Учёные больше 30 лет пытались понять, почему некоторые подводные разломы ведут себя необычно: землетрясения там происходят почти по расписанию и обычно имеют примерно одинаковую силу.
Новое исследование предлагает возможное объяснение. Речь идёт об океанических трансформных разломах — участках, где тектонические плиты скользят мимо друг друга. Оказалось, что вокруг таких разломов могут существовать особые барьерные зоны. Они работают как природные “тормоза” для землетрясений.
По словам исследователей из США и Канады, важную роль играет процесс, называемый дилатантным упрочнением. Он запускается, когда морская вода просачивается глубоко в породу. В результате некоторые участки разлома становятся устойчивее и не дают землетрясению разрастись.
Сейсмолог Цзяньхуа Гун из Университета Индианы в Блумингтоне объясняет: учёные давно знали, что такие барьеры существуют, но не понимали, из чего они состоят и почему так надёжно останавливают землетрясения снова и снова.
Для исследования команда изучила два участка разлома Гофар. Это длинная подводная впадина в Тихом океане, к западу от Эквадора, на границе Тихоокеанской плиты и плиты Наска. Эти плиты трутся друг о друга со скоростью около 140 миллиметров в год.
С 1995 года, когда начались полноценные наблюдения, этот разлом регулярно вызывает землетрясение магнитудой около 6 каждые пять-шесть лет.
Чтобы понять, что происходит глубоко под водой, учёные использовали донные сейсмометры. Их устанавливали прямо на морское дно в ходе двух экспериментов: в 2008 году и в 2019–2022 годах. Приборы зафиксировали десятки тысяч маленьких землетрясений вокруг двух крупных.
Анализ показал, что два участка разлома Гофар с барьерными зонами вели себя похожим образом. Эти зоны оказались не простыми “стенками”, а сложными сетями мелких разломов. Они поглощают множество небольших толчков, которые происходят перед крупным землетрясением.
Когда начинается главный толчок, насыщенная жидкостью порода вокруг таких зон смещается и расширяется. В образовавшиеся трещины устремляется ещё больше воды. Это меняет давление, из-за чего порода как бы “заклинивает” и перестаёт скользить дальше. Так землетрясение не становится сильнее.
“Эти барьеры — не просто пассивные элементы ландшафта”, — говорит Гун. По его словам, они являются активной и динамичной частью системы разлома. Понимание их работы меняет представление учёных о том, что ограничивает землетрясения на таких разломах.
Похожие ситуации сейсмологи замечали и у других океанических трансформных разломов по всему миру. Землетрясения там часто оказываются слабее, чем можно было бы ожидать, учитывая геологическое давление и строение разломов.
Пока в этом исследовании подробно изучили только один конкретный разлом. Но учёные допускают, что похожие барьерные зоны могут удерживать и другие разломы. Для этого должны совпасть те же условия: сложная сеть трещин и проникновение морской воды в породу.
В будущем это можно будет проверить, например, с помощью бурения морского дна.
Сам разлом Гофар находится в таком месте, где его землетрясения не представляют серьёзной угрозы для городов и людей. Но полученные данные могут помочь лучше понять и более опасные сейсмические зоны.
Большинство землетрясений — как под океаном, так и на суше — по-прежнему крайне трудно предсказать. Однако каждое новое открытие помогает учёным точнее понимать, где и почему они возникают.
Авторы исследования пишут, что многолетние наблюдения с помощью донных сейсмометров особенно важны: только так можно увидеть детали сейсмической активности крупных океанических разломов и понять механизмы, которые за ней стоят.
Исследование опубликовано в журнале Science.
