Потужний землетрус, що стався в Каламі у 2024 році, спростував давні уявлення про те, як поводяться глибинні землетруси. У липні 2024 року землетрус магнітудою 7,4 сколихнув місто Кала́ма на півночі Чилі, пошкодивши будівлі та спричинивши відключення електроенергії по всьому регіону.
Чилі добре знайома з масштабними сейсмічними подіями, включно з найбільшим коли-небудь зафіксованим землетрусом — мегатолчком магнітуди 9,5, що стався у центральній частині країни в 1960 році, спричинив цунамі та забрав від 1 000 до 6 000 життів. Проте землетрус у Каламі не був схожий на неглибокі мегатолчки, які зазвичай спричиняють найбільші руйнування як у Чилі, так і у світі.
Мегатолчки виникають на порівняно невеликій глибині, але подія в Каламі почалася значно глибше — на глибині 125 кілометрів у межах тектонічної плити, що занурюється.
Землетруси на такій глибині зазвичай викликають слабкіші поштовхи на поверхні. У Каламі ж учені з Техаського університету в Остіні виявили низку геологічних процесів, які значно підсилили струс. Їхнє дослідження, опубліковане в Nature Communications, описує нову послідовність подій, що сприяли неочікуваній силі землетрусу.
Окрім пояснення тектонічних сил, що стояли за цим потужним поштовхом, результати дослідження мають значення для майбутніх оцінок сейсмічної небезпеки.
«Ці події в Чилі спричиняють сильніше струшування, ніж зазвичай очікується від землетрусів середньої глибини, і можуть бути доволі руйнівними», — сказав провідний автор дослідження Чже Цзя, науковий співробітник Школи геонаук Джексона Техаського університету. «Наша мета — краще зрозуміти, як виникають такі землетруси, аби наша робота могла підтримати аварійне реагування та довгострокове планування».
Відхід від традиційної теорії землетрусів
Землетруси середньої глибини, подібні до того, що стався в Каламі, тривалий час пов’язували з процесом накопичення тиску в міру «висихання» порід — явищем, відомим як «крихкість через дегідратацію». Воно відбувається, коли тектонічна плита занурюється в гарячі надра Землі, і зростання температури та тиску змушує мінерали втрачати воду. Зневоднені породи слабшають і тріскаються, що може призвести до розриву — і землетрусу.
Зазвичай вважається, що цей процес закінчується там, де температура перевищує 650 °C. Але, за словами дослідників, землетрус у Каламі був таким потужним, тому що прорвав цю межу — зайшовши на 50 кілометрів глибше, у ще гарячіші зони, через другий механізм, відомий як «тепловий розгін». Він виникає тоді, коли величезне тертя від початкового зсуву створює значну кількість тепла на передньому краї розриву, що додатково послаблює породи навколо та прискорює поширення розриву.
«Уперше ми побачили, як землетрус середньої глибини порушує всі припущення: він почався в холодній зоні, але перейшов у дуже гарячу, рухаючись набагато швидше», — сказав Цзя, співробітник Інституту геофізики Техаського університету. — «Це свідчить про перехід механізму із дегідратаційної крихкості до теплового розгону».
Відтворення складного розриву
Щоб визначити, як саме деформувалася порода та якою була протяжність розриву, команда Техаського університету співпрацювала з дослідниками з Чилі та США, поєднавши кілька типів аналізів. Це включало вивчення сейсмічних даних Чилі, що зафіксували поширення та швидкість розриву, геопозиційні дані GNSS для вимірювання зсуву вздовж розлому та комп’ютерне моделювання для оцінки температури та складу порід у зоні розриву.
«Той факт, що в Чилі вже давно “перестиг” ще один великий землетрус, стимулював дослідження землетрусів та встановлення численних сейсмометрів і геодезичних станцій, щоб моніторити події та деформацію земної кори», — зазначив співавтор дослідження Торстен Бекер, професор Школи геонаук Джексона й старший науковий співробітник Інституту геофізики.
Бекер і Цзя зазначили, що глибше розуміння того, як землетруси виникають на різних глибинах, може допомогти передбачати їхній можливий масштаб і характер. Це важливо для оцінки рівня майбутнього струшування та для планування інфраструктури, систем раннього попередження та швидкого реагування.