Что вызывает форшоки землетрясений?

Утром 4 июля 2019 года в пустыне Мохаве недалеко от города Риджкрест в Южной Калифорнии началась серия очень слабых землетрясений. Тогда никто не знал, что это форшоки, за которыми вскоре последуют два самых сильных землетрясения в Калифорнии за более чем 20 лет. Сначала 4 июля произошло землетрясение магнитудой 6.4. Спустя два дня и сотни мелких толчков, землетрясение магнитудой 7.1 (почти в 11 раз мощнее) произошло на другом разломе в той же области.

По данным Геологической службы США (USGS), примерно половина крупнейших зарегистрированных землетрясений в Калифорнии предварялась форшоками. В мировом масштабе вероятность того, что данное землетрясение окажется форшоком, за которым в течение трех дней последует более сильное, составляет около 6%, хотя эта вероятность уменьшается с увеличением времени от начального события. Однако форшоки распознаются только постфактум.

Новое исследование, проведенное геофизиком Полом Сегаллом из Стэнфордского университета и сейсмологом Камиллой Каттанией (Массачусетский технологический институт), опубликованное в Journal of Geophysical Research: Solid Earth, предполагает, что форшоки вызваны взаимодействием двух механизмов: асесмического проскальзывания (медленного движения по разлому без землетрясений) и каскада мелких землетрясений, которые перераспределяют напряжения. Эти процессы усиливают друг друга благодаря шероховатости разлома.

«Когда две стороны шероховатого разлома скользят друг относительно друга, некоторые части разлома сцепляются, образуя «застрявшие» участки. Форшоки представляют собой разрыв этих участков», — объяснила Каттания. Эти разрывы увеличивают напряжение в окружающих областях, вызывая ускорение асесмического проскальзывания, которое, в свою очередь, нагружает другие сейсмические участки и провоцирует новые форшоки. Эта положительная обратная связь приводит к расширению области скольжения и учащению форшоков вплоть до главного толчка.

Выводы основаны на компьютерном моделировании сейсмических циклов на шероховатых разломах. Модели показали ускорение форшоков перед главным толчком, что согласуется с усредненными данными реальных форшоков. «Наши результаты дают физическое объяснение форшокам, — сказала Каттания. — Но предстоит еще много работы, прежде чем эти знания можно будет применить для прогнозирования».