Приливное воздействие на "тефлоновые" разломы вызывает медленные землетрясения

Неизвестно большинству людей, но на северо-западе Тихоокеанского побережья США ежегодно происходит землетрясение магнитудой около 6.6. Его никто не замечает, потому что движение происходит медленно и глубоко под землей, в части разлома с недавно открытым поведением, известным как медленное скольжение.

Сейсмолог из Вашингтонского университета, изучающий такие медленные землетрясения, исследовала их реакцию на приливные силы от небесных тел и использовала результат для первого прямого расчета трения в глубине разлома. Хотя эти события происходят гораздо глубже и на другом типе разлома, чем недавняя катастрофа в Непале, результаты могут улучшить общее понимание того, когда и как разломы разрушаются.

Новое исследование, опубликованное 27 апреля в Nature Geoscience, показывает, что гравитационное притяжение Солнца и Луны влияет на разлом Каскадия через несколько дней после начала его скольжения. Время движения предполагает, что коэффициент трения на этой глубине составляет всего 0.1, что примерно соответствует трению двух смазанных металлических поверхностей.

Результаты исследования могут помочь лучше смоделировать физику этих систем и даже рассказать что-то о силах трения в заблокированной части разлома, где происходят опасные землетрясения.

Работа изучала шесть недавних событий медленного скольжения вдоль зоны субдукции Каскадия. Медленные землетрясения сопровождаются треморами — слабыми сейсмическими колебаниями. Они начинаются каждые 12–14 месяцев под заливом Пьюджет-Саунд и затем распространяются на север и юг со скоростью около 8 км в день, воздействуя на каждый участок разлома около пяти дней.

Результаты показывают, что в первый день тремора приливные силы не имеют большого значения. Но примерно через 1,5 дня, когда, по мнению автора, могли разрушиться минералы, цементировавшие разлом, дополнительное приливное воздействие начинает влиять. К третьему дню скольжения разлом становится очень чувствительным к приливам.

Среднее значение по многим участкам разлома и всем шести событиям показало, что интенсивность тремора экспоненциально возрастает с увеличением приливной силы. Автор подчеркивает, что даже в периоды самых сильных «королевских» приливов эффект редко бывает достаточным для запуска медленного землетрясения, не говоря уже об обычном.

«Мы хотим понять физику происходящего, чтобы понять и предсказать, как разлом накапливает напряжение и как он будет его снимать. Трение — это большая часть головоломки. И оказывается, эта часть разлома гораздо более скользкая, чем считалось ранее», — сказала автор исследования Хайди Хьюстон.

Медленные землетрясения снимают напряжение именно там, где происходит скольжение, но это движение фактически увеличивает нагрузку на соседние части разлома, включая так называемую заблокированную зону, разрыв в которой может вызвать самые разрушительные землетрясения. В Каскадии медленное скольжение сдвигает разлом примерно на 3 см за несколько дней. Когда же разрывается более мелкая «заблокированная зона», большой участок разлома может сместиться на 18 метров за минуты, что происходит примерно раз в 500 лет с магнитудой 9.

До сих пор неизвестно, как события медленного скольжения связаны с более разрушительными землетрясениями. Медленное скольжение на меньшей глубине было зафиксировано за недели до смертоносного землетрясения и цунами в Тохоку в 2011 году на аналогичном разломе.

«Понимание медленного скольжения и тремора может дать нам возможность отслеживать, что происходит в более мелкой, заблокированной части разлома. Геофизики начинали с картины просто плоской плоскости наждачной бумаги, но эта картина меняется», — отметила Хьюстон.