Почему подводные разломы трясут с удивительной точностью

Больше тридцати лет сейсмологи не могли объяснить странное поведение одного типа подводных разломов: землетрясения там случаются почти по расписанию и почти всегда одной и той же магнитуды. Новое исследование даёт ответ — и он оказался неожиданным.

Разлом, который трясёт по расписанию

Океанические трансформные разломы давно выделяются среди других сейсмически активных зон. Землетрясения здесь слабее, чем должны быть исходя из геологических условий, и повторяются с почти механической регулярностью. Учёные фиксировали это десятилетиями — но объяснить не могли.

Разлом Гофар у западного побережья Эквадора — один из самых изученных в этом ряду. Он пролегает по дну Тихого океана там, где Тихоокеанская и Наска плиты скользят друг относительно друга со скоростью около 140 миллиметров в год. С 1995 года, когда началась систематическая регистрация, разлом исправно производит землетрясение магнитудой около шести каждые пять-шесть лет.

Именно здесь группа американских и канадских исследователей решила искать ответ.

Барьеры, которые работают как тормоза

Вдоль разлома Гофар существуют так называемые барьерные зоны — участки, которые геофизики замечали давно, но природа которых оставалась неясной. Новое исследование показало: это не просто пассивные структуры рельефа, а разветвлённые сети мелких разломов, поглощающие сотни мелких толчков, предшествующих крупным событиям.

Когда происходит основной удар, насыщенные водой породы вокруг этих зон сжимаются и расширяются — и в образовавшиеся щели устремляется морская вода. Давление меняется, порода «запирается» и перестаёт скользить. Разлом останавливается.

Этот механизм называется дилатансийным упрочнением. Морская вода, просочившаяся глубоко в трещины, создаёт давление, которое буквально блокирует дальнейшее движение плит. Землетрясение гасится раньше, чем успевает набрать силу.

Как собирали данные

Данные получены в ходе двух экспедиций — в 2008-м и в 2019–2022 годах. Донные сейсмографы укладывали прямо на дно океана над разломом. За годы наблюдений приборы зафиксировали десятки тысяч микроземлетрясений вокруг двух крупных событий.

Оба участка разлома — с собственными барьерными зонами — вели себя одинаково. Мелкие толчки концентрировались именно в барьерах, крупные останавливались там же.

«Мы давно знали, что эти барьеры существуют, но вопрос всегда был: из чего они сделаны и почему так надёжно останавливают землетрясения — раз за разом, цикл за циклом?» — говорит сейсмолог Цзяньхуа Гун из Университета Индианы.

Среди континентальных разломов, где предсказуемость остаётся недостижимой мечтой, особняком стоит Разлом Сан-Андреас в Калифорнии — один из самых изученных и одновременно самых непросчитываемых в мире.

Что дальше

Разлом Гофар расположен далеко от населённых районов, и его землетрясения не несут угрозы жизни людей. Но авторы исследования указывают: похожие барьерные зоны могут существовать и на других трансформных разломах — а возможно, и на разломах иного типа. Проверить это можно было бы с помощью донного бурения.

Большинство разломов — и подводных, и континентальных — по-прежнему ведут себя непредсказуемо. Разлом Гофар в этом смысле скорее исключение, чем правило. Но то, что удалось установить здесь, даёт физические основания для уточнения сейсмических моделей в целом — и, возможно, поможет точнее описывать поведение куда более опасных зон.

Увидеть трансформный разлом вблизи — и даже нырнуть в него — можно в Исландии: Силфра, разлом между двумя континентами — трещина, где Северо-Американская и Евразийская плиты расходятся прямо под водой.