Катастрофические землетрясения в Турции в феврале 2023 года привели к неожиданно далеким последствиям за пределами региона. Благодаря данным космической геодезии учёным удалось зафиксировать деформации в земной коры на расстояниях до 750 километров от эпицентра. Причём величина этих деформаций, как пишут авторы новой работы в журнале Science, заставляет пересмотреть существующие модели.
Две серии толчков с магнитудами 7,8 и 7,6 в 2023 году привели к большим разрушениям и гибели свыше 50 тысяч человек в самой Турции — и ещё почти 8,5 тысяч в соседней Сирии. По количеству жертв эти землетрясения превзошли все прочие землетрясения с 2010 года (год катастрофы на Гаити), а материальный урон с учётом долговременных последствий оценивается в сумму около ста миллиардов долларов.
Двойные линии обозначают активные разломы. Зелёными звездами отмечены эпицентры землетрясений 2020 года (Сивридже) и 20 февраля 2023 года (Хатай); красными — эпицентры толчков 6 февраля 2023 года. В правом нижнем углу показано распределение афтершоков в течение 3 месяцев после событий 6 февраля 2023 года.
S. Ergintav et al. / Science, 2024
Такие разрушительные события крайне желательно предсказывать заранее — но пока что прогнозировать точное время и место подземных толчков невозможно. Ученые знают где зарождаются землетрясения, но мало-мальски точно определить время и магнитуду мешает недостаток как текущих данных, так и точных математических моделей.
«При подготовке землетрясений в окружающем массиве копятся напряжения. Само землетрясение связано с относительным смещением берегов разлома. При таком смещении вплоть до десятков метров происходит резкий сброс напряжений. Максимальный сброс напряжений наблюдается непосредственно около разлома, но чем дальше от разлома, тем меньше амплитуда изменения напряжений, — говорит Алексей Остапчук, доцент кафедры теоретической и экспериментальной физики геосистем МФТИ, заведующий лабораторией Института динамики геосфер РАН. — В работе авторы анализируют изменение тектонических напряжений в результате землетрясений (смещения по разлому) на основе восстановления поля смещений, полученного по данным сети GPS. В основе их анализа используется упругая теория дислокаций».
Турецкие землетрясения были инициированы при сдвиге литосферных плит земной коры друг относительно друга вдоль Восточно-Анатолийского разлома. Гипоцентры толчков 2023 года располагались на глубинах 10 и 7 километров, а сдвиг происходил на глубинах от 0 до 15 километров, то есть на уровне самых глубоких исследовательских скважин. Даже дорогие, требующие многих лет работы, скважины могли бы в лучшем случае дать информацию о процессах происходящем в небольшой области, но разломы тянутся на сотни и тысячи километров, поэтому геологам приходится полагаться на косвенные методы.
Распределение сеймических событий магнитудой ≥ 3 с 2010 по 2023 год включительно.
S. Ergintav et al. / Science, 2024
Благодаря спутниковым наблюдениям можно очень точно оценивать деформацииземной коры даже там, где речь идет не о видимых резких изменениях вроде оползней, а где поверхность относительно плавно просела, поднялась или сместилась так, что обнаружить это сложно даже с помощью геодезических инструментов. Именно такую информацию авторы новой публикации в журнале Science получили с помощью глобальной навигационной спутниковой системы и наземных станций комплекса TUSAGA-Aktif, который ещё в начале 2000-х годов ввели в строй учёные Стамбульского университета.
[columns size=»1/2″ last=»false»]Каждая станция в этой сети представляет, по сути, высокоточный и прочно закреплённый на бетонной свае GPS-приемник — аналог навигационного приёмника в обычном смартфоне. По сигналам спутника с орбиты приемник способен вычислить свои координаты с точностью до сантиметров: и с января по апрель 2023 года многие турецкие станции успели переместится на заметную величину: некоторые на десятки сантиметров, а вблизи эпицентра землетрясения с магнитудой 7,6 — больше, чем на 80 сантиметров. [/columns]
[columns size=»1/2″ last=»true»]
Магнитуда землетрясения — относительная мера интенсивности землетрясения, определяемая по амплитуде колебаний земной поверхности. Увеличение магнитуды на 1 означает увеличение выделенной сейсмической энергии в 32 раза. Магнитуда, вопреки расхожему заблуждению, не измеряется в баллах. Баллы выражают разрушительность землетрясения в определенном месте и сила в баллах снижается при удалении от эпицентра землетрясения. Кроме того, землетрясения с одинаковой магнитудой с гипоцентром на очень больших глубинах менее опасны, чем рядом с поверхностью.
[/columns]
В рамках исследования авторы сравнили зарегистрированные системой GPS смещения земной поверхности, вызванные турецкими землетрясениями 2023 года, с теоретическими расчетами, выполненными в рамках стандартной модели очага землетрясения. И оказалось, что данные хорошо согласуются в ближней зоне, но в дальней зоне на расстояниях в сотни километров теоретические значения показывают значения в десятки раз меньше.
Смещения за 2 месяца, связанные с толчками 6 февраля 2023 года. Белыми стрелками обозначены фактические данные, серыми — теоретические предсказания.
S. Ergintav et al. / Science, 2024
«Полученные турецкими учеными результаты показывают, что изменения напряжений при крупных землетрясениях могут вызвать всплеск сейсмичности на расстояниях существенно больших, чем предполагается в в рамках упругой теории дислокаций, — комментирует результат работы Алексей Остапчук. — Это значит, что даже довольно далёкое землетрясение может стать триггером толчков на разломах, которые находятся в критически напряжённом состоянии».
Разломы, находящиеся в критически напряженном состоянии, геофизики уже умеют выявлять, однако точно предсказывать дату и время катастрофического сброса напряжений учёные в настоящее время не в силах. Новая публикация тоже не предоставляет такой возможности, но она показывает, что такой сброс напряжений может быть инициирован при незначительном изменении напряжений, вызванным другим достаточно далеким землетрясением. Между двумя, казалось бы, далёкими событиями, может быть куда более тесная связь, чем думали ранее — землетрясения вызывают смещения земной коры на больших расстояниях, увеличивая напряжение на других активных разломах.
