Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, позволило ученым глубже понять механизмы возникновения землетрясений. Оказалось, что перед резким разрывом тектонических плит происходит медленная, почти незаметная деформация, которая может служить предвестником катастрофических сейсмических событий.
Исследование, проведенное физиком Джеем Файнбергом из Еврейского университета в Иерусалиме, показало, что медленное накопление напряжения и постепенное движение границы разлома являются необходимыми этапами перед землетрясением. Ученые пришли к этому выводу, изучая механизмы разрушения на примере лабораторных экспериментов с пластиковыми пластинами, моделирующими движение земной коры.
Файнберг объясняет, что землетрясение возникает, когда две тектонические плиты, движущиеся в противоположных направлениях, застревают, накапливая огромное напряжение. В какой-то момент происходит разрыв хрупкого слоя на границе плит, и трещина мгновенно распространяется с огромной скоростью, вызывая колебания земной поверхности. Однако этот процесс не начинается внезапно: ему предшествует фаза, в которой материал постепенно деформируется, но не разрушается.
В лабораторных экспериментах ученые использовали пластины из полиметилметакрилата (плексигласа), которые имитировали тектонические плиты. Они зажимали их вместе и прикладывали боковые силы, аналогичные тем, что действуют в разломах, таких как Сан-Андреас в Калифорнии. Исследователи зафиксировали, что перед образованием трещины на поверхности пластин возникает зона слабого разрушения, похожая на небольшие «зарождающиеся» трещины. Эти участки могут медленно разрастаться в течение длительного времени, прежде чем перерасти в полноценный разрыв, высвобождающий огромное количество энергии.
По словам Файнберга, ранее ученые рассматривали трещины как одномерные линии, которые просто разделяют разрушенный и неразрушенный материал. Однако новая модель показала, что они представляют собой двухмерные структуры, распространяющиеся в пространстве как своеобразные «заплатки». Вначале эти зоны разрастаются очень медленно, почти не высвобождая кинетическую энергию, что делает процесс асейсмическим – то есть незаметным для сейсмографов. Однако как только разрыв выходит за пределы хрупкой зоны, он ускоряется, высвобождая избыточную энергию, и провоцирует настоящее землетрясение.
Эти выводы имеют важное значение не только для фундаментальной науки, но и для разработки систем предсказания землетрясений. В теории, если удастся научиться фиксировать начальные асейсмические движения в земной коре, можно будет предсказать разрыв задолго до его возникновения. Однако на практике это остается сложной задачей, так как многие разломы годами демонстрируют медленное движение без разрушения.
В настоящий момент команда Файнберга продолжает изучать переход от асейсмической фазы к активному разлому, используя лабораторные модели. Исследователи пытаются зафиксировать «шумы», предшествующие моменту разрушения, что потенциально может дать ключ к раннему выявлению опасных зон.
Свежие комментарии