Геофизики научились определять зоны зарождения мощных землетрясений, анализируя сейсмологические данные множества слабых толчков.

Землетрясения — одни из самых опасных природных явлений. Они зарождаются на глубинах до десятков километров и связаны с движением разломов земной коры. Разломы земной коры имеют сложную структуру и складываются из разных типов горных пород. Чтобы научиться предсказывать землетрясения как можно раньше,  нужно изучать разломы и их структуру.

Разлом Сан-Андреас протяжённостью более 1000 км находится между тихоокеанской и североамериканской плитами. На фото — участок разлома на Равнине Карризо в Калифорнии. Фото: Adam Reeder/Flickr.com.

Долгое время единственным способом изучения участков разломов, были наземные полевые наблюдения. В результате тектонических процессов некоторые из тех областей земной коры, в которых миллионы лет назад зарождались землетрясения, оказались поднятыми на поверхность и доступными для исследований. Однако было бы куда интереснее «заглянуть» в центр землетрясения, которое происходит «здесь и сейчас», а не тогда, когда на Земле ещё даже не было людей.

С помощью современных сейсмологических технологий можно фиксировать колебания не только от сильных, но и от очень слабых землетрясений и определять их эпицентр с точностью до десятков метров. А так как слабые толчки происходят в тысячи раз чаще, то используя данные об их местоположениях, можно понять, как устроены области зарождения сильных землетрясений.

Исследователи из Института динамики геосфер РАН и МФТИ разработали методику определения участков разломов, где формируются одни из самых разрушительных землетрясений. Для этого они использовали математическую обработку массива сейсмологических данных, накопленных в районах разломов Сан-Андреас, Калаверас и разлома Хейворда в Северной Америке.

Как пишут геофизики в Frontiers in Earth Science, им удалось выделить области концентрации слабых толчков — так называемые топологически плотные кластеры. Они отображают положение контактных пятен — мест зарождения сильных землетрясений. В сейсмических данных контактные пятна начинают проявляться уже через несколько лет после начала наблюдения, и информация о структуре контактных пятен, полученная по сейсмическим данным, хорошо согласуется с данными полевых наблюдений.

Зная местоположение контактных пятен, можно контролировать приближение сильных толчков по ряду косвенных признаков вблизи них. Одним из таких признаков может быть изменение спектра сейсмического шума в области контактного пятна, например, появление характерных пиков, частоты которых снижаются по мере приближения сильного землетрясения.

По материалам МФТИ.