Приливы и отливы меняются в поисках разгадки тайны землетрясения.
Много лет назад ученые поняли, что землетрясения вдоль срединно-океанических хребтов - подводных горных хребтов на краях тектонических плит - связаны с приливами. Но никто не мог понять, почему во время отливов наблюдается всплеск толчков.
«Все были в некотором роде в тупике, потому что, согласно общепринятой теории, эти землетрясения должны происходить во время приливов», - объяснил Кристофер Шольц, сейсмолог из Земной обсерватории Ламонт-Доэрти Колумбийского университета.
В исследовании, опубликованном сегодня в Nature Communications, он и его коллеги раскрыли механизм этого кажущегося парадокса, и он сводится к магме под срединно-океаническими хребтами.
«Магматическая камера дышит, расширяется и сжимается из-за приливов, что заставляет двигаться разломы», - сказал Шольц, который руководил исследованием вместе с аспирантом Ламонт-Доэрти Йеном Джо Таном.
Идти против течения
Корреляция с отливом удивительна из-за того, как движется срединно-океанический разлом. Шольц описал разлом как наклонную плоскость, разделяющую два блока земли. При движении верхний блок скользит вниз по отношению к нижнему. Итак, ученые ожидали, что во время приливов, когда на вершине разлома находится больше воды, она будет толкать верхний блок вниз и вызывать землетрясения. Но это не то, что происходит. Вместо этого разлом скользит вниз во время отлива, когда силы на самом деле тянут вверх - «что противоположно тому, что вы ожидаете», - сказал Шольц.
Чтобы разгадать тайну, он, Тан и Фабьен Альбино из Бристольского университета изучили осевой вулкан вдоль хребта Хуан-де-Фука в Тихом океане. Поскольку вулкан извергается каждые десять лет или около того, ученые создали густую сеть приборов для мониторинга дна океана, чтобы следить за ним. Команда использовала данные этих инструментов для моделирования и изучения различных способов, которыми отливы могут вызывать толчки.
В конце концов, все свелось к компоненту, который никто не рассматривал прежде: магматическому очагу вулкана, мягкому, находящемуся под давлением карману под поверхностью. Команда поняла, что во время отлива в верхней части камеры остается меньше воды, поэтому она расширяется. Когда он набухает, он напрягает скалы вокруг себя, заставляя нижний блок скользить вверх по разлому и вызывая в процессе землетрясения.
Кроме того, сказал Шольц, приливные землетрясения в этом регионе «настолько чувствительны, что мы можем увидеть детали в ответе, которые никто никогда не мог видеть раньше.«Когда группа нанесла на карту частоту землетрясений в зависимости от напряжения в разломе, они поняли, что даже самое незначительное напряжение может вызвать землетрясение. Данные о приливах помогли откалибровать этот эффект, но инициирующее напряжение могло быть вызвано чем угодно, например, волны от очередного землетрясения или сточные воды, закачанные в землю.
"Люди, занимающиеся гидроразрывом пласта, хотят знать, есть ли какое-то безопасное давление, которое вы можете накачать и убедиться, что вы не вызовете землетрясений?" - сказал Шольц. «И ответ, который мы находим, заключается в том, что его нет - это может произойти при любом уровне стресса».
Конечно, небольшое напряжение на небольшой площади не вызовет разрушительного землетрясения, и точное количество необходимого напряжения варьируется от места к месту. «Наша точка зрения заключается в том, что не существует внутреннего напряжения, которое должно быть превышено, чтобы вызвать землетрясение», - говорит Шольц. «Нет никакого практического правила».