Самое подробное исследование сейсмической активности связывает прочность разломов с вероятностью крупных землетрясений

Расположенная на Тихоокеанском огненном кольце, Япония является одной из самых сейсмоопасных стран в мире, где ежегодно происходят тысячи небольших землетрясений, и существует постоянная угроза «большого». В настоящее время предсказать, когда произойдут крупные землетрясения, невозможно, но, изучая многочисленные небольшие землетрясения, сейсмологи в Японии надеются больше узнать о процессах в земной коре, которые приводят к крупным землетрясениям.

Теперь исследователи из Университета Кюсю и Токийского университета (Япония) изучили сейсмическую активность на беспрецедентном уровне детализации, выявив связь между силой разлома и магнитудой землетрясения. Опубликовано в Природа КоммуникацииВ исследовании предполагается, что сила разлома влияет на значение b и, следовательно, на вероятность сильного землетрясения.

«B-value — очень важная константа в сейсмологии, которая характеризует связь между частотой и силой землетрясений», — объясняет профессор Сатоши Мацумото, первый автор исследования и директор Института сейсмологии и вулканологии Университета Кюсю. «Если b-value низкий, это означает, что доля крупных землетрясений выше, тогда как высокое b-value означает, что доля более мелких землетрясений выше».

Значение b может меняться в зависимости от местоположения, а также с течением времени, и часто сообщается, что оно уменьшается непосредственно перед крупным землетрясением. Предыдущее исследование предположило, что уменьшение значения b было вызвано увеличением сил напряжения, действующих на разлом. Теперь это исследование предполагает, что прочность разлома также является способствующим фактором.

В ходе исследования исследовательские группы проанализировали сейсмическую активность, происходящую в районе эпицентра Западного Тотторийского землетрясения, которое произошло в 2000 году с магнитудой 7,3. Установив в этом районе более 1000 сейсмических станций, исследователи смогли проводить сейсмические наблюдения с беспрецедентным уровнем точности.

«Даже спустя два десятилетия все еще происходят сотни крошечных толчков, большинство из которых настолько слабы, что мы их не чувствуем», — говорит Мацумото.

Благодаря такому количеству датчиков исследователи смогли обнаружить мельчайшие перемещения разломов, а также определить ориентацию каждого разлома в земной коре.

Используя этот набор данных, группа смогла оценить поле напряжений (различные направления сил напряжения, действующих на каждый разлом в момент разрушения), что позволило им охарактеризовать разломы как сильные или слабые.

«При определенных условиях напряжения в каждом тектоническом режиме существует благоприятное направление плоскости разлома для скольжения. Когда разломы находятся в неблагоприятных направлениях, это говорит о том, что это слабые разломы, которые могут легче скользить. С другой стороны, сильные разломы требуют большего напряжения для скольжения и имеют гораздо более характерное направление», — объясняет Мацумото.

Из расчетов поля напряжений исследователи также смогли оценить b-значение группы событий, классифицированной по силе разлома. Они обнаружили, что более сильные разломы имеют меньшие b-значения, что говорит о большей вероятности крупных землетрясений, в то время как более слабые разломы имеют большие b-значения, что говорит о меньшей вероятности крупных землетрясений.

«Проще говоря, эти слабые разломы, скорее всего, сместятся до того, как накопится большое количество напряжения, а это значит, что они не смогут высвободить большую силу», — говорит Мацумото.

Исследователи надеются, что благодаря более глубокому пониманию факторов, влияющих на b-значения, им удастся приблизиться к «святому Граалю» прогнозирования землетрясений.

«Я не думаю, что мы когда-либо узнаем точно, когда произойдет землетрясение, но рассмотрение таких данных, как направление и сила разлома, а также расчет b-значений, может помочь нам оценить, когда разлом достиг критической точки — когда для смещения разлома достаточно лишь небольшого дополнительного толчка силы», — заключает Мацумото. «Эта информация жизненно важна, чтобы быть готовыми к крупным землетрясениям».