Землетрясения в американском штате Юта или в голландской провинции Гронинген не должны происходить, даже если недра разрабатываются десятилетиями. По крайней мере, так пишут в учебниках по геологии. Так почему же они всё ещё возникают на таких номинально стабильных участках земной поверхности?
Исследователи в области наук о Земле из Утрехтского университета задались этим вопросом. Они обнаружили, что в результате миллионов лет бездействия на разломах накапливается дополнительное напряжение, которое может привести к единичному выбросу. Это исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, крайне важно для поиска безопасных мест производства геотермальной энергии и её хранения.
«Разломы можно найти практически везде. На небольшой глубине они обычно стабильны, поэтому мы не ожидаем, что вдоль них будут происходить ударные движения», — говорит доктор Илона ван Динтер, руководитель исследования. Тем не менее они часто происходят на стабильных первых нескольких километрах земной коры. В таких случаях мы обычно наблюдаем корреляцию с деятельностью человека. Чем именно объясняется этот парадокс с неглубокими разломами, которые усиливаются при движении, но затем внезапно ослабевают и высвобождаются в виде подземных толчков?
Индуцированные землетрясения (вызванные деятельностью человека) часто происходят на неактивных разломах, которые не смещались миллионы лет. Несмотря на это, мы всё равно наблюдаем очень медленный рост поверхности, которая их соединяет. Такое «заживление разломов» приводит к увеличению прочности. Именно эта дополнительная прочность разлома может вызвать ускорение, и разлом приходит в движение. Это ускорение приводит к землетрясениям на стабильных участках земной поверхности, хотя учебники говорят нам, что этого не должно происходить.
Поскольку в таких районах не было землетрясений в прошлом, люди, живущие там, подвергаются большему риску, поскольку инфраструктура не рассчитана на то, чтобы выдерживать землетрясения. Кроме того, землетрясения происходят на глубине, где ведётся хозяйственная деятельность, то есть не более нескольких километров. Это значительно меньше, чем глубина большинства природных землетрясений. Поэтому они могут быть более опасными и вызывать сильные колебания почвы.
Интересно, что такое потенциальное ускорение в виде землетрясения происходит только один раз. Как только накопленная за миллионы лет дополнительная энергия разлома находит выход, ситуация снова становится стабильной. «В результате в этом месте больше не происходит землетрясений», — утверждает Ван Динтер. «Это означает, что, хотя недра в таких районах не успокоятся сразу после прекращения деятельности человека, сила землетрясений — в том числе максимальная ожидаемая магнитуда — будет постепенно снижаться». Если разломы действительно становятся более выраженными при движении, то уже разрушенные участки будут незаметно скользить относительно друг друга, создавая барьер. Из-за этого землетрясениям становится сложнее достигать больших масштабов, что позволяет снизить риск землетрясений, поскольку он в первую очередь определяется максимальной магнитудой землетрясения.
Эти открытия имеют важное значение для использования недр. С одной стороны, землетрясения, вопреки прежним предположениям, действительно могут происходить на разломах в более стабильных недрах. Однако такие землетрясения происходят только один раз на одном и том же разломе. Впоследствии ситуация становится более безопасной, когда разлом смещается в результате землетрясения или постепенного сползания. В таком случае нужно лучше понимать, как ведут себя разломы, какую роль играет восстановление разломов и как это влияет на движение по разлому. Тогда мы сможем прогнозировать риски. Утрехтский университет уже делает первые шаги в этом направлении, разрабатывая новые модели вычислений.
[Фото: ru.123rf.com]
