Работая над твердым гранитом калифорнийской пустыни Мохаве, ученые впервые непосредственно наблюдали «заживление» разлома после землетрясения.
Процесс «заживления» после землетрясения восстанавливает жесткость земной коры и восстанавливает устойчивость зоны разлома к разрыву, согласно выводам, опубликованным в выпуске журнала Science от 9 января.
Геофизики Йонг-Ганг Ли, доктор философии, научный сотрудник отдела наук о Земле Университета Южной Калифорнии, и Джон Видейл, доктор философии. Д., адъюнкт-профессор кафедры наук о Земле и космосе Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, возглавлял группу, которая следила за изменениями в земной коре вдоль разлома Джонсон-Вэлли в пустыне Мохаве с момента разрыва этого разлома 28 июня 1992 года магнитудой 7,5 Ландерса. землетрясение.
В конечном счете, исследования, подобные этим, могут привести к более точным оценкам того, как часто и насколько предсказуемо может произойти разрыв данного разлома, считают исследователи.
В 1994 и 1996 годах группа провела два идентичных сейсмических эксперимента. Оба раза ученые установили сложную сеть постов сейсмического прослушивания - около 80 инструментов, расположенных вокруг разлома долины Джонсон на площади около 20 квадратных миль. Затем команда использовала массив для записи реакции Земли на взрывы, произошедшие в 30-метровых скважинах вблизи разлома: один 2 ноября 1994 года, второй 6 августа 1996 года.
В испытании 1996 года ударные волны двигались значительно быстрее - на 0,5-1,5% быстрее, при этом наибольшее увеличение скорости было зарегистрировано на станциях, ближайших к разлому.
Это указывает на то, что кора, разорванная и разрушенная землетрясением Ландерса, быстро «зажила», говорит доктор Ли, ведущий автор статьи в журнале Science. Подземные трещины, открытые землетрясением, закрываются.
Разлом долины Джонсон относительно неактивен. Землетрясения такой силы, как событие Ландерса, по оценкам, случаются на нем не чаще одного раза в тысячу лет.
Исследование разлома и полученные знания об изменениях, происходящих в горной породе, «помогают нам понять цикл землетрясений, способ, которым разломы постепенно накапливают напряжение в течение десятилетий или даже столетий, а затем высвобождают напряжение. через несколько секунд», - говорит Ли.
Теоретики предложили множество идей для последовательности событий, ведущих к землетрясению, от простых теорий о трении поверхностей сухих скал друг о друга до более сложных сценариев, в которых присутствует вода с растворенными минералами.
«Водопровод» в разломе также может влиять на возникновение землетрясений, объясняет д-р Видейл. Увеличение давления воды может раздвинуть стороны разлома, способствуя сдвигу разлома, который вызывает землетрясение.
Сравнивая наблюдаемые скорости акустических и поперечных волн от взрывов с предсказанными теорией для сухих пород, мы пришли к выводу, что открытые землетрясением микротрещины содержат некоторое количество жидкости, но они не полностью заполнены жидкостью. Мы отслеживать, увеличивается ли количество жидкости после землетрясения», - говорит Ли.
Сравнивая наблюдаемые скорости акустических и поперечных волн от взрывов с предсказанными теорией для сухой породы, научная группа пришла к выводу, что микротрещины, открытые землетрясением, содержат некоторое количество жидкости, но они не полностью заполнены жидкостью, и данные показывают, что количество жидкости увеличилось с 1994 по 1996 год.
Член команды Кейити Аки, доктор философии, обладатель сертификата W. M. Председатель Фонда Кека по геологическим наукам в Колледже литературы, искусств и наук USC говорит, что, поскольку большинство разломов имеют долгую историю разрывов и заживлений, «исследования структуры разломов и процесса заживления помогут ученым определить настоящие причины начало и прекращение разрыва.«Такие исследования, - говорит он, - могут помочь ученым предсказать, где землетрясение может произойти на разломе, и какой будет магнитуда этого землетрясения».
Новые технологии сделали эти наблюдения возможными. «Десять лет назад горстка людей не смогла бы за несколько дней развернуть 80 инструментов и зафиксировать движение грунта в течение целой недели», - говорит Видейл. «Необходимая точность, несколько миллисекунд в абсолютном времени, стала возможной благодаря хронометрированию со спутников, что также стало возможным всего несколько лет назад».
Ли и Видейл планируют продолжить мониторинг разлома Джонсона, пытаясь определить, является ли скорость заживления постоянной с течением времени, ускоряется или замедляется, чтобы развить свое понимание процесса разлома и заживления. Они также исследуют другие области активных землетрясений, в том числе Паркфилд и Анза в Калифорнии, а также разлом Нодзима недалеко от Кобэ, Япония, чтобы лучше понять процессы разломов и заживления.
Другими сотрудниками в работе над Джонсон-Вэлли были аспирант Фей Сюй из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и геофизик Томас Бердетт из офиса Геологической службы США в Менло-Парке. Это исследование финансировали Национальный научный фонд и Геологическая служба США.