Простые гелевые шарики на поверхности жидкости раскрывают секреты медленных землетрясений

Исследователи из Университета Осаки впервые экспериментально воспроизвели в лаборатории множественные статистические характеристики медленных землетрясений. Это удалось сделать с помощью простой модели — «плота» из мягких гелевых шариков в жидком растворе, имитирующего насыщенные флюидом и мягкими частицами зоны разломов. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, указывают на зерновое (гранулярное) происхождение уникальных особенностей медленных землетрясений.

Медленные землетрясения, открытые более 20 лет назад, представляют собой аномально медленные, продолжительные и слабые подвижки по разлому, которые часто происходят рядом с очагами обычных разрушительных землетрясений. До сих пор не существовало единого объяснения их статистических свойств, таких как зависимость длительности и повторяемости от магнитуды, которые отличают их от обычных сейсмических событий. Предыдущие эксперименты фокусировались в основном на медленной скорости скольжения.

«Если поместить сухие жесткие стеклянные шарики в чашку и медленно перемешивать, вы почувствуете прерывистые и быстрые царапающие события. На самом деле, эти события демонстрируют статистику, подобную обычным землетрясениям», — поясняет автор исследования Юто Сасаки. Однако смесь мягких гелевых шариков и жидкого раствора показывает принципиально иные черты — более длительные и мелкие события, аналогичные медленным землетрясениям. В отличие от сухих жестких гранул, мягкие влажные шарики неэффективно передают силу и деформацию, что потенциально приводит к более длительным и изолированным малым подвижкам.

Это открытие имеет важное значение для оценки сейсмической опасности. Наблюдаемая статистика медленных землетрясений теперь может интерпретироваться как индикатор условий в разломе, что способствует вероятностным оценкам землетрясений. Простота экспериментальной установки означает, что полученные результаты отражают общие характеристики систем с мягкими гранулами и жидкостью, открывая путь к междисциплинарным исследованиям.

«Этот экспериментальный результат станет отправной точкой для дальнейшего вклада из более широкого круга областей, в конечном итоге углубляя наше понимание медленных землетрясений и позволяя лучше оценить их влияние на обычные, разрушительные землетрясения», — заключает Юто Сасаки.