Земля постоянно испытывает гравитационное воздействие Солнца и Луны. Именно оно в значительной степени создаёт океанские приливы, но вода — далеко не единственное, что реагирует на это притяжение. Приливные деформации возникают даже в твёрдой земной коре и горных породах.
Создаваемые Солнцем и Луной напряжения очень малы, однако учёные уже замечали, что иногда они совпадают с так называемыми медленными землетрясениями. Во время таких событий разлом высвобождает накопившуюся энергию гораздо медленнее, чем при обычном землетрясении, поэтому человек на поверхности обычно ничего не чувствует.
До сих пор оставалось не совсем понятно, каким образом настолько слабое воздействие вообще способно запускать движение разлома. Новое моделирование предлагает возможный ответ: всё может быть связано с резонансом.
Принцип чем-то напоминает раскачивание качелей. Даже небольшие толчки способны постепенно увеличить амплитуду движения, если повторяются в подходящем ритме. Примерно так же периодическое воздействие приливных сил может влиять на разлом.
В исследовании, опубликованном в журнале JGR Solid Earth, учёные смоделировали действие приливных возмущений на границы тектонических плит. По их словам, создаваемые ими напряжения обычно составляют всего несколько килопаскалей — это чрезвычайно мало. Тем не менее на некоторых разломах даже такого воздействия оказывается достаточно для запуска медленных землетрясений.
Исследователи использовали упрощённую модель отдельного участка разлома, которая учитывает движение блоков породы и изменение трения между ними. Важны сразу два параметра: скорость скольжения и состояние поверхности контакта.
Особенно чувствительными оказываются разломы, которые уже медленно и стабильно движутся, но при определённых условиях легко могут выйти из этого режима.
Если скорость скольжения возрастает, трение между поверхностями разлома может уменьшиться. Это, в свою очередь, ещё сильнее ускоряет движение. В модели такой процесс иногда приводил не только к медленным, но и к более быстрым эпизодам скольжения.
Результат во многом зависит от свойств самого разлома, а также от двух характеристик приливного воздействия — его силы и продолжительности.
Если воздействие слишком слабое, разлом может продолжать медленно и почти незаметно двигаться. Но если сила приливного напряжения превышает определённый порог, а его период оказывается подходящим, движение может заметно усилиться.
Особенно важен момент, когда период внешнего воздействия совпадает с естественным временем реакции разлома. Иными словами, приливные силы начинают действовать в подходящем для него ритме.
В таком случае даже небольшое воздействие способно вызвать медленное землетрясение — подобно тому, как регулярные толчки качелей в нужный момент заставляют их подниматься всё выше.
Некоторые реальные наблюдения хорошо согласуются с этой идеей. Например, в юго-западной Японии и в Каскадии на северо-западе Северной Америки сейсмические толчки нередко достигают максимума примерно с интервалами в 12 и 24 часа, совпадающими с приливными циклами.
Однако система далеко не всегда ведёт себя настолько просто. В некоторых условиях приливное воздействие может приводить к гораздо более сложной и хаотичной последовательности сейсмических событий.
Учёные также проверили, в какой именно момент приливного цикла чаще всего могут возникать такие события. Один вариант — когда приливное напряжение достигает максимума. Другой — когда оно увеличивается с наибольшей скоростью. Наконец, землетрясения могли бы вообще не иметь чёткой связи с фазой прилива.
Модель показала, что возможны разные варианты. Всё зависит от свойств конкретного разлома и от того, на какой стадии приливного цикла он находится.
Авторы считают, что такая модель поможет лучше интерпретировать связь между приливами и медленными землетрясениями. В перспективе эти данные могут оказаться полезными и для исследований, связанных с прогнозированием сейсмической активности.
Например, зная приливные циклы и сопоставляя их с зарегистрированными землетрясениями, сейсмологи смогут попытаться восстановить некоторые свойства разлома: насколько велико трение между его поверхностями и какое смещение требуется, прежде чем разлом начнёт ослабевать.
При этом модель имеет существенное ограничение: она рассматривает только один участок разлома. Поэтому она лучше подходит для описания повторяющихся локальных низкочастотных землетрясений, чем более масштабных сейсмических явлений, которые затрагивают множество участков одновременно.
Особый интерес медленные землетрясения представляют в зонах субдукции по краям Тихого океана. Исследователи считают, что они могут дать дополнительную информацию о том, как на границах плит накапливается и высвобождается напряжение.
Это, в свою очередь, важно для изучения будущих мегаземлетрясений — самых мощных сейсмических событий на планете, способных вызывать разрушительные цунами и даже влиять на вулканическую активность.
