Что происходит под поверхностью Земли при самых мощных землетрясениях

27 февраля 2010 года в 03:34 по местному времени Чили потрясло одно из сильнейших землетрясений столетия. Толчок вызвал цунами, опустошившее прибрежные районы. В результате этих событий погибло более 500 человек. Согласно одной из оценок NASA, сотрясение было настолько мощным, что сместило земную ось на целых 8 см.

Как и почти все самые мощные землетрясения, это было мегатолчковое землетрясение. Они происходят в зонах субдукции, где одна тектоническая плита поддвигается под другую. Внезапное проскальзывание плит приводит к колоссальному землетрясению. Сила чилийского землетрясения 2010 года составила 8,8 балла по шкале магнитуд.

Понимание зон субдукции ограничено, поэтому геофизик профессор Анн Сокке из Университета Гренобль-Альпы планировала установить в Чили сейсмические приборы для сбора данных. По стечению обстоятельств она прибыла через неделю после толчка. Необычной особенностью мегатолчковых землетрясений является то, что за ними часто следуют другие мощные толчки спустя несколько лет в сотнях километров от эпицентра. Землетрясение 2010 года, например, предшествовало событиям 2014, 2015 и 2016 годов вдоль побережья Чили. Профессор Сокке в рамках проекта DEEP-trigger изучает эти последовательности, чтобы выявить потенциальные связи между ними, анализируя сейсмологические и геодезические данные в большем масштабе, чем ранее.

Есть свидетельства, что триггером может быть высвобождение и миграция флюидов на большой глубине. Первым шагом проекта стало расширение сети из около 250 GPS-инструментов в Чили и создание новой сети в Перу. Критически важным, по словам профессора Сокке, являются систематические наблюдения за связью между медленным проскальзыванием и сейсмическими разрывами в больших временных и пространственных масштабах.

В Университете Павии минералог профессор Маттео Альваро изучает древние мегаземлетрясения, анализируя породы, вынесенные на поверхность из зон субдукции миллионы лет назад. Внутри минералов, таких как гранат, встречаются включения кристаллов, захваченные при сжатии плит на глубине около 100 км. Их кристаллическая структура зависит от давления при формировании, что позволяет определить глубину.

Однако этот метод упрощен, поскольку формула "давление равно глубине" может быть неточной для некубовидных включений. В проекте TRUE DEPTHS профессор Альваро измеряет деформацию кристалла, пока он еще заключен в минерале, используя рентгеноструктурный анализ и рамановскую спектроскопию. Это дает более точную меру напряжения от окружающей породы и, следовательно, глубины формирования.

Первое успешное применение техники продемонстрировано на образце граната с включениями кварца из кимберлитовой трубки Мир в Сибири. Измерения показали, что включение сформировалось при давлении 1,5 ГПа (в 15 000 раз выше атмосферного) и температуре 850 °C. Более спекулятивно, профессор Альваро предполагает, что формирование и деформация таких включений могут быть самым первым триггером мегатолчковых землетрясений, запуская трещины в более крупных породах. "Никто не знает, что является первоначальным спусковым крючком", — говорит он, — "Возможно, это эти включения".