В июле 2024 года землетрясение магнитудой 7.4 произошло недалеко от города Калама на севере Чили. Подземные толчки повредили здания и вызвали перебои с электроснабжением во всем регионе. Хотя Чили не привыкать к сильным землетрясениям – именно здесь в 1960 году был зафиксирован самый мощный толчок в истории магнитудой 9.5 – событие в Каламе отличалось от привычного сценария.
Большинство разрушительных землетрясений, известных как мегаземлетрясения, происходят на относительно небольшой глубине, в местах столкновения тектонических плит. Однако очаг землетрясения в Каламе располагался гораздо глубже – на глубине около 125 километров, внутри самой погружающейся (субдуцирующей) тектонической плиты. Обычно такие глубокие события вызывают более слабое дрожание на поверхности, но в этот раз все было иначе. Исследователи из Техасского университета в Остине выяснили, что редкая последовательность подземных процессов значительно усилила землетрясение. Их выводы, опубликованные в журнале Nature Communications, не только объясняют аномальную интенсивность толчков, но и могут улучшить методы оценки сейсмической опасности в будущем.
«Эти чилийские события вызывают более сильные колебания, чем обычно ожидается от землетryасений средней глубины, и могут быть весьма разрушительными, – говорит ведущий автор исследования Чжэ Цзя. – Наша цель – узнать больше о том, как они происходят, чтобы наши исследования могли помочь в реагировании на чрезвычайные ситуации и долгосрочном планировании».
Долгое время считалось, что землетрясения на средней глубине, включая событие в Каламе, вызваны в основном процессом, известным как «обезвоживание и охрупчивание». По мере того как океаническая тектоническая плита погружается вглубь Земли, из-за роста температуры и давления из минералов высвобождается связанная вода. Потеряв воду, порода становится более хрупкой, в ней могут образовываться трещины, что приводит к внезапному разрыву и возникновению землетрясения. Ученые полагали, что этот процесс прекращается, когда температура превышает примерно 650 градусов по Цельсию.
Однако землетрясение в Каламе поставило это предположение под сомнение. Команда исследователей установила, что разрыв породы продолжился далеко за пределами ожидаемого температурного барьера. Он распространился примерно на 50 километров глубже, в гораздо более горячую породу, благодаря второму процессу – «тепловому разгону». Во время этого явления интенсивное трение от первоначального разрыва генерирует экстремальное тепло на краю разлома. Этот жар ослабляет окружающий материал, позволяя разрыву двигаться дальше и становиться сильнее по мере распространения.
«Мы впервые увидели, как землетрясение средней глубины нарушило все предположения, прорвавшись из холодной зоны в действительно горячую и распространяясь с гораздо большей скоростью, – отмечает Цзя. – Это указывает на то, что механизм сменился с обезвоживания и охрупчивания на тепловой разгон».
Чтобы понять, как разворачивалось землетрясение, команда из Техасского университета в сотрудничестве с учеными из Чили и США объединила несколько источников данных. Они изучили сейсмические записи для отслеживания скорости и дальности распространения разрыва, использовали данные Глобальной навигационной спутниковой системы для измерения смещения грунта и применили компьютерное моделирование для оценки температуры и свойств пород на глубине очага.
Понимание того, как землетрясения ведут себя на разных глубинах, может значительно улучшить прогнозы будущих сейсмических событий. Как подчеркивают ученые, более совершенные модели помогут точнее оценивать возможную силу толчков, что, в свою очередь, станет основой для разработки строительных норм, систем раннего предупреждения и планов экстренного реагирования.
