Японские исследователи выявили взаимосвязь между уровнем гелия в грунтовых водах и величиной напряжения, оказываемого на внутренние слои горных пород Земли, обнаруженные в местах, близких к эпицентру землетрясения в Кумамото в 2016 году. Ученые надеются, что открытие приведет к разработке системы мониторинга, которая улавливает изменения напряжения, которые могут предвещать сильное землетрясение.
Несколько исследований, в том числе исследования сильного землетрясения в Кобе, Япония, в 1995 году, показали, что изменения в химическом составе подземных вод могут происходить до землетрясений. Тем не менее, исследователям все еще нужно было собрать доказательства, чтобы связать возникновение землетрясений с такими химическими изменениями, прежде чем установить сильную корреляцию между ними.
Группа исследователей из Токийского университета и их сотрудники обнаружили, что когда нагрузка на земную кору была высокой, уровни изотопа гелия, гелия-4, выделяемого в грунтовые воды, также были высокими в местах вблизи эпицентр землетрясения Кумамото 2016 года, магнитудой 7,3 на юго-западе Японии, в результате которого погибло 50 человек и был нанесен серьезный ущерб.
Команда использовала погружной насос в глубоких скважинах для получения проб подземных вод на глубине от 280 до 1300 метров из семи мест в зонах разломов, окружающих эпицентр, через 11 дней после землетрясения в апреле 2016 года. Они сравнили изменения уровней гелия-4, полученных в результате химического анализа этих образцов, по сравнению с аналогичными анализами, проведенными в 2010 году.
«После тщательного анализа и расчетов мы пришли к выводу, что уровни гелия-4 увеличились в образцах, которые были собраны недалеко от эпицентра, из-за газа, выделяемого трещинами горных пород», - говорит ведущий автор Юдзи Сано, профессор. в Институте исследования атмосферы и океана при Токийском университете.
Кроме того, ученые оценили количество гелия, выделяемого горными породами, в ходе экспериментов по разрушению горных пород в лаборатории, используя образцы горных пород, собранные в районе землетрясения. Они также рассчитали величину напряжения, оказываемого в местах отбора проб подземных вод, используя спутниковые данные. В совокупности исследователи обнаружили положительную корреляцию между количеством гелия в грунтовых водах и нагрузкой, при которой содержание гелия было выше в районах, близких к эпицентру, в то время как концентрации падали дальше от наиболее интенсивной сейсмической активности..
«Необходимо провести дополнительные исследования, чтобы проверить нашу корреляцию в других районах землетрясений», - говорит Сано. «Важно проводить наблюдения на месте при изучении землетрясений и других природных явлений, так как этот подход дал нам бесценную информацию при расследовании землетрясения в Кумамото», - добавляет он.