Землетрясения в американском штате Юта, регионе Сульт-су-Форэ во Франции или в голландской провинции Гронинген не должны происходить, даже если недра эксплуатировались десятилетиями. Дело в том, что в верхних слоях земной коры разломы становятся прочнее, как только начинают двигаться. По крайней мере, так учат нас учебники по геологии. И поэтому, в теории, землетрясения происходить не должны. Но почему они всё равно случаются в таких номинально стабильных недрах?
Учёные из области наук о Земле из Утрехтского университета задались этим вопросом. Они обнаружили, что в результате миллионов лет бездействия на разломах может накапливаться дополнительное напряжение, что может привести к единовременному высвобождению. Это исследование, недавно [опубликованное](https://www.nature.com/articles/s41467-025-63482-3) в журнале Nature Communications, имеет жизненно важное значение для поиска безопасных мест для таких приложений, как производство геотермальной энергии и хранение энергии.
«Разломы можно найти почти везде. Разломы в верхних слоях земной коры обычно стабильны, поэтому мы не ожидаем шоковых движений по ним», — говорит доктор Илона ван Динтер, руководившая исследованием.
Тем не менее шоковые движения часто происходят в стабильных первых нескольких километрах земной коры. В таких случаях мы обычно находим корреляцию с деятельностью человека. Что именно объясняет этот парадокс: разломы в верхних слоях земной коры, которые становятся прочнее при движении, но затем внезапно ослабевают и впоследствии высвобождаются с толчком?
Индуцированные землетрясения
Индуцированные землетрясения (вызванные деятельностью человека) часто происходят на неактивных разломах, которые не двигались миллионы лет. Хотя эти разломы не двигаются, мы всё равно наблюдаем очень медленный рост поверхности, которая их соединяет. Этот вид «заживления разломов» придаёт дополнительную прочность. Именно эта дополнительная прочность разлома может вызвать ускорение, как только разлом придёт в движение. Это ускорение и является причиной землетрясений в стабильных недрах, несмотря на то, что учебники говорят нам, что этого не должно происходить.
Такие области не имеют истории землетрясений, поэтому живущие там люди более подвержены риску, поскольку инфраструктура не была построена так, чтобы выдерживать землетрясения. «Кроме того, эти землетрясения происходят на глубине, где происходит деятельность человека, то есть не более чем на нескольких километрах вглубь. Это значительно меньше глубины большинства природных землетрясений», — поэтому они могут быть более опасными и вызывать более сильные колебания земли.
Интересно, что это потенциальное ускорение в виде землетрясения происходит только один раз. Как только дополнительное напряжение разлома, которое накапливалось миллионы лет, находит выход, ситуация снова становится стабильной.
«В результате в этом месте больше не происходит землетрясений», — утверждает Ван Динтер. «Это означает, что, хотя недра в таких областях не успокоятся сразу после прекращения человеческой деятельности, сила землетрясений — включая максимальную ожидаемую магнитуду — будет постепенно уменьшаться».
Если разломы действительно становятся прочнее, когда они двигаются, то эти уже разрушенные куски будут тихо скользить друг мимо друга и действовать как барьер. Это затрудняет увеличение размера землетрясений. Это позволяет снизить предполагаемый риск землетрясения, поскольку этот риск в первую очередь определяется максимальной магнитудой землетрясения.
Эти выводы также имеют важные последствия для будущего использования недр. С одной стороны, землетрясения, вопреки тому, что предполагалось ранее, действительно могут происходить на разломах в более стабильных недрах. Однако эти землетрясения происходят только один раз на одном разломе. Впоследствии ситуация становится более безопасной, как только разлом сдвинулся, будь то в результате землетрясения или постепенного скольжения.
Для этого нам необходимо глубже понять поведение разломов (будут ли они ускоряться или замедляться?), роль заживления разломов и то, как это проявляется в движениях по разлому. Тогда мы также сможем лучше оценивать и прогнозировать разовые риски и улучшать способы передачи этой информации. Утрехтский университет уже делает первые шаги в этом направлении с новыми моделями расчётов.
Предоставлено [Утрехтским университетом](https://phys.org/partners/utrecht-university/)