В МФТИ определили условия возникновения самых сильных землетрясений

Результаты опубликованы в журнале Geosciences. Согласно статистике, средние периоды повторяемости сильнейших землетрясений составляют порядка 100–1000 лет на подвижных границах плит и 1000–10000 лет в стабильных внутренних регионах. В то же время исследования подтверждают, что сейсмический процесс в каждой конкретной зоне достаточно стационарен во времени. Однако на практике в силу действия различных факторов возможны заметные отклонения, что и подтвердили исследователи МФТИ.

Пример такой неравномерности — сейсмогенная активизация Алеутской зоны в середине XX века. В период с 1938 по 1965 год в Алеутской островной дуге произошла целая серия сильнейших землетрясений, очаги которых заполнили почти всю фронтальную часть. Особый интерес представляет западная половина дуги, поскольку сильнейшие землетрясения магнитудой ~8 повторяются здесь чаще, чем в ее восточной части.

Алеутская островная дуга расположена между Беринговым морем на севере и Северо-Тихоокеанской котловиной на юге и насчитывает около 300 островов. В геологическом отношении эта территория представляет собой зону так называемой субдукции на границе литосферных плит, вдоль которой происходит погружение Тихоокеанской литосферной плиты, движущейся на северо-восток, под Северо-Американскую литосферную плиту. Процесс идет со значительным уровнем сейсмической активности.

Леопольд Лобковский, академик РАН, заведующий лабораторией геофизических исследований Арктики и континентальных окраин Мирового океана МФТИ, разработал модель, которая описывает цикличность землетрясений за счет движения блоков в зоне субдукции — так называемую клавишно-блоковую модель:

«Процесс взаимодействия океанической и континентальной литосферных плит никогда не прерывается, блоки накапливают напряжение, которое высвобождается во время сильнейших сейсмических событий. Разгружающиеся блоки при этом практически мгновенно смещаются в сторону океана. Однако во время быстрой сейсмической стадии происходит лишь частичный сброс накопленных напряжений.

Высвобождение оставшейся части запасенной блоками упругой энергии происходит в процессе окончательного “распрямления” системы. Результатом этого процесса является дальнейшее выдвижение блоков в океан. Эта стадия может продолжаться несколько лет, а ее завершение означает конец прошедшего и начало нового сейсмического цикла».

Алеутская дуга растянулась на 1740 километров, острова расположены на Северо-Американской плите, под которую погружается Тихоокеанская плита, а фронтальная часть островов представляет собой серию блоков, разделенных разломами перпендикулярно оси островной дуги. В разрезе эти литосферные блоки (так называемые «клавиши») имеют клиновидную форму и уходят в глубину до кровли пододвигающейся плиты. Субдуцирующая плита оказывает давление на блоки, приводя к их сжатию и накоплению упругих напряжений. В какой-то момент эти напряжения достигают пороговых значений, что и проявляется в виде сильнейших землетрясений.

Важнейшей особенностью Алеутской дуги является то, что в ее западной части направление субдукции происходит по касательной к направлению дуги. Это ведет не только к прямому, но и к боковому сжатию (латеральное давление), что, в свою очередь, дает за то же самое время более высокий уровень внутренних напряжений и более ранний сброс накопленной энергии. В результате сильнейшие землетрясения могут происходить здесь чаще, чем в той зоне, где субдукция происходит перпендикулярно направлению дуги.

Таким образом, в качестве механизма, объясняющего увеличение частоты землетрясений в зоне Алеутской островной дуги, предложено рассматривать смену направления субдукции с почти перпендикулярного к оси желоба в восточной части на касательную траекторию на западе. Еще одной яркой особенностью сейсмических циклов в западной части Алеутской зоны является отсутствие повторяющихся событий в одном и том же сегменте.

В рамках клавишно-блокового подхода границы очаговых зон необязательно должны в точности повторяться. Так, очаг нового события может включать соседние блоки, не сместившиеся во время предыдущего. В то же время некоторые блоки, сместившиеся во время предыдущего сейсмического цикла, могут остаться незатронутыми в силу того, что накопленных в них напряжений недостаточно для динамического срыва, что несколько затрудняет прогноз сейсмической активности в подобных регионах.  

ФизТех

270 статей

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.

Показать больше