Почему так много землетрясений произошло в Турции и Сирии?

Землетрясения в Сирии и Турции происходят часто, но магнитуда 7,8, потрясшая регион 6 февраля в 4:17 утра по местному времени, явно впечатляет. Чтобы найти землетрясения такой силы на этом конкретном разломе, нам пришлось бы вернуться в 1114 год.

Через десять минут после сильнейшего землетрясения рядом с эпицентром произошел афтершок магнитудой 6,7. "Афтершоки" - это землетрясения, которые происходят после каждого сильного землетрясения, и их статистическое поведение хорошо известно. На момент написания статьи другие продолжают воздействовать на территорию, простирающуюся более чем на 350 километров от восточной Турции до сирийской границы.

Более удивительно и драматично то, что второе землетрясение магнитудой 7,5 произошло в 13:24 по местному времени дальше на север. Это землетрясение не было афтершоком: согласно первым данным, обработанным в режиме реального времени крупнейшими международными сейсмологическими агентствами, оно должно было произойти на разломе с востока на запад, пересекающем основной след разрыва.

У нас еще нет всей информации со спутниковых снимков и GPS-измерений, но похоже, что второе землетрясение могло быть вызвано первым - гипотеза, которую придется проверять в ближайшие дни по мере поступления данных.

Эти два крупных сейсмических события на двух близлежащих разломах отражают тот факт, что землетрясения могут быть каскадными. Действительно, другой крупный разлом в регионе (Северо-Анатолийский разлом) разорвался в результате серии землетрясений магнитудой 7, которые распространялись в течение 20-го века от его восточного конца, на востоке Турции, до мегаполиса Стамбул, подобно падающему ряду домино.

И научное сообщество, и турецкие власти ожидают, что в какой-то момент землетрясение произойдет вблизи этого города с населением 8 миллионов человек. Мы не знаем, когда произойдет землетрясение и насколько сильным оно будет. Исходя из нынешнего состояния знаний, никто не может предсказать его возникновение или силу, и землетрясение в этот понедельник является печальным напоминанием о том, что Турция может сильно пострадать и в других местах.

Афтершоки и второе землетрясение

Афтершоки, последовавшие за землетрясением в понедельник, сами по себе не являются неожиданностью. В 1894 году первый японский сейсмолог Фусакити Омори уже наблюдал медленное, логарифмическое уменьшение числа афтершоков в день с течением времени.

Этот же эмпирический закон предсказывает, что магнитуда самого крупного афтершока будет уступать магнитуде главного толчка на один балл: в данном случае магнитуда самого крупного афтершока самого большого землетрясения составила 6,7, что близко к ожидаемым 6,8. Помните, что эта шкала не линейна, и что землетрясение магнитудой 6 высвобождает в 30 раз меньше энергии, чем землетрясение магнитудой 7.

Афтершоки прекращаются, когда силы, порожденные основным землетрясением, погашены. Вспомните, что происходит, когда вы бьете ногой по куче песка: песчинки падают и катятся одна за другой, но в конце концов стабилизируются.

Но землетрясение магнитудой 7,5 в 13:24 не соответствует статистически подтвержденной с 1894 года картине для тысяч землетрясений по всему миру: это не афтершок, а второе землетрясение. Во-первых, потому что его магнитуда слишком велика. Во-вторых, потому что оно произошло на разломе, который, похоже, ориентирован под углом 45° к Восточно-Анатолийскому разлому, о чем свидетельствует форма пульсации афтершоков, последовавших за ним.

Поэтому здесь мы будем говорить скорее о "спровоцированном землетрясении", или, по крайней мере, попытаемся изучить механизмы, объясняющие временное совпадение этих двух крупных землетрясений.

Землетрясения могут провоцировать другие землетрясения

Землетрясение происходит, когда разлом - трещина в первых километрах земной коры - быстро, в течение нескольких секунд, резко высвобождает энергию, которая накапливалась десятки и сотни лет в результате медленного движения тектонических плит. Когда это происходит, высвободившаяся энергия приводит к сотрясению земли - землетрясению.

Некоторые землетрясения связаны друг с другом: когда разлом разрывается, землетрясения высвобождают часть энергии и реорганизуют часть ее в земной коре, что может вызвать новые землетрясения. Например, можно рассмотреть серию землетрясений магнитудой более 7 баллов, которые в течение 20-го века каскадом двигались с востока на запад на протяжении около 800 километров вдоль Северо-Анатолийского разлома. Каждое землетрясение приближало близлежащий сегмент Северо-Анатолийского разлома к разрыву.

Примечательным является тот факт, что в период с 1939 по 1999 год произошел разрыв всей длины Северо-Анатолийского разлома. Последний неразрывный сегмент проходит через Мраморное море, очень близко к Стамбулу, между эпицентрами землетрясений в Измите 1999 года и Ганосе 1912 года.

Если участок разлома уже хорошо нагружен (близок к разрыву), когда рядом произойдет сильное землетрясение, то может произойти второе землетрясение. В противном случае придется ждать, пока движение тектонических плит принесет оставшуюся энергию, необходимую для запуска землетрясения. Это называется "статическое срабатывание".

Когда гигантские землетрясения вызывают другие землетрясения... на расстоянии

Существует также тип срабатывания, известный как "динамический". В некоторых случаях избыток энергии, возникающий в результате сильного землетрясения, недостаточно велик, чтобы объяснить возникновение определенных землетрясений, особенно если они расположены далеко от эпицентра главного толчка.

Например, после землетрясений Ландерс 1992 года и Гектор Майн 1999 года в Калифорнии рои землетрясений наблюдались в нескольких сотнях километров от эпицентра. Было показано, что эти землетрясения произошли именно во время прохождения самых сильных сейсмических волн, испущенных этими двумя землетрясениями. На таких расстояниях эти сотрясения, сейсмические волны, не могут ощущаться человеком, но, по-видимому, сейсмические разломы ощущаются.

Аналогичные наблюдения были проведены в лаборатории, чтобы показать, что во время прохождения этих сейсмических волн материал, составляющий ядро разлома, ослабевает, вызывая внезапное скольжение, т.е. землетрясение.

Такое поведение вытекает из физики гранулированных сред, которые при встряхивании ведут себя подобно жидкостям. Если быстро встряхнуть кучу песка, то она сплющится под собственным весом, тогда как без встряски она будет стоять на месте.

Таким образом, быстрое встряхивание разлома может привести к его сползанию, вызывая землетрясения. Также было замечено, что эти сейсмические волны могут вызвать медленное сползание на колоссальные расстояния. Сейсмические волны, испущенные землетрясением Мауле, землетрясением магнитудой 8,9, которое произошло в Чили в 2010 году, вызвали медленное землетрясение вдоль Мексиканской субдукции, примерно в 7000 километрах от эпицентра.