Как приливы разной силы влияют на частоту повторных толчков землетрясений, выяснили специалисты Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики (ИТПЗ) РАН. Результаты, опубликованные в журнале Frontiers in Earth Science, могут помочь при оценке сейсмической опасности территорий. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (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 Петр Шебалин, один из авторов статьи, руководитель проекта по гранту РНФ, член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, директор ИТПЗ РАН.

Примерно с 80-х годов прошлого века ученые неоднократно задавались вопросом: действительно ли приливные силы влияют на возникновение землетрясений. Считается, что на эту связь влияет периодическое взаимодействие взаимного расположения Земли, Луны и Солнца. Этот эффект подобен эффекту излома металлической пластины при многократном изгибе в разные стороны. Причем особое внимание в этом вопросе уделили 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) землетрясений у побережья Камчатки за 1971–2013 года и 15 аналогичных афтершоков у побережья Новой Зеландии за 1979–2016 года. 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.

Картинка 1. Карты основных толчков с M ≥ 6 для Камчатки 1971–2013 гг. (А) и Новой Зеландии 1979–2016 гг. (Б). Источник: P. N. Shebalin, A. A. Baranov // Frontiers in Earth Science, 2020

Картинка 2. Глобальная карта амплитуды океанских приливов. Источник: P. N. Shebalin, A. A. Baranov // Frontiers in Earth Science, 2020

Картинка 3. Карты основных толчков с M ≥ 6 для Новой Зеландии 1979–2016 гг. (Б). Источник: P. N. Shebalin, A. A. Baranov // Frontiers in Earth Science, 2020

Пресс-⁠служба Российского научного фонда