Много лет назад ученые поняли, что землетрясения вдоль срединно-океанических хребтов – подводных горных хребтов на краях тектонических плит – связаны с приливами. Но никто не мог понять, почему возникают толчки во время отливов.
«Все были в каком-то тупике, потому что согласно общепринятой теории землетрясения должны происходить во время приливов», – пояснил Кристофер Шольц, сейсмолог из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета.
В исследовании, опубликованном сегодня в Nature Communications, он и его коллеги раскрыли механизм этого кажущегося парадокса, и он сводится к магме под срединно-океаническими хребтами.
«Это дыхание магматической камеры, расширение и сжатие из-за приливов и отливов заставляет разломы двигаться», – сказал Шольц, который руководил исследованием вместе с аспирантом Ламонт-Доэрти Йен Джо Тан.
Идти против течения
Корреляция отливов удивительна из-за того, как движется срединно-океанский разлом. Шольц описал разлом как наклонную плоскость, разделяющую два земных блока. Во время движения верхний блок скользит вниз относительно нижнего. Итак, ученые ожидали, что во время прилива, когда больше воды находится на вершине разлома, это подтолкнет верхний блок вниз и вызовет землетрясения.
Но это не то, что происходит. Вместо этого разлом ускользает вниз во время отлива, когда силы на самом деле тянут вверх – «что противоположно тому, что вы ожидаете», – сказал Шольц.
Чтобы разгадать загадку, он, Тан и Фабьен Альбино из Бристольского университета изучили Осевой вулкан вдоль хребта Хуан-де-Фука в Тихом океане.
Поскольку вулкан извергается каждые десять лет или около того, ученые создали плотную сеть инструментов для мониторинга дна океана. Команда использовала данные этих инструментов для моделирования и изучения различных способов, которыми отливы могут вызывать толчки.
В конце концов, дело дошло до компонента, который никто раньше не рассматривал: магматический очаг вулкана, мягкий герметичный карман под поверхностью.
Команда поняла, что при отливе на поверхности камеры остается меньше воды, поэтому она расширяется. Когда он надувается, он напрягает камни вокруг себя, заставляя нижний блок скользить вверх по разлому, вызывая в процессе землетрясения.
Кроме того, сказал Шольц, приливные землетрясения в этом регионе «настолько чувствительны, что мы можем видеть детали в ответах, которые никто никогда не мог увидеть раньше.«Когда команда составила график частоты землетрясений в сравнении с нагрузкой на разлом, они поняли, что даже малейшее напряжение может спровоцировать землетрясение. Данные приливов и отливов помогли откалибровать этот эффект, но триггерное напряжение могло быть вызвано чем угодно – например, сейсмическими волнами от другого землетрясения или сточными водами гидроразрыва, закачанными в землю.
"Люди, занимающиеся гидроразрывом, хотят знать, есть ли какое-то безопасное давление, которое можно накачать, и убедиться, что оно не вызывает землетрясений?"сказал Шольц. "И ответ, который мы находим, заключается в том, что его нет – это может произойти при любом уровне стресса."
Конечно, небольшое напряжение на небольшой площади не вызовет разрушительного землетрясения, и точное количество необходимого напряжения варьируется от места к месту. «Наша точка зрения состоит в том, что нет никакого внутреннего напряжения, которое нужно превышать, чтобы вызвать землетрясение», – говорит Шольц. "Нет никакого практического правила."