Давняя мечта сейсмологов - иметь возможность предсказывать землетрясения - может быть немного ближе к осуществлению благодаря работе Марека Зреды из Аризонского университета в Тусоне.
Новый метод датирования прошлых землетрясений может предоставить информацию, которая может помочь предсказать будущие землетрясения по определенным типам разломов, согласно статье, опубликованной сегодня (6 ноября) в журнале Science Зредой и его коллегой Джей С. Ноллер из Университета Вандербильта.
Зреда, космогенный изотопный геохимик и доцент кафедры гидрологии и водных ресурсов, и Ноллер, сейсмолог, измерили следовые количества изотопа хлора хлор-36 (36Cl) на поверхности коренных пород, обнаженных в результате разломного воздействия. на участке в Монтане, чтобы датировать там землетрясения.36Cl возникает в результате химических изменений в поверхностных элементах, которые реагируют с нейтронами и мюонами, создаваемыми космическими лучами, проникающими в атмосферу Земли.
Эти космические лучи, производимые в глубоком космосе и отклоняемые в атмосферу Земли ее магнитным полем, бомбардируют нашу планету с известной и предсказуемой скоростью, говорит Зреда, для любой заданной широты и высоты. Чем дольше поверхность камня находится на воздухе, тем больше аккумулируется 36Cl. Измерив количество 36Cl на разных высотах на уступе или вертикальной поверхности скалы, обнаженной в результате разлома, и откалибровав географическое положение, тип породы и историю эрозии, исследователи смогли рассчитать время, в течение которого каждая часть породы была разоблачен.
Они обнаружили, что за последние 24 000 лет на этом месте произошло шесть землетрясений, и смогли датировать их 400, 1 700, 2 600, 7 000, 20, 300 и 23 800 годами. много лет назад. Оценки точны с точностью до 400-3 000 лет.
Знание закономерностей прошлых землетрясений в конкретном разломе может помочь в прогнозировании того, когда произойдет следующее.«У этого подхода есть потенциал для прогнозирования сильных землетрясений вдоль крупных разломов, особенно если землетрясения не очень часты, и многие крупные разломы попадают в эту категорию», - говорит Зреда.
Но, конечно, все не так просто. Прогнозирование землетрясений на основе прошлых паттернов будет работать только в том случае, если прошлые паттерны однородны, то есть если землетрясения происходят через равные промежутки времени. И по этому вопросу научное жюри отсутствует.
Существуют две точки зрения на временные закономерности землетрясений в Большом бассейне на западе Северной Америки, объясняет Зреда. Один считает, что землетрясения происходят через равные промежутки времени; а во-вторых, они собираются группами, с длительными перерывами между периодами активности.
«Эти две модели, - говорит Зреда, - по-разному влияют на нашу способность предсказывать землетрясения», причем единая модель делает предсказание более возможным.
К сожалению для потенциальных прогнозистов землетрясений, данные Зреды и Ноллера поддерживают модель кластеризации, которая является более широко распространенной точкой зрения среди сейсмологов, изучающих разломы Большого Бассейна.
Кроме того, Зреда указывает, что существуют и другие ограничения возможности делать прогнозы с помощью его метода. Нынешние возможности аналитической точности ограничивают точность оценок датирования примерно 10 процентами возраста, говорит он, даже в оптимальных геологических условиях. И этот метод работает только с достаточно неразмытыми разломами коренных пород, которые испытывают землетрясения реже, чем примерно раз в 1000 лет. Кроме того, разломы, которые движутся горизонтально, а не вертикально, такие как знаменитый разлом Сан-Андреас в Калифорнии, не могут быть изучены с помощью этого метода..
Однако этот метод можно использовать для многих крупных разломов, и он является заметным улучшением по сравнению с более ранними методами датирования. Ранее, говорит Зреда, исследователи, использующие изотопы, полученные из космических лучей, для датирования землетрясений, делали это косвенно, например, используя аллювиальные отложения, смещенные землетрясениями. Кроме того, некоторые сейсмологи использовали радиоуглеродное датирование окаменелостей, содержащихся в отложениях, связанных с разломами. Однако эти методы менее точны, говорит он, и могут быть скомпрометированы, если пространственное расположение отложений сместится.«Более молодые землетрясения часто изменяют или стирают следы более старых землетрясений», - отмечает Зреда. «Наш первый подход к прямому датированию уступов разломов».
Датирование землетрясений является последним в серии применений, которые Зреда и его студенты нашли для изотопов 36Cl, полученных из космических лучей. Ранее они датировали другие интересные явления, в том числе речные отложения, подземные воды, образования песчаных дюн в Канзасе и Небраске, ледниковые морены по всему миру и даже метеоритный кратер в северной Аризоне (ему 50 000 лет). Они также смогли измерить скорость «изостатического отскока» канадской земли, покрытой ледниками. Датируя выходы горных пород на древних береговых вершинах, которые остались высокими и сухими по мере подъема земли, они определили, что земля, освободившаяся от давления ледников 10 000 лет назад, сначала поднималась на 5 см в год, а теперь замедлилась до одного процента от этого. скорость.
В будущем Зреда надеется расширить свою работу по землетрясениям, чтобы определить, соответствует ли время землетрясений Большого Бассейна при различных разломах кластерной модели или однородной модели.