Исследование указывает на механизм "теплового разгона" в землетрясениях на средней глубине

Почти 25% землетрясений происходят глубже 50 километров под поверхностью Земли, в зоне, называемой литосферой, где одна тектоническая плита погружается под другую. Ученые полагали, что эти глубинные толчки возникают в результате иного процесса, чем более мелкие и разрушительные сейсмические события. Однако ограниченность данных и сложность воспроизведения таких условий в лаборатории мешали точно определить причину промежуточных и глубоких землетрясений.

Команда из Массачусетского технологического института (MIT) и Стэнфордского университета выявила механизм, способствующий распространению этих глубоких толчков. Проанализировав сейсмические данные из региона Колумбии с высокой концентрацией землетрясений на средней глубине, исследователи идентифицировали "процесс разгона", при котором скольжение пород на больших глубинах вызывает резкий скачок температуры в окружающей среде. Этот приток тепла, в свою очередь, способствует дальнейшему скольжению — создается петля обратной связи, которая распространяется по литосфере, порождая землетрясение.

Немецкий Прието, доцент геофизики в MIT, поясняет, что как только начинается тепловой разгон, окружающие породы могут нагреваться и легче скользить, что приводит к очень быстрому росту температуры. "Мы прогнозируем, что для землетрясений средней магнитуды, от 4 до 5, температура может повыситься до 1000 градусов Цельсия за считанные секунды", — говорит Прието. Это огромное количество энергии, которое позволяет разрыву быстро распространяться.

Две конкурирующие теории: вода или тепло?

Ученые предложили две основные теории для объяснения глубинных землетрясений. Первая, "хрупкость при дегидратации", основана на выделении воды из минералов пород при высоком давлении и температуре, что смазывает разломы и вызывает разрушение. Вторая теория — это как раз тепловой разгон: рост температуры ослабляет породы, способствуя скольжению, которое, распространяясь, генерирует еще больше тепла и приводит к землетрясению.

Исследование "гнезда" в Колумбии

Прието и его коллеги нашли новые доказательства в пользу второй теории, проанализировав данные из региона Колумбии, известного как Букараманга Нест. Это область с самой высокой в мире концентрацией промежуточных землетрясений (с эпицентрами на глубине 50–300 км): с 1993 года здесь зафиксировано более 80 000 толчков.

Исследователи рассчитали два параметра по данным сейсмометров: "стресс-дроп" (общее количество высвобожденной энергии) и излученную сейсмическую энергию (часть энергии, дошедшую до поверхности в виде волн). Оказалось, что на поверхности ощущается лишь около 2% от общей энергии землетрясения. Прието предположил, что остальные 98% высвобождаются локально в виде тепла, вызывая колоссальный рост температуры, который и продвигает разрыв.

Это исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, предоставляет убедительные доказательства в пользу механизма теплового разгона. Понимание этого процесса может помочь сообществам в сейсмически активных регионах, подобных Букараманге, лучше прогнозировать возможную силу толчков и связанную с ними тряску.