Землетрясения на приливе

Примерно раз в год в прибрежных зонах в западной и восточной частях Тихого океана происходят землетрясения. Хотя при подземных толчках высвобождается энергия, эквивалентная той, которая характерна для сильных землетрясений (с магнитудой около 6,5 баллов по шкале Рихтера), они не приводят к каким-либо разрушениям. Более того, местные жители их вообще не замечают.

Дело в том, что подвижки в земной коре при таких явлениях, получивших название медленных или даже сверхмедленных землетрясений, довольно незначительны и происходят в течение двух-трех недель. Даже сейсмологи, вооруженные специальными приборами, распознали их сравнительно недавно: Итиро Кавасаки описал первое медленное землетрясение у берегов Японии лишь в 1995 году.

За прошедшее 12 лет ученые заново проанализировали данные сейсмических наблюдений, которые велись в течение нескольких десятилетий, и выяснили, что подобные эпизоды слабой тектонической активности регулярно происходят в зонах субдукции. Обнаружилось также, что слабые подвижки, в результате которых в течение двух-трех недель литосферные плиты пододвигаются одна под другую на 2–3 см, имеют ту же периодичность, что и приливы.

Американским учёным удалось показать, что интенсивность слабых толчков при медленном землетрясении зависит от фазы прилива.

Результаты их исследования, принятые к публикации в журнале Science, ещё более сближают загадочные сверхмедленные землетрясения с хорошо и зачастую печально известными быстрыми.

Учёные исследовали сейсмические явления в субдукционной зоне Каскадия в северо-восточной части Тихого океана. Последние сверхмедленные землетрясения на западе американского штата Вашингтон и канадской провинции Британская Колумбия происходили в июле 2004 года, сентябре 2005 года и январе 2007 года. Чтобы установить их причину и местоположение источника «дрожи», перед каждым из этих землетрясений исследователи разворачивали специальные сейсмические группы, состоявшие из 5–11 сейсмических станций. Четыре группы располагались на полуострове Олимпик в штате Вашингтон и одна на острове Ванкувер в Британской Колумбии.

Исследователи тщательно следили за тем, чтобы на результатах не сказались вибрации, порожденные деятельностью человека. Дело в том, что одна из сейсмостанций располагалась неподалеку от лесопилки, а другая – рядом с шахтой. Если сигналы от человеческой деятельности оказывались слишком сильными, учёные опирались на записи, сделанные в ночное время.

В том случае, если толчки связаны с приливами, они должны были активизироваться с периодичностью один или два раза в сутки: наиболее четкий период приливов в 12,4 часа совпадает с пиком притяжения Луны, а период в 24–25 часов связан с комплексным воздействием Луны и Солнца.

В 2004 и 2007 годах сейсмостанции четко фиксировали импульсы, проявлявшиеся два раза в сутки. В 2005 году подобная периодичность проявлялась не столь ясно.

«Сейсмологи пытались выявить связь между приливами и землетрясениями с конца позапрошлого века», – говорит геолог Джастин Рубинштейн из Университета штата Вашингтон. Теоретически увеличение и уменьшение давления, обусловленного гравитационным притяжением Луны и Солнца, а также весом прибывающей и убывающей воды, должно облегчать либо затруднять движения по разломам.

«Ранее уже имелись доказательства того, что приливы и отливы влияют на слабые сдвиги грунта, но нам удалось выяснить гораздо большее количество деталей», – поясняет Рубинштейн.

В то время как предыдущие исследователи отмечали в своих работах влияние приливов с периодичностью в 12,4 часа, в последнем исследовании ученым удалось также зафиксировать влияние 24,8-часового интервала приливов, который распознать гораздо сложнее.

По словам другого участника исследования из Вашингтонского университета, Джона Видейла, который также является руководителем сети сейсмических станций северо-восточной части Тихого океана, приливная волна увеличивает силу толчков на 30%. Но даже в этом случае движения столь незначительны, что их невозможно отследить без специального оборудования.

«Мы ожидали, что прибывающая с приливом вода будет способствовать прекращению толчков, но, похоже, она оказывает прямо противоположное влияние. Мы пока не вполне понимаем, почему это происходит», – говорит Видейл.

Обычные землетрясения, по его словам, ведут себя совершенно по-другому – они никоим образом не зависят от фаз прилива.

Впрочем, последнее утверждение не так однозначно. Как заметил заведующий лабораторией Камчатского филиала Геофизической службы РАН Вадим Александрович Салтыков, связь между землетрясениями и приливами заметили ещё древние китайцы.

Как показал несколько лет назад Салтыков, в течение 2003–2005 годов подобные «приливные» землетрясения на Камчатке могли быть связаны с подготовкой более сильных субдукционных землетрясений. Здесь исследовались как раз не медленные, а очень слабые обычные землетрясения. А анализ сейсмических записей с 1962-го по 2005 год показал, что приливные волны могут оказывать влияние на землетрясения, очаги которых приурочены к различным структурным элементам разломов.

По словам ведущего научного сотрудника Института океанологии РАН Елены Васильевны Сасоровой, неоднородность распределения землетрясений по фазам различных циклов – как суточных, так и более длительных – прежде уже удавалось установить, хотя и не всегда уверенно.

В частности, статистически очень значим годичный цикл – в период с ноября по январь в обоих полушариях Земли фиксируется существенно большее число землетрясений, чем в другие месяцы. По словам учёного, это может быть связано с расстоянием между Землёй и Солнцем: в начале января наша планета проходит перигелий – ближайшую к Солнцу точку своей орбиты.

Елена Сасорова особо подчеркнула, что этот результат касается лишь относительно неглубоких землетрясений, очаги которых расположены не глубже 60-80 километров. Возможно, это связано с тем, что примерно на глубине 70 км вода перестаёт встречаться в свободном состоянии – как предполагают учёные, глубже давление заставляет молекулы воды проникать в кристаллическую структуру породы.

По её словам, неоднородность на более коротких временных циклах также фиксируется. И хотя регистрируется она чуть менее уверенно, здесь также можно проследить границу на глубине в 60-80 км. Для более глубоких землетрясений неоднородности нивелируются.