Землетрясения в американском штате Юта, регионе Сульц-су-Форе во Франции или в голландской провинции Гронинген не должны происходить, даже если недра эксплуатируются десятилетиями. Это связано с тем, что неглубокие недра ведут себя таким образом, что разломы там становятся сильнее, как только начинают двигаться. По крайней мере, так учат нас учебники по геологии. Поэтому, теоретически, землетрясения не должны быть возможны. Так почему же они всё ещё происходят в таких номинально стабильных недрах?

Исследователи из Утрехтского университета, специализирующиеся на геологических науках, изучали этот вопрос. Они обнаружили, что в результате миллионов лет бездействия в разломах может накапливаться дополнительное напряжение, что может привести к единичному выбросу. Это исследование, недавно опубликованное в журнале Nature Communications, имеет жизненно важное значение для поиска безопасных мест для таких применений, как производство и хранение геотермальной энергии.

«Разломы можно обнаружить практически повсюду. Разломы в неглубоких недрах обычно стабильны, поэтому мы не ожидаем, что вдоль них будут происходить ударные движения», — говорит доктор Илона ван Динтер, руководившая исследованием.

Тем не менее, ударные движения часто происходят в стабильных первых километрах недр. В таких случаях мы обычно обнаруживаем корреляцию с деятельностью человека. Чем же именно объясняется этот парадокс неглубоких разломов, которые усиливаются при движении, но затем внезапно ослабевают и впоследствии высвобождаются с толчками?

Неактивные разломы заживают медленно

Индуцированные землетрясения (вызванные деятельностью человека) часто происходят на неактивных разломах, которые не двигались миллионы лет. Хотя эти разломы не движутся, мы всё же наблюдаем очень медленный рост поверхности, соединяющей их. Такое « заживление разломов » создаёт дополнительную прочность. Именно эта дополнительная прочность разлома может вызвать ускорение после того, как разлом пришёл в движение. Именно это ускорение и является причиной землетрясений в стабильных недрах, несмотря на то, что учебники гласят, что там этого происходить не должно.

Поскольку в таких районах землетрясений не было, живущие там люди подвергаются большему риску, поскольку инфраструктура не была рассчитана на сейсмическую устойчивость. «Кроме того, эти землетрясения происходят на глубине, где осуществляется деятельность человека, то есть не глубже нескольких километров. Это значительно меньше глубины большинства природных землетрясений». Поэтому они могут быть более опасными и вызывать более сильные сотрясения почвы.

Отсутствие повторения снижает риск землетрясений

Интересно, что это потенциальное ускорение в виде землетрясения происходит лишь однажды. Как только эта дополнительная сила разлома, накопленная за миллионы лет, находит выход, ситуация снова стабилизируется.

«В результате в этом месте больше нет сейсмической активности», — утверждает Ван Динтер. «Это означает, что, хотя грунт в таких районах не осядет сразу после прекращения деятельности человека, сила землетрясений, включая максимальную ожидаемую магнитуду, будет постепенно уменьшаться».

Если разломы действительно усиливаются при движении, то эти уже раздробленные фрагменты будут бесшумно проскальзывать друг мимо друга, создавая тем самым барьер. Это затрудняет увеличение мощности землетрясений. Это позволяет снизить предполагаемый риск землетрясений, поскольку он определяется, прежде всего, максимальной магнитудой землетрясения.

Извлеченные уроки для будущего устойчивого недропользования

Эти результаты также имеют важное значение для будущего использования недр. С одной стороны, землетрясения, вопреки ранее существовавшим предположениям, действительно могут происходить на разломах в более стабильных недрах. Однако такие землетрясения происходят только один раз на одном разломе. Впоследствии, когда разлом смещается, будь то в результате землетрясения или постепенного оползня, ситуация становится более безопасной.

В связи с этим нам необходимо глубже понять поведение разломов (будут ли они ускоряться или замедляться?), роль процесса заживления разломов и то, как это влияет на подвижки в разломе. Это позволит нам также лучше оценивать и предвидеть разовые риски и совершенствовать способы передачи этой информации. Утрехтский университет уже делает первые шаги в этом направлении, используя новые расчётные модели.