Российские ученые выяснили, что землетрясения можно предсказывать незадолго до их начала по так называемому «шепоту Земли» – слабым сейсмическим колебаниям, возникающим в окрестностях разломов. Их методика и результаты опытов в лаборатории были представлены в журнале Scientific Reports.
«Мы выяснили, что переход разлома в состояние «готовности» к сейсмическому толчку можно обнаружить, анализируя спектр фонового шума. Мониторинг колебаний, возникающих вблизи разломов, может стать новым полезным методом наблюдения за их состоянием в режиме реального времени», — заявил Алексей Остапчук, сотрудник МФТИ и Института динамики геосфер РАН в Москве, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Землетрясения и прочие опасные катаклизмы, связанные с недрами Земли, чаще всего происходят на границах разломов между тектоническими плитами, движению которых часто препятствуют неровности на их кромках.
Когда движение плит прекращается, в точке их соприкосновения накапливается потенциальная энергия. Она высвобождается в виде тепла и мощных всплесков акустических волн в тот момент, когда породы в этих неровностях не выдерживают нагрузки и ломаются.
Ученые давно пытаются понять, какие процессы управляют накоплением этой энергии и пытаются найти такие способы «просвечивания» недр Земли, которые позволили бы нам узнавать о появлении подобных зон тектонического напряжения. Анализ их свойств, как надеются геологи, позволит вычислять вероятность, силу и время возникновения новых подземных толчков.
Несмотря на огромный прогресс в этой области, подобные предсказания пока являются крайне неточными, что часто порождает трения между учеными и политиками, не любящими неясности. К примеру, сейсмологи, некорректно предсказавшие масштабы землетрясения в итальянском городе Л’Аквила в 2009 году, получили реальные тюремные сроки за «дезинформацию» населения и гибель примерно трех сотен человек.
Как передает пресс-служба МФТИ, Остапчук и его коллеги смогли значительно повысить точность этих предсказаний, изучив то, как изменения в устройстве разлома, происходящие непосредственно перед началом землетрясения, отражаются в сейсмическом «шуме».
Как правило, подобные сигналы, своеобразный «шепот Земли», ученые игнорируют во время наблюдений за точками сейсмического напряжения, так как они порождаются огромным числом источников, разделить и «распутать» которые практически невозможно.
Российские физики выяснили, то следы готовящихся землетрясений можно «услышать» в этом шуме, не зная всех его источников, экспериментируя с миниатюрным лабораторным аналогом двух сталкивающихся пластов горных пород.
Их роль играли два бруска гранита с неровной поверхностью, один из которых был подцеплен к специальной пружине, заставлявшей его скользить по второму куску породы, покрытому песком и галькой. Роль источника «шепота Земли» играл обычный аудиодинамик, прикрепленный к поверхности первого блока и заставлявший оба куска гранита вибрировать.
Эти бруски, как отмечают ученые, могли как относительно легко скользить по поверхности друг друга, так и цепляться за гальку и неровности, в результате чего возникал аналог очага будущего землетрясения. Наблюдая за ростом напряженности в точке соприкосновения пород и тем, как менялся фоновый «шум», ученые пытались понять, есть ли связь между этими процессами.
Как оказалось, подобные закономерности действительно существовали — спектр шума заметным образом менялся по мере накопления энергии внутри «разлома» и при его переходе в критическое состояние, когда любое небольшое воздействие извне способно запустить катастрофический сдвиг.
К примеру, Остапчук и его коллеги обнаружили, что непосредственно перед началом землетрясения в «шепоте Земли» возникают характерные низкочастотные пики, чья частота падает еще ниже непосредственно перед сдвигом пород.
В будущем, как надеются ученые, наблюдения за подобными колебаниями помогут отслеживать готовящиеся землетрясения и предсказывать их силу и время наступления. Для этого, правда, придется создать целый набор новых инструментов, позволяющих определить то, на каких частотах «вибрируют» сами сталкивающиеся пласты пород, что критически важно для определения точного положения эпицентра будущих землетрясений.