Как формируются сдвиговые разломы и возникают землетрясения

Структурный геолог Мишель Кук из Университета Массачусетса в Амхерсте и её команда экспериментально исследовали, как формируются сдвиговые разломы в земной коре — разломы, возникающие при горизонтальном скольжении тектонических плит друг относительно друга, которое генерирует сейсмические волны. Результаты, включая видео процесса, представлены в Journal of Structural Geology.

Исследование важно, поскольку раскрывает факторы, управляющие ростом новых разломов, что фундаментально для понимания происхождения землетрясений. Учёные использовали подход «механической эффективности» или «гипотезу Ленивой Земли», предполагающую, что разломы реорганизуются в соответствии с принципами оптимизации работы, выбирая путь наименьшего сопротивления.

«В нашем эксперименте мы впервые детально зафиксировали, как части разломов “отключаются” по мере реорганизации системы, и как нерегулярности сохраняются вдоль разломов», — говорит Кук. Эксперименты проводились на влажной каолиновой глине, чьи свойства масштабированы до земной коры, и длились два часа, что моделирует миллионы лет в масштабе десятков километров.

Были выявлены четыре стадии эволюции разлома: предразломная, локализации, соединения и скольжения. Процесс начинается просто, достигает пика сложности, а затем резко упрощается, образуя сквозной разлом. Ключевой инсайт — неэффективные нерегулярности разлома могут сохраняться, а не выпрямляться, что объясняет наблюдаемые в природе изгибы активных разломов. Эффективность разлома (процент приложенного смещения, выраженный как скольжение) со временем растёт, подтверждая концепцию оптимизации.