Специалисты Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН выяснили, как приливы разной силы влияют на частоту повторных толчков землетрясений. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ). Результаты, опубликованные в журнале Frontiers in Earth Science, могут помочь при оценке сейсмической опасности территорий. Об исследовании рассказала пресс-служба РНФ.
«Когда происходит большой прилив, вода создает избыточное давление и проникает по трещинам, даже микротрещинам, в разлом плит. Создаваемое в результате этого повышенное поровое давление облегчает проскальзывание плит вдоль бортов разлома. Это как кататься в детстве на санках: при определенных условиях, когда вы не сидите на санках, не оказываете на них силу нормального напряжения — перпендикулярно плоскости скольжения санок, они тронутся с места легче. Так и с движением плит Земли», — комментирует Пётр Шебалин, один из авторов статьи, руководитель проекта по гранту РНФ, член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, директор ИТПЗ РАН.
Примерно с 1980-х годов ученые неоднократно задавались вопросом: влияют ли приливные силы на возникновение землетрясений. Причем особое внимание в этом вопросе уделяли фазам приливов и отливов океана. Но в последнее время растет уверенность, что значимую роль играют жидкость и/или газообразное вещество, содержащиеся в недрах Земли, — так называемые флюиды. Поэтому в новой работе специалисты ИТПЗ РАН сосредоточили особое внимание на абсолютных значениях высоты приливов и отливов.
Авторы статьи выбрали для анализа последовательности повторных толчков при землетрясении (афтершоков) с эпицентрами в океане в двух регионах, где есть высокие океанские приливы. Таковыми стали 16 серий повторных толчков от землетрясений (M ≥6) у побережья Камчатки за 1971–2013 года и 15 аналогичных афтершоков у побережья Новой Зеландии за 1979–2016 годы. Исследователи сравнили отношение фактического количества толчков, приходящихся в заданном интервале приливов и отливов, к числу толчков, которое должно было бы произойти согласно Закону Омори, если бы влияния приливов не было. Закон Омори гласит, что частота повторных толчков убывает гиперболически с течением времени.
При этом оказалось, что у влияния приливов разный характер для землетрясений с разным механизмом очага. Для нормальных землетрясений (с очагом возникновения на глубине до 70 км) увеличение частоты афтершоков наблюдали при малом уровне воды. Это говорит о большей вероятности механизма уменьшения трения из-за снижения напряжения, направленного перпендикулярно плоскости скольжения плит. При надвиговых землетрясениях, когда один из пластов породы (земной плиты) разрывно смещается, надвигаясь на другой пласт, интенсивность повторных толчков увеличивалась при высоком уровне воде. В этом случае наиболее вероятный механизм — повышение давления флюидов в порах пласта породы. Для сдвиговых землетрясений с промежуточными напряжениями могут работать оба механизма.
Кроме того, ученые количественно оценили влияние океанских приливов на частоту землетрясений. Хотя результаты получили для афтершоков, исследователи предполагают, что аналогичные зависимости справедливы для всех сейсмических событий. Ученые отмечают, что это требует дополнительной проверки, но потенциально открывает возможность принятия во внимание океанских приливов для оценки сейсмической опасности.