Землетрясения происходят, когда горные породы по обе стороны от тектонического разлома внезапно сдвигаются в противоположных направлениях. Двумя основными сейсмическими волнами, вызывающими сотрясение разрушающегося разлома, являются S-волны, которые сдвигают горные породы и распространяются со скоростью около 3,5 км/с, и P-волны, которые сжимают горные породы и распространяются быстрее со скоростью около 5 км/с.
Геофизические наблюдения показывают, что скорость, с которой землетрясение распространяется по разлому, либо медленнее, чем волны "S", либо почти так же быстро, как волны "P". Последние, так называемые сверхсдвиговые землетрясения, происходят очень редко и могут вызывать очень сильные сотрясения. Наблюдались лишь некоторые из них, и они произошли на разломах, которые являются удивительно прямыми, геологическими «супермагистралями», которые представляют небольшое препятствие для ускоряющихся землетрясений..
"Запрещенный" диапазон скоростей
В этом исследовании международная группа под руководством Жана-Поля Ампуэро, сейсмолога IRD и Университета Лазурного Берега, проанализировала землетрясение магнитудой 7,5, которое потрясло остров Сулавеси в Индонезии 28 сентября и разрушило регион Палу.
Воздействие события - более 2000 смертей - усугублялось разрушительной последовательностью вторичных эффектов, включая разжижение почвы, оползни и цунами.
Благодаря высокоразрешающему анализу сейсмологических данных исследователи определили скорость распространения землетрясения: 4,1 км/с. Необычная скорость, между скоростью S и P волн. «Впервые мы наблюдаем такую стабильную скорость», - подчеркивает Жан-Поль Ампуэро."Это землетрясение происходило в "запрещенном" диапазоне скоростей, и его можно рассматривать как событие сверхсдвига, даже если оно не такое быстрое, как предыдущие."
Проанализировав оптические и радиолокационные изображения, полученные со спутников, специально предназначенных для наблюдения за последствиями землетрясения, исследователи определили путь разрыва разлома. Они обнаружили, что разлом не был прямым, а имел как минимум два основных изгиба и оставил более 5 метров смещения земли через город Палу. «На этом пути есть серьезные препятствия, которые должны были снизить скорость землетрясения, но она осталась на уровне 4,1 км/с на протяжении 150 км», - говорит Жан-Поль Ампуэро.
На пути к лучшему прогнозированию будущих землетрясений
Выводы бросают вызов текущим представлениям о землетрясениях и могут помочь исследователям и государственным органам лучше подготовиться к будущим событиям. «В классических моделях землетрясений разломы живут в идеализированных неповрежденных породах, - говорит Ампуэро, - но настоящие разломы окутаны слоем пород, которые были разрушены и размягчены предыдущими землетрясениями. Устойчивый разрыв со скоростями, неожиданными для неповрежденных пород, на самом деле может произойти с поврежденными породами просто потому, что скорость сейсмических волн в них ниже.
Землетрясение в Палу может стать первой четкой проверкой таких недавних моделей, если за ним последуют исследования архитектуры разлома и его зоны поврежденных пород. Поскольку воздействие землетрясения сильно зависит от его скорости, такие исследования других разломов по всему миру могут помочь лучше предвидеть последствия землетрясения.
Будущая работа может также определить, усилила ли скорость землетрясения в Палу его каскадные эффекты, способствуя прибрежным и подводным оползням, которые, в свою очередь, способствовали возникновению цунами.