Вибрации заставляют крупные оползни течь как жидкость

Новое исследование может, наконец, объяснить, почему некоторые оползни перемещаются на гораздо большие расстояния, чем обычно ожидают учёные. Команда исследователей использовала сложную компьютерную модель, чтобы показать, что вибрации, генерируемые крупными обвалами, могут заставлять тонны породы течь как жидкость, позволяя им катиться на огромные расстояния.

Исследование, проведённое геологами из Брауновского университета, Университета Пердью и Университета Южной Калифорнии, описано в Journal of Geophysical Research: Earth Surface.

Дальность выброса (runout) большинства оползней — расстояние, которое обломки проходят по ровной местности — обычно примерно в два раза превышает вертикальное расстояние падения. Однако «длинно-выбросные» оползни, также известные как штурцштромы, могут перемещаться на горизонтальные расстояния в 10–20 раз больше, чем высота их падения. Такие оползни в прошлом приводили к катастрофам, как, например, обвал 1806 года, обрушившийся на деревню Гольдау в Швейцарии и унесший жизни почти 500 человек.

Механизм, придающий этим сухим грудам камней текучесть, долгое время оставался загадкой. В 1979 году был предложен механизм «акустической флюидизации»: достаточно крупные оползни генерируют вибрационные волны, которые, распространяясь через обломки, снижают эффект трения. Компьютерное моделирование 1995 года воспроизвело поведение таких оползней, но не выявило конкретный механизм.

В новом исследовании учёные, используя современные вычислительные мощности, детально проанализировали ту же модель. Результаты показали, что вибрационные волны действительно противодействуют силе гравитации, кратковременно снижая трение. Поскольку волны воздействуют на разные обломки в разное время, вся масса начинает двигаться более жидкообразно. Эти данные подтверждают гипотезу акустической флюидизации, выдвинутую почти 40 лет назад.

«Наша работа предполагает, что для таких длинных выбросов нужен лишь достаточный объём породы. Это приводит к несколько неутешительному выводу, что подобные оползни могут произойти почти где угодно», — отмечает ведущий автор исследования Брэндон Джонсон. Понимание этого механизма — первый шаг к лучшему прогнозированию катастрофических оползней, а также может помочь в изучении других явлений, например, подвижек вдоль разломов при крупных землетрясениях.