Николай Шапиро: изучены «медленные землетрясения»

Международная группа ученых при участии российских исследователей провела первый в мире статистический анализ так называемых "медленных и низкочастотных землетрясений". Результаты этой работы помогут глубже понять сложные тектонические процессы, происходящие в земных недрах. Сообщение об исследовании было опубликовано 22 апреля в журнале Science Advances. http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.1501616

Землетрясения, о которых идет речь, землетрясениями в привычном смысле этого слова не являются. Они не приводят к заметным колебаниям земной поверхности, люди их не чувствуют, а некоторое время назад не чувствовали и приборы. Заметить их стало возможным лишь с помощью высокоточных приемников GPS, способных отслеживать микроскопические сдвиги земной поверхности, а также высокоточных современных сейсмографов. По словам одного из авторов статьи Николая Шапиро (Институт физики Земли в Париже, Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН), они представляют собой очень медленные проскальзывания тектонических плит или частей земной коры вдоль разломов.

«Если при "нормальных" землетрясениях, происходящих в так называемых зонах субдукции (когда одна тектоническая плита при встрече с другой начинает под нее погружаться), эти плиты проскальзывают одна относительно другой сразу на несколько метров за несколько десятков секунд, то при «медленных землетрясениях» они проскальзывают друг относительно друг друга сантиметров на десять, и это может длиться многими месяцами», -- рассказывает Николай Шапиро.

Такие медленные деформации земной коры наблюдаются во многих местах планеты. Они сопровождаются слабыми "потрескиваниями", которые называются «низкочастотными землетрясениями» и, на первый взгляд, представляют собой представляют собой что-то вроде белого тектонического шума Земли, на "безобидном" фоне которого время от времени происходят куда более катастрофические события. Международная группа исследователей из институтов Франции, США, Мексики и России, в которой, кроме Николая Шапиро, представлены ещё двое учёных российского происхождения (Владимир Костоглодов из Института геофизики Мехико и Александр Гусев из Института Вулканологии и Сейсмологии ДВО РАН), занимается медленными землетрясениями уже около семи лет. Последние два года работа исследователей финансируется Российским научным фондом.

Ученые решили провести статистические измерения и выяснить, как низкочастотные землетрясения себя ведут во времени и пространстве, и есть ли между ними связь. Если нет, то это действительно "белый шум", а их распределение должно подчиняться определенным и хорошо изученным законам, известным как распределение Пуассона.

Авторы работы исследовали низкочастотные землетрясения в районе мексиканского штата Герреро, где в результате субдукции плита Кокос медленно погружается под Североамериканскую плиту, на которой расположена большая часть страны. Ученые проанализировали около двух миллионов событий, зарегистрированных в этом районе в течение двух последних лет.

Статистический анализ показал, что при отсутствии медленных деформаций эти события ведут себя именно как "белый шум" и друг от друга не зависят. Но во время медленных землетрясений распределение Пуассона переставало работать. В этом случае слабые низкочастотные землетрясения начинали образовывать своего рода кластеры, собираясь в мощные и трудно объяснимые сгустки.

Александр Гусев, заведующий лабораторией сейсмологии в Институте вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, обращает внимание на специфическую особенность этой кластеризации, которую ученые назвали фрактальностью.

«Создается такое впечатление, что обнаруженные при анализе кластеры низкочастотных землетрясений собираются между собой в более крупные кластеры, а те, в свою очередь, в еще более крупные. Грубым аналогом происходящему можно назвать Сахару, которая малообитаема, но в которой все-таки можно найти проживающие там группы людей. В некоторых местах эти группы образуют поселки, а в совсем уже некоторых такие поселки собираются в города», -- комментирует Александр Гусев.

На вопрос о том, почему так происходит, ученые точно ответить пока не могут, но авторы статьи полагают, что обнаруженное ими коллективное взаимодействие низкочастотных землетрясений связано с наличием в зоне разлома "жидких флюидов". По словам Шапиро, в данном случае это может быть вода, которая на глубине приблизительно в 40 км высвободилась за счет преобразования одних минералов в другие.

«В нашей статье мы обсуждали возможность того, что эти флюиды играют решающую роль не только для взаимодействия между источниками низкочастотных землетрясений, но и в целом определяют механические свойства разлома, то есть движения в разломе контролируются наличием этого флюида и давлением, под которым он находится. Эта гипотеза хорошо известна сейсмологам и с этой точки зрения наша работа представляет собой лишнее подтверждение в ее пользу», -- рассказывает ученый.

Николай Шапиро полагает, что слабые сейсмогенные процессы, аналогичные обнаруженным в Мексике и относящиеся к зоне контакта тектонических плит, происходят и под вулканами, где они связаны с вертикальным движением магмы.

22/04/2016

Источники: пресс-центр ФАНО