Ученые повысили вероятность возникновения цунами в Тихоокеанском регионе

Землетрясения случаются ежедневно, неоторые из них такие слабые, что никто их не ощущает, но сильные землетрясения смертельны, если вызывают цунами и происходят в густонаселённых местностях, как в Непале в апреле этого года или в Афганистане и Пакистане 26 октября.

Учёным нужно определить, где произойдёт землетрясение, каких последствий от него ждать и как лучше подготовиться к такому событию.

Землетрясение, произошедшее 11 марта 2011 года на северо-востоке Японии, не было сильнейшим землетрясением или цунами, настигшим этот регион за последние годы: рекорд принадлежит землетрясению на Суматре в Индонезии 2004 года, которое унесло более 230.000 жизней.

9-балльное землетрясение в Японии в 2004 году, из-за которого погибло 19 000 человек, нанесло ущерб на $300 миллиардов и тысячи людей стали бездомными.

Через год после землетрясения буровое судно Chikyu («Тикю»), принадлежащее международной программе исследования океана (IODP), встало на якорь в 200 километрах от Сендая, региона, опустошённого цунами. 28 учёных из 10 стран, включая меня, исследовали горные породы, полученные благодаря бурению на месте сдвига, ставшего причиной этого природного катаклизма.

Бур опускался на 6900 метров и проникал на 850 метров вглубь изверженной горной породы — мировой рекорд для научного бурения. Технические проблемы и задержки характеризовали ежедневную жизнь на борту судна, но их компенсировали увлекательные научные результаты.

Когда соскользнул этот пласт, наложения в земной коре вокруг него освободились (землетрясения высвобождают 10% накопленной деформации), так как место сдвига былочрезвычайно слабым или скользким.

Характерно ли это только для землетрясений в зоне Японии или может произойти в другом месте? Надеюсь, наблюдения помогут нам понять, могут ли другие подвигаемые зоны генерировать цунами.

К сожалению, некоторые породы вымываются из пластиковой бочки во время подъёма на поверхность. Тем не менее, мы провели анализ обнаруженного грунта. Он показал, что порода содержит глинистый минерал смектит в большем количестве (78%), чем в других подвижных породах.

В ходе механических тестов скальные ядра расщеплялись со скоростью, которая возникает при землетрясении. Сила трения оказалась низкой в сравнении с сопоставимыми экспериментами. Она составляет только 20% прочности нормальной породы.

Исследователи проанализировали данные и предположили, что зона чешуйчатой породы на глубине и есть сдвиг, произошедший при землетрясении 2011 года, и что низкая сила трения была и в плоскости разлома во время природного катаклизма.

Измерение температуры осуществлялось посредством опускания нескольких термометров в скважину во время чрезвычайно сложной технической операции.
Черед год после установки специальных термометров мы проанализировали запись температуры, которая мало менялась (менее чем на 0,5 ℃) в плоскости сдвига. Эта аномалия возникла в результате изменения трения при землетрясении, это подтверждает, что это зона скольжения.

Проект бурения дна японского жёлоба имел оглушительный успех. Он ясно продемонстрировал, что цунами произошло из-за низкой силы трения в зоне разлома.

Исследование продолжается, чтобы увидеть, способны ли генерировать такие сильные землетрясения другие зоны субдукции

IODP с помощью бурения произведёт замеры в зоне субдукции Суматры (где произошло землетрясение 2004 года в Индийском океане) в середине 2016 года и зоны субдукции Hikurangi у северо-восточного побережья Новой Зеландии в 2018 году.

Если там обнаружат подобные чешуйчатые породы, богатые смектитом, потребуется пересмотреть риски возникновения цунами в Тихоокеанском регионе.

Зона субдукции Hikurangi — уникальный объект для дальнейших исследований. Есть свидетельство наличия месторождений на суше, в зоне субдукции, у побережья Уэрарапа Новой Зеландии, которое может скользить при землетрясениии, что вызовет внезапные перемещения наземных пород и приведёт к возникновению цунами.

Но некоторые части зоны субдукции сдвигаются с разной скоростью, что генерирует медленное или тихое землетрясение, где смещение происходит в течение нескольких дней или месяцев, а не секунд.

В ходе бурения, запланированного на 2018 год, конкретная цель — исследование сдвигов, которые генерируют эти два вида землетрясения.