dụng của nó vào đánh giá nguy cơ động đất dựa trên đứt gãy.
Từ khóa: đồng vị;
– CMD –
