Землетрясение Каикоура в Новой Зеландии в 2016 году нанесло значительный ущерб. Исследователи Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) в Мюнхене проанализировали его механизмы, обнаружив удивительные открытия в физике землетрясений с помощью моделирования, проведенного на суперкомпьютере SuperMUC..
Землетрясение Каикоура 2016 года (магнитудой 7,8) на Южном острове Новой Зеландии является одним из самых интригующих и лучше всего задокументированных сейсмических событий в мире - и одним из самых сложных. Землетрясение продемонстрировало ряд необычных особенностей, и лежащие в его основе геофизические процессы с тех пор стали предметом споров. Геофизики LMU Томас Ульрих и доктор Алис-Агнес Габриэль в сотрудничестве с исследователями из Университета Лазурного Берега в Вальбонне и Гонконгского политехнического университета смоделировали ход землетрясения с беспрецедентной степенью реализма. Их модель, которая была запущена на суперкомпьютере SuperMUC Баварской академии наук в Вычислительном центре Лейбница (LRZ) в Мюнхене, объясняет динамические причины такого необычного многосегментного землетрясения. Это важный шаг к повышению точности оценок опасности землетрясений в других частях мира. Их выводы опубликованы в онлайн-журнале Nature Communications.
По мнению авторов статьи, землетрясение в Каикоуре является самым сложным из когда-либо зарегистрированных и поднимает ряд важных вопросов. Одной из его наиболее поразительных особенностей было то, что он привел к последовательному разрыву более 20 сегментов сети разломов. «Глядя на структуру поверхностных разломов, затронутых землетрясением, можно обнаружить большие промежутки более 15 км между ними. До сих пор анализ сейсмической опасности основывался на предположении, что разломы, находящиеся на расстоянии более 5 км друг от друга, не будут разрушены за один раз», - говорит Габриэль. Второе необычное наблюдение заключалось в том, что, хотя землетрясение началось на суше, это также привело к сильнейшему цунами, зарегистрированному в регионе с 1947 года. Это указывает на то, что подповерхностные разрывы в конечном итоге вызвали локальные смещения морского дна.
Понимание, полученное в результате моделирования, теперь позволило лучше понять причины последовательности разрывов разломов, которые характеризовали землетрясение. «Это стало возможным благодаря реалистичности нашей модели, которая включает в себя основные геофизические характеристики разрушения разломов и реалистично воспроизводит то, как подземные породы разрушаются и генерируют сейсмические волны», - говорит Габриэль. Модель подтвердила, что землетрясение Каикоура включало в себя сложный каскад разрывов разломов, которые распространялись зигзагообразным образом. Скорости распространения вдоль отдельных систем разломов не были необычно низкими, но сложная геометрия сети разломов и задержки на переходах между сегментами разломов привели к извилистому пути разрыва. В то время как интуитивно может показаться, что большое количество тектонических сил, накапливавшихся в течение десятилетий, необходимо для управления землетрясением через такие сложные сети разломов, авторы предполагают, что требуемое воздействие, напротив, было довольно слабым. «Разрыв такого слабонагруженного разлома был вызван очень постепенным проскальзыванием или ползучестью ниже разломов, где кора более пластична, и низким уровнем сопротивления трению, чему способствовало присутствие флюидов», - объясняет Габриэль. «Кроме того, высокие скорости разрыва обычно приводят к быстрому снижению сопротивления трения».
Исследователи заявляют, что их модель может способствовать улучшению оценок опасности землетрясений в определенных районах. Текущие оценки опасностей требуют тщательного картирования систем разломов в рассматриваемом регионе, а затем оценивается их подверженность разрыву при сейсмическом воздействии.«Моделирование землетрясений в настоящее время становится важной частью набора инструментов для быстрого реагирования на землетрясения и для улучшения долгосрочных строительных норм и правил в районах, подверженных землетрясениям, путем предоставления основанных на физике интерпретаций, которые могут синергетически интегрироваться с установленными усилиями, основанными на данных», - говорит первый автор. исследования, аспирант Томас Ульрих.