Как притяжение Луны и Солнца запускает медленные землетрясения: новое открытие

Гравитационное воздействие Луны и Солнца на Землю не приводит к катастрофам, однако создает небольшие напряжения в коре. Эти напряжения способны вызывать события, известные как медленные землетрясения. Речь идет о движениях вдоль разломов, которые постепенно высвобождают энергию на значительно более длительных промежутках времени, чем обычные землетрясения.

Хотя такие события уже наблюдались, механизм их активации небесными телами оставался сложной задачей для науки.

Компьютерная модель разлома

Команда геоученых под руководством Ишуо Чжоу из Университета PSL в Париже решила разобраться в этом вопросе. Исследователи создали компьютерные модели разломов, чтобы выяснить, что именно происходит в недрах.

Для моделирования упрощенного разлома они построили цифровую модель пружинного блока. В ней блок скользит по разлому, притягиваясь пружиной. Задача состояла в том, чтобы виртуальный разлом вел себя как реальная Земля. Для этого ученые запрограммировали хорошо установленные правила трения, учитывающие изменение прочности породы при движении или покое.

Затем на модель подавались короткие толчки напряжений и повторяющиеся волновые силы. Эти воздействия имитировали крошечные напряжения, создаваемые гравитационным притяжением Солнца и Луны.

Результаты: момент, сила и трение

Результаты выявили интересную закономерность: ключевыми оказались момент, сила и трение.

В симуляциях небольшие приливные притяжения нарушали разломы, которые в иных условиях двигались бы постепенно. Триггер возникал, когда повторяющееся притяжение Солнца и Луны совпадало со скоростью, с которой разлом естественно реагировал на напряжение. Внутреннее трение разлома помогает задавать скорость отклика и влияет на его реакцию на стресс.

Резонанс как ключевой механизм

Разлом может превратиться в медленное землетрясение, когда время, сила и трение совпадают. Более сильные рывки приводили к более быстрым событиям. Однако даже плавные и предсказуемые приливные силы иногда создавали запутанные, нерегулярные движения.

«Здесь мы показываем, что даже очень слабые приливные напряжения могут вызывать проскальзывание разломов через процесс, называемый резонансом, подобно тому, как толчок в правильном ритме заставляет качели подниматься выше», — написали ученые.

Ограничения и практическая ценность

Компьютерные модели упрощают реальные условия, поэтому природные системы разломов могут вести себя гораздо сложнее. Тем не менее авторы исследования считают, что их виртуальный разлом представляет практическую ценность для геологов, отслеживающих глубинную активность.

«Наша работа помогает объяснить, почему некоторые разломы необычно чувствительны к незначительным приливным силам, и дает способ вывести их свойства на основе наблюдений за приливными медленными землетрясениями», — отмечают исследователи.

Что это значит для науки

Открытие помогает понять, как слабые внешние воздействия могут запускать значительные подземные процессы. Резонансный механизм объясняет, почему одни разломы реагируют на приливы, а другие остаются стабильными. Это знание может улучшить прогнозирование сейсмической активности и понимание глубинных процессов в коре Земли.

Результаты исследования опубликованы в Journal of Geophysical Research: Solid Earth.