Новые данные бросают вызов традиционным представлениям о причинах землетрясений

Исследователи из Университета Брауна, изучив геометрическую структуру пород в очагах землетрясений, предложили новый взгляд на давно устоявшуюся теорию о причинах сейсмических событий. Работа, опубликованная в журнале Nature, показывает, что ориентация сети разломов играет ключевую роль в определении места возникновения землетрясения и его силы.

Эти выводы ставят под сомнение традиционное представление о том, что сейсмическая активность в первую очередь определяется типом трения в разломах. Новое понимание может улучшить современные модели механизмов землетрясений. «Наша работа рисует совершенно иную картину того, почему происходят землетрясения, — заявил геофизик Виктор Цай, ведущий автор статьи. — Это имеет важные последствия для прогнозирования как мест вероятных землетрясений, так и зон наибольших разрушений».

Десятилетиями геофизики объясняли землетрясения как результат накопления напряжения в разломах до точки, когда происходит резкое проскальзывание (stick-slip), высвобождающее энергию. Считалось, что быстрое скольжение и сильные колебания грунта вызваны нестабильным трением, в то время как стабильное трение приводит к медленному ползучему движению (creep) без сейсмических событий. Новое исследование предполагает, что ключевым фактором может быть геометрия разломной сети, включающая изгибы, разрывы и ступенчатые смещения.

Учёные предлагают аналогию: если представить разломы как поверхности с зазубринами, то сглаженные «зубья» позволяют блокам плавно скользить (creep), а сложные и острые структуры цепляются друг за друга, накапливают напряжение и затем резко разрываются, вызывая землетрясение. Анализ данных по разломам Калифорнии (включая Сан-Андреас) из баз данных USGS и Калифорнийской геологической службы показал, что зоны с более сложной и невыровненной геометрией разломов характеризуются более сильными колебаниями грунта и землетрясениями, в то время как выровненные структуры способствуют ползучести.

«Наше исследование указывает, что сложность геометрии разломной сети является ключевым фактором, — отметил аспирант Джесок Ли, руководивший работой. — Это устанавливает связь между независимыми наблюдениями и интегрирует их в новую концепцию». Хотя модель требует дальнейшей проверки, она перспективна, поскольку ориентация разломов измеряется легче, чем свойства трения. В будущем это может улучшить модели прогнозирования землетрясений.