Геофизиците разкриха къде отива енергията на земетресенията

Земетресенията предизвикват не само вибрации на земната повърхност, но и изблици на топлина и напукване на подземните скали. Точното количество енергия, използвано при всеки от тези процеси, обаче е изключително трудно да се измери на място. Геолози от САЩ са изследвали земетресенията в контролирани лабораторни условия. За първи път те успяха да определят количествено пълния енергиен баланс на подобни земетресения.

Енергията на земетресенията възприемаме главно под формата на повърхностни вибрации, които могат да бъдат измерени със сеизмометри и други наземни инструменти. Другите две основни форми на енергията на земетресенията обаче – топлинната и образуването на подземни пукнатини – са практически недостъпни за сегашните технологии.

Лабораторните земетресения, проведени от екип геолози от Масачузетския технологичен институт, представляват опростен аналог на това, което се случва по време на естествено земетресение. Учените са взели за проби малки парчета гранит, което дава добра представа за това какво се случва в областта на континенталната кора, където обикновено се случват земетресенията. Те раздробили гранита на фин прах и го смесили с много по-фин прах от магнитни частици, който използвали за измерване на вътрешната температура.

Учените са поставили подготвените проби в специален апарат, който създава нарастващо налягане, съответстващо на налягането, което изпитват скалите в сеизмогенния слой на дълбочина около 10-20 км. Специални пиезоелектрически сензори измерват колебанията, възникващи в резултат на промените в натоварването на образеца.

Всичко това позволи на изследователите да оценят енергийния състав на лабораторното земетресение. Оказва се, че само около 10% от енергията преминава във физически вибрации. Още по-малка част – по-малко от 1% – отива за разрушаване на скалите и образуване на нови повърхности. За разлика от това, огромната част от енергията на земетресението – средно 80% – нагрява района в непосредствена близост до епицентъра на земетресението.

„В някои случаи наблюдавахме как температурата на проба в близост до разлома се променя от стайна температура до 1200 градуса по Целзий за няколко микросекунди, а след спиране на движението тя мигновено изстива“, казва Даниел Ортега-Аройо, един от изследователите. – А в една от пробите наблюдавахме преместване на разлома от около 100 микрона, което предполага скорост на плъзгане от около 10 метра в секунда. Той се е движел много бързо, макар и не за много дълго време.“

Учените установиха също така, че енергийният баланс на земетресението зависи от историята на деформациите в региона – степента, в която скалите са били изместени и нарушени от предишни тектонични движения. Разпределението на енергийните дялове на земетресението може да варира в зависимост от това какво е преживял регионът в миналото, според MIT News.

В бъдеще откритията ще помогнат на сеизмолозите да прогнозират вероятността от земетресения в региони, склонни към сеизмична активност. Така например, ако учените знаят колко силно е било дадено земетресение в миналото, те ще могат да преценят до каква степен енергията на земетресението е повлияла на скалите дълбоко под земята, като ги е разтопила или разрушила. Това от своя страна може да покаже доколко даден регион е повече или по-малко уязвим за бъдещи земетресения.