Прогноз землетрясений — это одна из важнейших задач, стоящих перед сейсмологией. Если найти способ предсказывать сейсмическое событие хотя за час до его начала, можно спасти человеческие жизни и снизить риск разрушений. В нашем сегодняшнем обзоре мы расскажем о двух различных способах предсказания землетрясений, предложенных учеными в последнее время.
Необычный способ предложили ученые из Московского физико-технического института и Института динамики геосфер РАН. Они провели лабораторные исследования, которые показали, что перед землетрясением в потенциально опасной зоне существенно меняются характеристики сейсмического шума, вызываемого деформацией блоков земной коры на участке разлома, на котором может произойти сейсмособытие. Для имитации процессов использовались гранитные блоки, между которыми находились различные заполнители (например, кварцевый песок или смесь песка с глиной). Прикладываемые к верхнему блоку усилия заставляли его двигаться рывками, при записи низкочастотных колебаний обнаружилось возникновение характерных пиков, при этом перед самим сдвигом частота их заметно снижается.
а) Схема опытной установки: гранитный блок массой в полкилограмма перемещался по поверхности гранитного стержня 10х10х250см, а установленный в торце стержня динамик создавал аналог сейсмических колебаний, распространяющихся в земной коре. b) На графиках видно, что блок двигался периодическими рывками, и это происходило при достижении критического значения механического напряжения. Разные линии соответствуют разным условиям опыта: контакт между гранитным блоком и стержнем мог быть заполнен как кварцевым песком, так и смесью песка с глиной (источник: https://mipt.ru/news/shyepot_zemli_rasskazal_uchyenym_o_priblizhayushchemsya_zemletryasenii )
«Обнаруженные нами закономерности указывают на то, что переход разлома в состояние готовности к сейсмическому толчку можно обнаружить, анализируя спектр фонового шума. Выявление колебаний, возникающих вблизи разлома, и слежение за их изменением могут стать новым полезным методом наблюдения за разломами в режиме реального времени», — говорит Алексей Остапчук, сотрудник кафедры теоретической и экспериментальной физики геосистем МФТИ и Института динамики геосфер РАН и один из авторов статьи, опубликованной в журнале Scientific Reports в июле этого года. Надо надеяться, что полевые исследования подтвердят данные, опубликованные российскими учеными и люди наконец получат надежный инструмент прогнозирования землетрясений.
Если российские ученые предлагают, пусть пока и теоретический, метод глобального предсказания землетрясений, то новозеландские геологи из Университета Виктории в Веллингтоне рассматривают конкретный случай прогноза для меганадвига на границе Тихоокеанской и Австралийской тектонических плит. Два года назад 14 ноября 2016 года сильное землетрясение произошло в районе города Кайкура. Катастрофа привела к сильным разрушениям и изменила очертания обоих островов. Потенциальная сейсмоопасность региона и его геологическое положение заставляют постоянно искать новые способы предсказания следующего сильного землетрясения. Поэтому исследователи изучили данные глобальной системы позиционирования (GPS) за 20 лет, предшествовавших землетрясению Кайкура, и выяснили, что причиной подобных катастроф являются не многочисленные разломы, выходящие на поверхность в районе пролива, а меганадвиг разделяющий две плиты. На глубине 30 километров и глубже движение плит по этому надвигу происходит постоянно и свободно, но выше разлом зафиксирован на месте. В результате напряжение в приповерхностном слое накапливается и в какой-то момент высвобождается в виде резкой подвижки и возникновения новых относительно небольших разломов.
«Мы обнаружили, что измеренные подвижки грунтов были вызваны проскальзыванием только на одном крупном разломе, разделяющем 2 тектонические плиты, которые лежат под Новой Зеландией. Этот крупный разлом, называющийся меганадвиг, проходит под большей частью Новой Зеландии и выходит на поверхность только на шельфе», — объясняет в интервью порталу Phys.org геофизик, адъюнкт-профессор Университета Виктории в Веллингтоне Симон Лемб (Simon Lamb). — «Землетрясение Кайкура инициировало сложную схему перемещения по разломам, в значительной степени разрушившую ландшафт и вызвавшую каскад землетрясений на 20 или более разломах. Изученные нами данные показали сильную связь между схемой разрушения и блокированием нижележащего меганадвига до землетрясения и движением во время самого землетрясения. Разрушения, вызванные землетрясением Кайкура, расположены параллельно зоне блокировки меганадвига, но идут поперек многих крупных разломов на поверхности этой площади, что и показывает сильную привязку скорее к меганадвигу, а не к любому отдельному разлому».
Линии блокирования (толстая красная линия) отделяют свободно скользящие (светло-коричневая область) от заблокированных (голубая область) частей меганадвига и разделяются на юго-западном краю субдуцирующей океанической плиты (переход между субдуцирующей океанической и континентальной Тихоокеанской плитой показан светло-зеленым). И линия блокирования, и зона разрыва землетрясения Кайкура 2016 года (Mw7.8) пересекают крупные разломы земной коры (источник: https://www.nature.com/articles/s41561-018-0230-5/figures/4 )
По мнению исследователей, опубликовавших результаты своей работы в журнале Nature Geoscience в октябре 2018 года, более точный прогноз новых землетрясений на этом меганадвиге возможен при постоянном наблюдении за его поведением, что технически гораздо проще отслеживания многочисленных разломов на поверхности.
Надо отметить, что катастрофическое событие до сих пор влияет на ландшафт и очертания островов Новой Зеландии. Об этом со ссылкой на геологов GNS Science сообщает портал Phys.org во вторую годовщину землетрясения. Во время сейсмособытия 2016 года пролив между ними сузился на 2 метра, но на этом процесс не остановился: с тех пор Южный остров приблизился к Северному еще на 35 сантиметров. При ширине пролива в 50 километров величина, конечно, незначительная, но это показывает, что движение плит не остановилось даже на поверхности и возможно повторение катастрофы.
Информационная служба ВСЕГЕИ
Источники: https://mipt.ru/news/shyepot_zemli_rasskazal_uchyenym_o_priblizhayushchemsya_zemletryasenii,
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28976-9,
https://www.nature.com/articles/s41561-018-0230-5,
https://phys.org/news/2018-10-kaikoura-earthquake-approach.html
и https://phys.org/news/2018-11-huge-quake-edges-zealand-islands.html
