Американским учеными удалось восстановить миллионы лет эволюции тектонического разлома в ходе уникального эксперимента
15 февраля 2022 г.
В новой статье, недавно опубликованной в журнале Geology, исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте представили инновационный способ изучения скорости смещения тектонических разломов, основанный на лабораторных экспериментах с каолиновыми глинами.
Линия тектонического разлома, по сути, представляет из себя гигантскую систему трещин в земле. В определенном масштабе можно даже провести одну или несколько линий, по которым две тектонические плиты как бы сталкиваются или скользят относительно друг друга. Но так ли всё просто на самом деле? Ведущий автор статьи Ханна Элстон, аспирант кафедры геолого-геофизических наук Университета Массачусетса в Амхерсте, собрала под своим руководством команду, главной целью которой стало понять, что же происходит по линии тектонического разлома и как мы можем использовать это понимание для того, чтобы предсказать, где и когда может произойти землетрясение.
Для этого авторы создали специальную инновационную физическую модель. В ходе экспериментов, специально подготовленная емкость заполняется тщательно подобранной каолиновой глиной определенной консистенции. В нижней части емкости под слоем глин находятся две пластины, которые имитируют движение земной коры, смещаясь относительно друг друга. Каолиновые глины также приходят в движение и деформируются вдоль линий искусственно созданных разломов. Характер движения самих же пластин регулируется специальными алгоритмами, созданными в лаборатории института.
По словам ученых, «движение пластин, происходящее в течение четырех часов реального времени, соответствует миллиону лет геологического времени».
Все деформации, происходившие на моделируемой поверхности земной коры, фиксировались специальными камерами, которые расположены над областью эксперимента. Данные с камер позволили ученым рассчитать скорость скольжения пород, а также глубже заглянуть в механику тектонических процессов.
Точность такого уникального и, по сути, первого в своем роде метода, разработанного Элстон и ее соавторами, позволяет ученым рассчитывать параметры скольжения по разломам с беспрецедентной точностью. Но для максимального эффекта исследователям необходимо будет сопоставить полученные лабораторные данные с данными полевых исследований. Их усилия призваны повысить точность оценок сейсмической опасности для отдельных регионов нашей планеты.
Физическая модель также позволила ученым наблюдать два интересных явления, которых никто раньше не наблюдал ни в лабораторных, ни в полевых условиях. Во-первых, модель показывает, что скорости скольжения могут меняться в определенной части разлома по мере развития разлома. Во-вторых, команда доказала, что скорости скольжения являются интерактивными. То есть изменения скоростей скольжения в отдельно взятой части разлома возникают в следствие изменений в других разломах, находящихся рядом, образуя таким образом динамическую взаимосвязанную и крайне непостоянную систему.
Это исследование получило поддержку со стороны Национального научного фонда США. В будущем труды Элстон и команды получат развитие в виде детальных физико-математических 3D-реконструкций эволюции тектонических разломов.
Читать подробнее:
Non-steady-state slip rates emerge along evolving restraining bends under constant loading
Источник: Geology
Перевод/адаптация текста: «Вестник ОНЗ РАН»
Дмитрий Уваров