Сейсмолог из Вашингтонского университета, изучающий медленно скользящие землетрясения, изучил, как они реагируют на приливные силы, исходящие от небесных тел, и использовал результат для первого прямого расчета трения в глубине разлома. Хотя эти события происходят гораздо глубже и связаны с разломами другого типа, чем недавняя катастрофа в Непале, результаты могут улучшить общее понимание того, когда и как разрывы возникают.Новое исследование, опубликованное 27 апреля в журнале Nature Geoscience, показывает, что гравитационное притяжение Солнца и Луны влияет на разлом Каскадия через несколько дней после того, как он начал скользить.
Время движения предполагает, что трение на этой глубине по разлому составляет всего 0,1, что примерно равно трению двух кусков смазанного металла.«Я смогла выявить эффект трения и обнаружила, что это не трение обычных горных пород в лаборатории — оно намного меньше», — сказала автор Хайди Хьюстон, профессор Земли и космических наук из Университета штата Вашингтон. «Это ближе к тефлону, чем к наждачной бумаге».
Удивительные результаты нового исследования могут помочь лучше смоделировать физику этих систем, и они могут даже рассказать нам кое-что о силах трения в закрытой части разлома, где происходят опасные землетрясения.В ходе исследования были рассмотрены шесть недавних событий медленного скольжения вдоль зоны субдукции Каскадия, одного из наиболее изученных мест этих загадочных медленных землетрясений. Медленные землетрясения сопровождаются толчками — слабыми сейсмическими колебаниями, которые ранее считались случайным шумом. Подземные толчки начинаются каждые 12–14 месяцев под Пьюджет-Саунд, штат Вашингтон, а затем перемещаются на север и юг со скоростью около 5 миль (8 км) в день в течение нескольких недель, воздействуя на каждую секцию разлома в течение примерно пяти дней.
В статье рассматривается, как гравитационное притяжение Солнца и Луны, которые слегка деформируют Землю и океаны, влияют на силы вдоль, поперек и внутри разлома, и что это означает для сейсмической активности с медленным скольжением на расстоянии более 20 миль (35 километров). под землей.Результаты показывают, что в первый день толчков приливные силы не имеют большого значения. Но начиная примерно с полутора дней — когда Хьюстон считает, что минералы, которые откладывались из окружающей жидкости и удерживали разлом, могли разрушиться, — дополнительное притяжение приливов действительно имеет эффект.
«Через три дня после начала сползания разлом очень чувствителен к приливам и почти сползает только тогда, когда приливы поощряют его», — сказал Хьюстон.«Это означает, что что-то изменилось в плоскости неисправности за эти пять дней».
Путем усреднения по многим участкам разлома и по всем шести событиям, она обнаружила, что количество тремора увеличивается экспоненциально с увеличением приливной силы.Регулярные быстрые землетрясения также очень слабо подвержены влиянию приливов, но они подавляются другими силами, и эффект слишком мал, чтобы его можно было обнаружить.По словам Хьюстона, беспокоиться не о чем — даже когда небесные тела выстраиваются в одну линию и генерируют самые большие королевские приливы, этого эффекта редко бывает достаточно, чтобы действительно вызвать медленное землетрясение, а тем более обычное землетрясение.
Но он действительно говорит нам кое-что о физике важнейшего процесса, который нелегко изучить в лаборатории.«Мы хотим понять физику происходящего, понять и предсказать, как неисправность накапливает стресс и как снимает стресс», — сказал Хьюстон. «Трение — большая часть этого. И оказалось, что эта часть неисправности намного более скользкая, чем считалось ранее».
Землетрясения с медленным скольжением снимают напряжение именно там, где они поскользнулись, но на самом деле движение создает большую нагрузку на соседние части разлома, включая так называемую заблокированную зону, где разрыв может вызвать самые разрушительные типы землетрясений.В случаях медленного скольжения Каскадии разлом будет перемещаться примерно на дюйм (3 сантиметра) в течение нескольких дней, при этом разные части разлома перемещаются в разное время. Напротив, когда более мелкая «замкнутая зона» разрывается, большая часть разлома может качнуться более чем на 60 футов (18 метров) за считанные минуты. Когда это происходит, как это происходит примерно каждые 500 лет с магнитудой 9 в зоне субдукции Каскадия, это генерирует сильные разрушающие сейсмические волны в земной коре.
До сих пор неизвестно, как явления медленного скольжения связаны с более разрушительными землетрясениями. Более мелкое событие медленного скольжения было обнаружено за несколько недель до смертоносного землетрясения и цунами Тохоку 2011 года на разломе, подобном разлому Каскадии, где океаническая плита погружается под континентальную плиту.«Понимание медленного скольжения и сотрясения может дать нам способ отслеживать, что происходит в более мелкой закрытой части разлома», — сказал Хьюстон. «Геофизики начали с изображения плоской плоскости наждачной бумаги, но эта картина развивается».
Исследование финансировалось Национальным научным фондом.