Новый способ мониторинга разломов может помочь в прогнозировании землетрясений

Ученые из Института Карнеги разработали метод мониторинга прочности геологических разломов в глубоких недрах Земли. Это открытие может стать прорывом для прогнозирования землетрясений, позволяя выявлять те разломы, которые с наибольшей вероятностью разрушатся. До сих пор у ученых не было способа обнаруживать изменения прочности разлома, которая не поддается измерению на поверхности.

Пол Сильвер и Такааки Тайра из Департамента земного магнетизма Института Карнеги совместно с Фэнлином Ню из Университета Райса и Робертом Надо из Калифорнийского университета в Беркли использовали высокочувствительные сейсмометры для обнаружения тонких изменений в сейсмических волнах, проходящих через зону разлома Сан-Андреас близ Паркфилда в Калифорнии, за период в 20 лет. Изменения в волнах указывают на ослабление разлома и коррелируют с периодами учащения небольших землетрясений вдоль него.

"Прочность разлома — фундаментальное свойство сейсмических зон, — говорит Тайра, ныне работающий в Калифорнийском университете в Беркли. — Землетрясения происходят, когда разлом разрушается, либо из-за накопления напряжения, либо из-за ослабления самого разлома. Изменения в прочности разлома измерить гораздо сложнее, чем изменения в напряжении, особенно для глубоких разломов в земной коре. Наш результат открывает захватывающие возможности для мониторинга сейсмической опасности и понимания причин землетрясений".

Участок разлома Сан-Андреас близ Паркфилда, который иногда называют "Столицей землетрясений мира", интенсивно изучается сейсмологами и оснащен сложной сетью скважинных сейсмометров High-Resolution Seismic Network и другими геофизическими инструментами. Поскольку в этом районе происходит множество повторяющихся небольших землетрясений, он является естественной лабораторией для изучения физики землетрясений.

Сейсмограммы малых землетрясений показали, что в пределах зоны разлома существуют области, заполненные флюидом (жидкостью). Исследователей привлекло то, что эти области время от времени немного смещались. В эти же интервалы повторяющиеся землетрясения становились меньше по магнитуде и чаще — что является признаком ослабленного разлома.

"Движение флюида в этих трещинах смазывает зону разлома и тем самым ослабляет его, — объясняет Ню. — Полное смещение флюида составляет всего около 10 метров на глубине около трех километров, поэтому для обнаружения таких изменений требуются очень чувствительные сейсмометры, как у нас в Паркфилде".

Что заставляет флюид смещаться? Интригующе, что исследователи заметили: в двух случаях смещения происходили после того, как зона разлома подвергалась воздействию сейсмических волн от крупных удаленных землетрясений, таких как Суматра-Андаманское землетрясение 2004 года. Давление этих волн могло быть достаточным, чтобы вызвать течение флюида. "Таким образом, возможно, что прочность разломов и сейсмический риск могут зависеть от сейсмических событий на другом конце света", — заключает Ню.

Дополнительная информация: Статья опубликована в выпуске журнала Nature от 1 октября.