Аквапланирование в геологических недрах — давление воды как критический фактор для мегаземлетрясений

Ученые предложили механизм, объясняющий самое мощное в истории землетрясение, а также то, как спустя более 50 лет в том же регионе другое крупное землетрясение сняло часть накопившегося напряжения. В обоих случаях решающую роль играет давление воды в недрах.

Землетрясение магнитудой Mw 7.6 на юге Чили в 2016 году стало первым крупным сейсмическим событием, произошедшим в пределах разрыва, образовавшегося во время великого Вальдивского землетрясения 1960 года (Mw 9.5) — самого мощного за всю историю наблюдений. Используя данные GPS, InSAR, гравиметрии, сейсмического отражения и геологические данные, Маркос Морено и его коллеги из GFZ и Чили показали, что землетрясение 2016 года произошло на глубокой границе устойчивой асперности на границе раздела между погружающейся плитой Наска и надвигающейся Южно-Американской плитой. В этой области плиты сцеплены и не скользят друг относительно друга, несмотря на высокую скорость конвергенции в 68 мм/год. Эта асперность разрушилась во время землетрясения 1960 года, но с тех пор «зажила» и восстановилась.

Исследование, опубликованное в Nature Geoscience, представляет механическую модель, согласно которой наибольшие напряжения постепенно накапливаются на более глубоком краю такой асперности. Событие 2016 года высвободило эти высокие напряжения. В зависимости от фрикционных параметров асперности и более глубокого сегмента границы плит, модель предсказывает время разрушения более глубоких и мелководных участков границы.

Согласно этой модели, разрушение на мелководье соответствует мегасобытию (класса 1960 года), а более глубокое событие представляет собой крупное землетрясение (класса 2016 года). Учитывая временной лаг в 56 лет после события 1960 года, модель предполагает, что давление флюида (в основном воды) в зоне границы плит близко к литостатическому на глубокой границе и несколько ниже на мелководной границе. Если давление воды в зоне границы плит становится таким же высоким, как давление вышележащей толщи пород, прочность пород на границе плит становится практически нулевой — возникает эффект, подобный аквапланированию, который в конечном итоге запускает землетрясение. Предполагается, что развитие этой стратегии моделирования может позволить оценить критические пороги разрушения для других известных асперностей в зонах субдукции, где плиты в настоящее время заблокированы.