Ученые вызвали мини-землетрясения в лаборатории

Исследователи из Института физики Амстердамского университета, используя слой микроскопических гранул, экспериментально продемонстрировали, как небольшой внешний сейсмический толчок может спровоцировать землетрясение или оползень. Ключевой механизм заключается в кратковременном переходе грунта в жидкоподобное состояние.

Грунт, как и горные породы в разломах земной коры, представляет собой неупорядоченный гранулированный материал, который никогда не бывает абсолютно стабильным. Предсказать момент, когда силы трения перестанут удерживать массив, крайне сложно. В лаборатории физики Касра Фарейн и Дэниэл Бонн воспроизвели условия сдвига, надавив диском на слой сфер толщиной в человеческий волос и вращая его. Затем, создав рядом небольшой сейсмический удар (подбросив шарик), они вызвали мгновенную перестройку всех гранул — мини-землетрясение.

«Мы обнаружили, что очень малое возмущение способно заставить гранулированный материал полностью перестроиться», — поясняет Фарейн. Анализ показал, что на мгновение гранулы ведут себя как жидкость, а после прохождения волны снова «заклиниваются» в новой конфигурации. Эта физика масштабно-инвариантна, поэтому результаты применимы для понимания удаленного запуска землетрясений в реальных разломах.

В статье в Science Advances авторы показывают, что их математическая модель количественно объясняет, как землетрясение Ландерс 1992 года в Калифорнии удаленно спровоцировало сейсмическое событие в 415 км к северу, а также рост давления флюидов в зоне субдукции Нанкай у Японии после серии малых толчков в 2003 году. Исследование началось с бытовых помех: первые эксперименты на обычном столе реагировали на шаги коллег, что и натолкнуло ученых на изучение эффекта контролируемых возмущений.