«Все перечисленные феномены характеризуют не зону разлома как таковую, а скорее большую область вокруг разлома, в которой происходит накопление упругой энергии деформации. Из-за этого все попытки найти надёжные способы краткосрочного прогнозирования землетрясения не дали результата — хотя ретроспективно можно связать некоторые изменения с уже произошедшими толчками», — комментирует соавтор работы Геворг Кочарян, профессор кафедры теоретической и экспериментальной физики геосистем МФТИ, заместитель директора ИДГ РАН по научной работе.Для понимания процессов в зоне разлома учёные предложили использовать запись сейсмического шума, которая содержит информацию о настолько слабых колебаниях, что речь идёт не о землетрясениях как таковых (пусть даже небольших), а скорее о шумах, создаваемых медленно деформируемыми блоками земной коры. В своей работе исследователи показали, что на участке разлома — области зарождения будущего землетрясения — характеристики этого шума меняются при увеличении тектонических напряжений до критической величины и переходе разлома в метастабильное состояние — состояние, когда любое небольшое воздействие извне способно запустить катастрофический сдвиг. В потенциально опасной зоне разлома существенно меняется спектр сейсмического шума. Проведённые в лабораторных условиях измерения с использованием гранитных блоков показали, что в низкочастотной области возникают характерные пики, частота которых существенно снижается перед сдвигом.
Рисунок. а) Схема опытной установки: гранитный блок массой в полкилограмма перемещался по поверхности гранитного стержня 10х10х250 см, а установленный в торце стержня динамик создавал аналог сейсмических колебаний, распространяющихся в земной коре. b) На графиках видно, что блок двигался периодическими рывками, и это происходило при достижении критического значения механического напряжения. Разные линии соответствуют разным условиям опыта: контакт между гранитным блоком и стержнем мог быть заполнен как кварцевым песком, так и смесью песка с глиной.
Лабораторная установка. Изображение авторов исследования
«Обнаруженные нами закономерности указывают на то, что переход разлома в состояние готовности к сейсмическому толчку можно обнаружить, анализируя спектр фонового шума. Выявление колебаний, возникающих вблизи разлома, и слежение за их изменением могут стать новым полезным методом наблюдения за разломами в режиме реального времени», — говорит Алексей Остапчук, сотрудник кафедры теоретической и экспериментальной физики геосистем МФТИ и Института динамики геосфер РАН.
Работа авторов выполнена при поддержке Российского научного фонда.