Мегаземлетрясения (с магнитудой более 8,5) в основном происходят на субдукционных разломах, где одна тектоническая плита проходит под другой. Но вероятность таких землетрясений оказывается неравномерной по этим зонам. В исследовании, опубликованном 25 ноября 2016 года в журнале Science, исследователи из Орегонского университета и лаборатории Géoazur (CNRS/Université Nice Sophia Antipolis/Observatoire de la Côte d’Azur/IRD) показывают, что мегаземлетрясения в основном происходят на самых плоских зоны субдукции. Таким образом, районы Филиппин, Соломоновых островов и Вануату не будут благоприятными для мегаземлетрясений, в отличие от Южной Америки, Индонезии и Японии. Открытие этого нового индикатора должно улучшить мониторинг землетрясений и предотвратить сейсмические риски и цунами.
В точке, где сходятся две тектонические плиты, может образоваться область, известная как зона субдукции, где одна из плит проходит поверх другой. Камни не скользят друг по другу легко, и движение тектонических плит может быть заблокировано на всем протяжении таких зон взаимодействия на сроки, превышающие тысячу лет. Этот «дефицит проскальзывания» приводит к накоплению энергии, которая резко высвобождается во время землетрясений.
Теория, господствовавшая в течение многих лет, предполагала, что мегаземлетрясения в основном происходили в зонах субдукции, где плиты быстро сближались, и в тех, где погружающаяся плита была относительно молодой. Однако мегаземлетрясения Суматра-Андаманское в 2004 г. и Тохоку-Оки в 2011 г., породившие смертоносные цунами, идут вразрез с этой теорией: в первом случае скорость движения плит относительно мала (от 3 до 4 см в год). а во-вторых, Тихоокеанской плите, погружающейся под Японию, более 120 миллионов лет. Поэтому возник новый вопрос: могут ли все зоны субдукции генерировать мегаземлетрясения?
В этом новом исследовании исследователи изучили еще один параметр: геометрию зоны субдукции. Сравнивая степень кривизны погружающихся плит при великих исторических землетрясениях, они обнаружили, что максимальная магнитуда землетрясений, зарегистрированных в каждой зоне субдукции, была обратно пропорциональна степени кривизны разлома. Другими словами, чем более плоский контакт между двумя плитами, тем более вероятно, что произойдут мегаземлетрясения.
Землетрясения происходят, когда накопленная в результате дефицита подвижки энергия превышает определенный порог. Исследователи показали, что чем больше кривизна разлома субдукции, тем больше этот порог варьируется по зоне субдукции. Неоднородный порог вызывает более частые землетрясения, но они затрагивают меньшую пространственную площадь и, следовательно, имеют меньшую магнитуду. Напротив, однородный порог разрыва на большой части разлома имеет больше шансов привести к одновременному разрыву всей заблокированной зоны и, следовательно, больше шансов вызвать мегаземлетрясение.
Как следствие, зоны субдукции, такие как Филиппины, Соломоновы острова или Вануату, вряд ли вызовут мегаземлетрясения. Другие, однако, такие как Перу, Ява или Мексика, где за последние 200-300 лет не было очень сильных землетрясений, похоже, обладают всеми необходимыми характеристиками для мегаземлетрясения в будущем.