Archwilio cineteg y cylch seismig

Mae ymchwil ddiweddar gan Ysgol Gwyddorau’r Ddaear a’r Amgylchedd yn edrych ar y rôl y gallai smentiad cwarts ei chwarae wrth wella namau, proses y credir ei bod yn dylanwadu ar amseriad, lleoliad, ac egni daeargrynfeydd y dyfodol.

Yn ystod daeargryn, mae cryfder nam yn gostwng yn ddramatig ac yn syth. Wedi hynny mae'r nam yn adennill ei gryfder, ond nid oes dealltwriaeth dda o gyflymder a mecanwaith y broses wella. Cyfeirir at adennill cryfder y nam rhwng daeargrynfeydd i fod fel yr oedd cyn y methiant (boed yn rhannol neu'n llawn) fel gwella namau. Mae union fecanweithiau gwella namau, yn ogystal â maintioli eu heffeithiau a chyfnodau amser y broses, yn destun trafodaeth fywiog yn y gymuned mecaneg daeargrynfeydd.

Ceir consensws ei bod yn debygol fod mecanweithiau ffisegol a chemegol yn chwarae rôl, a bod cyfraniad perthynol gwahanol fecanweithiau bron yn sicr yn amrywio gyda thymheredd, pwysedd a chemeg swmp y system (h.y. cyfansoddiad a nodweddion creigiau a hylifau lleol o fewn parth y nam) ar ddyfnderoedd gwahanol o fewn y gramen sy'n cynhyrchu'r daeargryn.

Mae ymchwil gan Dr Ake Fagereng o Brifysgol Caerdydd a Randolph T. Williams o Brifysgol Wisconsin yn ystyried a all smentiad cwarts yn ystod rhyngweithiadau hylif-cwarts hwyluso gwella namau.

Mewn parthau namau a ddatgladdwyd yn agos i sail y gramen sy’n cynhyrchu daeargrynfeydd (h.y. 10 i 15 cilomedr mewn cramen gyfandirol ond yn ddyfnach mewn parthau tansugno), caiff toriadau a chraciau'n gysylltiedig â llithriadau eu selio gyda smentiau cwarts, a ffurfir o hylifau oddi mewn i barth y nam, neu sy'n llifo drwyddo. Mae'r arsylwad hwn wedi arwain at y casgliad cyffredin bod gan smentiad cwarts reolaeth gref dros wella namau.

Er nad oes dadl ynghylch cyffredinedd smentiau cwarts a'r hyn a gesglir am adfer cryfder mewn parthau namau, mae'r cysylltiad rhwng smentiad cwarts a'r cylch seismig yn awgrymu y ceir cyfnod penodol o amser y mae'r broses yn gweithio ynddo. Yn fwy penodol, rhaid i lefel ddigonol o smentiau cwarts dyfu rhwng daeargrynfeydd olynol er mwyn i smentiad cwarts gael effaith ar y cylch seismig. Mae'r gymuned mecaneg daeargrynfeydd wedi dadlau y gallai amrywiaeth o wahanol fecanweithiau sy’n benodol i barthau namau alluogi smentiad cwarts helaeth a gwella cysylltiedig dros gyfnodau mor fyr o amser, ond prin yw'r rhai sydd wedi'u dadansoddi'n fanwl.

Yn yr adolygiad beirniadol a dadansoddiad damcaniaethol cyntaf o'r mecanweithiau hyn, mae Fagereng a Williams yn adolygu ac yn archwilio amrywiaeth o brosesau y dadleuwyd eu bod yn hwyluso smentiad mor gyflym.

Casgliad eu gwaith yw ei bod yn anodd i gwarts dyfu'n ddigon cyflym i wella namau yn ôl amserlen y cylch daeargrynfeydd mewn llawer o amgylchiadau. Er bod gwella drwy smentiad cwarts yn cael ei grybwyll yn gyffredin, fe'i hesbonnir yn fwyaf rhwydd mewn systemau toriadau â mandylledd isel ar hyd rhyngwynebau namau, tra bo smentiad systemau gwythiennau helaethach mewn parthau namau yn galw am amodau na chânt eu cyflawni'n aml, os yw cysylltiadau empirig sy'n wybyddus ar hyn o bryd yn gywir.

Mae'r ymchwilwyr yn galw am fwy o waith ar ddeall a all twf cwarts neu fecanweithiau amgen esbonio gwella rhwng daeargrynfeydd. Yn benodol, er mwyn ymdrin â'r diffyg cyfyngiadau empirig manwl ar gyfraddau gwaddodiad cwarts a chwmpasu arbrofion synthesis hydrothermol ychwanegol, archwilio cineteg fanwl smentiad cwarts mewn amodau sy'n efelychu'r gramen sy'n cynhyrchu daeargrynfeydd.

Darllenwch y papur llawn, ‘The Role of Quartz Cementation in the Seismic Cycle: A Critical Review’ yn y cyfnodolyn Reviews of Geophysics.