Как начинаются землетрясения? Это древний вопрос - и хотя ученые исключили мстительных богов, обвиняемых в течение последних нескольких тысячелетий, соглашаясь с тем, что подземные толчки - это скорее вопрос тектоники размалывающих плит, чем гнева Посейдона, многие аспекты этой сейсмической головоломки остаются неясными.
Одной из загадок является феномен форшоков, небольших, иногда незаметных толчков, которые могут предшествовать более сильным землетрясениям в той же области на несколько дней или недель. Исследования показали, что от 10% до 50% крупных землетрясений следуют за этими минишоками. Это заставило многих исследователей задуматься о том, являются ли форшоки геофизической случайностью или стандартной чертой больших землетрясений, которые современные инструменты просто недостаточно чувствительны, чтобы с уверенностью их обнаружить.
Исследование, опубликованное 30 июля в журнале Geophysical Research Letters, предлагает убедительные новые доказательства второй гипотезы. Используя самый полный каталог землетрясений в Южной Калифорнии, когда-либо собранных, группа исследователей обнаружила, что примерно 72% крупных (магнитудой 4,0 или более) землетрясений в регионе в период между 2008 и 2017 гг. Последовали за отчетными форшоками, которые произошли за месяц до мероприятие.
«Мы надеемся, что эти наблюдения помогут усовершенствовать физические модели того, как начинаются землетрясения», - сказал в интервью Live Science ведущий автор исследования Даниэль Тругман, сейсмолог из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико. «С этим улучшенным физическим пониманием мы в конечном итоге сможем улучшить прогнозирование землетрясений».
Тругман и его коллеги начали охоту на форшоки, составив каталог из примерно 284 000 землетрясений, обнаруженных различными станциями мониторинга в Южной Калифорнии в период с 2008 по 2017 год. Используя технику, называемую сопоставлением с шаблоном землетрясения (QTM), исследователи обучили компьютер распознавать различимые Форма волны, создаваемая этими землетрясениями, затем просматривает записи для намеков на меньшие землетрясения, показывающие те же самые колебательные модели, намеки, которые скрыты в постоянном, грохочущем фоновом шуме Земли.
Команда обнаружила более 1 миллиона дополнительных землетрясений, многие из них магнитудой 0,0 или менее (сейсмологи измеряют магнитуду землетрясения в логарифмическом масштабе, поэтому землетрясение магнитудой 0,0 будет примерно в 10 000 раз слабее, чем землетрясение магнитудой 4,0). В целом, исследователи расширили свой каталог, включив в него 1,81 миллиона землетрясений, или в среднем одно землетрясение каждые 3 секунды за последние 10 лет, сказал Тругман.
Из этого расширенного списка исследователи отобрали 46 землетрясений с магнитудой 4,0 или выше, чтобы изучить их для форшоковой активности. Но сначала команда должна была рассчитать среднее количество землетрясений возле каждой линии разлома в Южной Калифорнии.
«Если вы выберете любую точку в земной коре, особенно вблизи активной зоны разлома, будет фоновая скорость сейсмичности», - сказал Тругман. «Чтобы показать, что есть форшоки, вы должны продемонстрировать, что землетрясений больше, чем вы ожидаете, что приведет к большему событию».
Вооружившись этими средними сейсмическими данными, исследователи показали статистически значимое увеличение активности форшоков незадолго до 33 из 46 сильных землетрясений. Активность форшоков резко возросла за три-35 дней до того, как произошел главный удар, при этом среднее увеличение урчания произошло примерно за 16 дней до крупного события.
«Полученные результаты свидетельствуют о том, что происхождение форшока в природе более распространено, чем считалось ранее», - заключили исследователи в своем исследовании.
А как насчет 28% землетрясений, которые испытывали недостаток в форшоковой активности? По словам Тругмана, вполне вероятно, что многие из этих землетрясений также видели форшоки, но исследователи просто не смогли определить их с «вероятностью 99%».
«В ряде случаев наблюдается увеличение сейсмической активности, но мы не уверены, что она статистически значима», - сказал Тругман. По мере того, как улучшается оборудование для сейсмического мониторинга, должно также обнаруживаться предварительное обнаружение, сказал он.
Тем не менее, добавил Трагман, некоторые из сильных землетрясений явно пропустили такой скачок в форшоках, прежде чем началось сильное урчание. И, с другой стороны, подавляющее большинство крошечных землетрясений, которые он и его команда обнаружили, вообще не предшествовали сильным землетрясениям, а это означает, что простое наблюдение увеличения сейсмической активности вдоль данной линии разлома не является надежным предиктором более сильного землетрясения приходить.
«В этой статье мы показываем, что большинству, если не всем, шокам предшествует повышенная сейсмическая активность, которую нельзя объяснить простой фоновой сейсмичностью», - сказал Тругман. «Но это совсем другое утверждение, чем то, что« большинство всплесков сейсмичности - это форшоки, которые сигнализируют о предстоящем шоке »».
Все это показывает, что процессы, которые инициируют землетрясения, являются «весьма изменчивыми», сказал Тругман, напомнив нам, что сейсмологи все еще находятся в хороших отношениях от возможности предсказать землетрясения с какой-либо определенностью. Возможно, нам все же не стоит отпускать Посейдона с крючка.
