Прорив у сейсмології: учені з'ясували, як взаємодіють мікропоштовхи та великі розриви земної кори

Геологиня з Університету Делаверу Джессіка Воррен зробила вагомий внесок у дослідження, яке наближає науку до кращого розуміння механізмів виникнення землетрусів.

Джерело: phys.org

Розташований уздовж екватора в Тихому океані, між Індонезією та Центральною Америкою, трансформний розлом Гофар є одним із найшвидших на Землі. Він рухається по морському дну зі швидкістю близько 140 міліметрів на рік, що більш ніж у чотири рази швидше за рух розлому Сан-Андреас у Каліфорнії. Професорка наук про Землю в Університету Делаверу Джессіка Воррен порівняла цей процес у геологічному сенсі з рухом швидкісного поїзда поруч зі звичайним приміським потягом на коліях.

Дослідникам відомо, що за останні три десятиліття на лінії розлому Гофар приблизно кожні п’ять-шість років відбувалися землетруси магнітудою 6. Цей об'єкт детально вивчали, оскільки підземні поштовхи стабільно повторюються в одних і тих самих місцях та з однаковою інтенсивністю. Дотепер залишалося невідомим, чому одні ділянки розлому зазнають безлічі дрібних мікропоштовхів перед основним розривом, а потім затихають, тоді як інші залишаються спокійними до великої події, але викликають численні афтершоки після неї. Багатоінституційна група дослідників у журналі Science повідомила, що зони розлому без великих землетрусів насправді діють як гальма у швидкісному автомобілі, контролюючи виникнення потужних сейсмічних подій.

У межах цього дослідження вчені проаналізували дві зони вздовж трансформного розлому Гофар, які, за їхніми словами, зупинили близько 15 землетрусів магнітудою 6 за останні 30 років. Отримані результати доповнять світові знання про поведінку розломів як у морі, так і на суходолі. Внесок Джессіки Воррен полягав у керівництві першими польовими дослідженнями в морі у 2019 році на науково-дослідному судні Атлантіс та інтерпретації результатів протягом усього проєкту. Вона зосередилася на пов'язанні сейсмічних спостережень із тим, як саме гірські породи в розломі руйнуються і деформуються під час землетрусу. Поверхня Землі складається з тектонічних плит, а розлом є тріщиною в земній корі, де дві частини плити намагаються рухатися і часом раптово зміщуються.

Геонауковці прагнуть зрозуміти розломи, оскільки вони становлять велику небезпеку на суходолі. Породи морського дна є простішими за структурою, ніж материкові, що забезпечує більш контрольоване середовище для досліджень, попри всі труднощі підводних робіт. Розлом Гофар унікальний завдяки своїм надійним інтервалам між землетрусами. У 2019 році команда Джессіки Воррен встановила 51 сейсмометр на глибині двох миль на морському дні для фіксації цих дрібних подій. Порівняння результатів вимірювань за 2019–2020 роки з експериментом колеги Джеффа Макгвайра на тому ж розломі у 2008 році показало ідентичну поведінку ділянок, що підтвердило контролюючу функцію зон без великих землетрусів.

Ці дані допомагають зрозуміти природу землетрусів на суходолі. На материках дослідники витрачають багато часу на вивчення руху дощової та підземної води в системах розломів та її впливу на сейсмічну активність. В океанах науковці мають необмежену кількість води, яка проникає всередину гірських порід одразу після появи тріщин. Спостереження за змінами в розломі протягом повного сейсмічного циклу допомагають з’ясувати універсальні правила роботи тектонічних зон та особливості тертя порід, де вода відіграє одну з головних ролей. Структура розломів також є важливим чинником, адже на суходолі деякі ділянки є лінійними, тоді як інші мають багато розгалужень, що обмежує або змінює рух рідини.

Завдяки картам морського дна з високою роздільною здатністю вчені вперше чітко побачили точне розташування самого розлому. Одним із наступних завдань для геохіміків та сейсмологів стане вивчення шляхів проникнення рідини в розлом та змін тертя за наявності води. Наступним кроком буде перенесення отриманих знань із цього конкретного підводного об'єкта на загальні моделі поведінки тектонічних плит. Це довгостроковий шлях до справжнього розуміння небезпеки землетрусів, який у майбутніх десятиліттях дозволить значно вдосконалити системи прогнозування та захисту населення в сейсмічно активних регіонах планети.