Зависимость трения в разломах от температуры оказалась иной, чем считалось ранее

Исследователи землетрясений десятилетиями полагали, что трение горных пород в разломах подчиняется простой зависимости от температуры. Однако новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences под руководством Университета Южной Калифорнии (USC), опровергает эту точку зрения. Его результаты показывают, что на фрикционное сопротивление разломов влияют разные механизмы, что ставит под сомнение общепринятое понимание сейсмической активности.

«Классический взгляд на трение в разломах всегда заключался в том, что оно непрерывно эволюционирует с температурой, — заявил Сильвен Барбо, доцент наук о Земле в Колледже литературы, искусств и наук USC Dornsife. — Но мое исследование показывает, что прямой эффект трения в значительной степени не связан с температурой вплоть до точки перехода породы из хрупкого в полухрупкое состояние, где температурные эффекты резко меняются».

Исследование было проведено на основе данных экспериментов с различными типами пород, включая гранит, базальт и оливин, в условиях, имитирующих глубинные недра Земли. Барбо обнаружил, что при переходе породы из хрупкого в полухрупкое состояние происходит изменение, критически важное для понимания механики горных пород и геологии. В отличие от традиционных моделей, прямой эффект трения не всегда коррелирует с температурой, а наблюдаются резкие изменения трения во время перехода к полухрупкому поведению.

Это открытие заставляет пересмотреть фундаментальные основы механики разломов, используемые для прогнозирования сейсмической активности. Большинство теорий трения основаны на вере, что скорость взаимного перемещения поверхностей непрерывно зависит от температуры. Работа Барбо ставит под сомнение ранее предполагаемую зависимость от термической активации, что потребует пересмотра прогностических моделей трения в разломах для точного предсказания землетрясений.

«Каждое уточнение, которое мы обнаруживаем и включаем в физические модели сейсмического цикла, потенциально может повысить точность и надежность оценок сейсмической опасности и долгосрочных прогнозов», — отметил Сильвен Барбо.