Исследователи намеренно провоцируют землетрясения в глубине Альп, не для разрушительного воздействия, а как новый подход к пониманию поведения землетрясений и улучшению прогнозов. Проект Fault Activation and Earthquake Rupture (FEAR) направлен на выявление предупредительных сигналов, которые природа даёт перед толчком, что является критически важной целью в сейсмологии, учитывая ограничения нашего нынешнего понимания триггеров землетрясений.
Проблема прогнозирования землетрясений
Несмотря на прогресс в глобальном мониторинге разломов, учёным до сих пор не удаётся понять непосредственные триггеры землетрясений. Ключевой вопрос заключается в том, почему некоторые разломы ограничиваются короткими участками тектонических разломов, а другие простираются на мили, приводя к более серьёзным разрушениям. В настоящее время геофизики могут анализировать события только после их возникновения, что оставляет значительный пробел в нашей способности предвидеть и снижать риски. Как объясняет Доменико Джардини, профессор сейсмологии и геодинамики ETH Zürich, «Какие сигналы природа нам посылает? Они становятся ясными только после толчка, поэтому мы стараемся гораздо лучше понимать, как распознавать эти признаки».
Использование потенциала Альп
Чтобы решить эту проблему, проект FEAR использует уникальные геологические условия Альп. Расположенные на границе Швейцарии и Италии, эти величественные горы обладают сетью глубоко залегающих трещин — наследием миллионов лет тектонической активности. Огромное сжатие от гор выше генерирует разломы в породах, расположенные на глубине от 0,6 до 1,2 мили (от 1 до 2 километров) ниже поверхности.
Эти разломы периодически испытывают небольшие смещения, вызывая незначительные землетрясения. Используя существующий туннель — первоначально построенный для железнодорожного проекта — проект FEAR проводит эксперименты, закачивая воду в разлом, чтобы контролировать время землетрясений. «Они произошли бы в той или иной момент в истории Альп, но мы убеждаемся, что они произойдут на следующей неделе», — отмечает Джардини.
Контролируемый эксперимент
Процесс напоминает то, что происходит, когда компании нефтегазовой промышленности закачивают сточные воды в разломленные регионы, например, в Оклахоме и Техасе. Эта практика снижает трение, облегчая разлом. Однако проект FEAR отличается развертыванием плотной сети сейсмометров и акселерометров непосредственно на самом разломе. Это позволяет исследователям точно измерять, как разлом движется в ответ на снижение трения — уровень детализации, недостижимый в естественных условиях.
Команда уже успешно спровоцировала сотни тысяч землетрясений магнитудой до нуля. (Магнитуды землетрясений измеряются по логарифмической шкале, что позволяет существование очень небольших землетрясений с нулевой или даже отрицательной магнитудой.)
Будущие исследования: температура и магнитуда
На следующей неделе исследователи закачают в разлом горячую воду, чтобы оценить влияние температуры на развитие землетрясений. В марте проект планирует спровоцировать землетрясения магнитудой до 1.
Конечная цель — установить предсказуемую связь между конкретными параметрами и размером землетрясения. Если исследователям удастся успешно спровоцировать землетрясения желаемой магнитуды, они смогут оценить реальные разломы, рассчитать необходимое напряжение для возникновения землетрясений различного размера и, возможно, улучшить прогнозы.
Последствия для оценки сейсмического риска
Джардини указывает на разрушительное землетрясение в Сирии и Турции в феврале 2023 года в качестве примера потенциальной пользы этого исследования. «Мы знаем, что этот разлом продолжится на юг и на север. Мы хотим попытаться понять, будет ли следующий толчок магнитудой 7 или 8 или 8,5?»
Первоначальные результаты показывают, что такие факторы, как напряжение в породах, окружающих разлом, являются критическими показателями. Исследователи также получают представление о том, как землетрясения распространяются от одного разлома к другому.
«Мы видим примеры, которые производим сами под землей и которые очень похожи на то, что происходит в природе», — заключает Джардини.
Инновационный подход проекта FEAR вселяет надежду на будущее, в котором землетрясения не будут полностью непредсказуемы, и сообщества смогут лучше подготовиться к этим неизбежным природным явлениям.
