Анализируя данные о сильных землетрясениях вблизи линий разломов, исследовательская группа из Киотского университета обнаружила ранее неизвестный феномен землетрясения: когда движение разломов между тектоническими плитами внезапно прекращается, возникает эффект, похожий на «геологический хлыст». Открытие связано с формами волн отрицательной фазы, которые исследователи наблюдали в сейсмических данных, — необычной закономерностью, которую никогда не ожидали при известной активности плит.

Исследование показало, что во время землетрясения земля возле линии разлома не просто двигалась в одном направлении, а промахивалась - сначала двигаясь в одном направлении, а затем на короткое время и резко отскакивая в противоположном направлении. Это явление похоже на ситуацию, когда кузов автомобиля по инерции при экстренном торможении сначала наклоняется вперед, а затем отскакивает назад под действием системы подвески, подталкивая пассажиров к спинке сиденья. Исследование стало результатом более широких усилий, направленных на то, чтобы лучше понять записи землетрясений вблизи разлома и интерпретировать их с точки зрения исходных процессов, сказал Джесси Килс, первый автор исследования.

Эти формы волн отрицательной фазы могут быть связаны со степенью повреждения поверхности землетрясением, особенно при крупных сдвиговых землетрясениях, поскольку исследователи отмечают, что особенно сложно спроектировать такие конструкции, как здания, чтобы выдержать такое обратное движение. Сдвиг представляет собой вертикальную или почти вертикальную поверхность разлома, по обе стороны от которого глыбы горных пород перемещаются преимущественно в горизонтальном направлении. В Тихоокеанском огненном кольце, которое генерирует около 90% землетрясений в мире, «измельчение» или субдукция невулканических тектонических плит вдоль таких границ, как разлом Сан-Андреас и разлом Королевы Шарлотты, может привести к значительным сдвиговым землетрясениям.

Команда объединила наблюдаемые движения грунта с прогнозами модели, сопоставила сейсмические ускорения со спутниковыми данными, а затем смоделировала, как произойдет такое сильное сдвиговое землетрясение, если возникнет какое-то препятствие, которое внезапно перестанет двигаться. Используя этот метод, они обнаружили, что волны отрицательной фазы на самом деле связаны с движением плит, достигающим границы и останавливающим движение грунта.

Исследователи также обнаружили разницу в сильном «сигнале остановки фазы» между внезапными и медленными остановками землетрясений, открыв новые способы понять, как физика такого движения влияет на движение над поверхностью. Остановка фазы «вызывает длительные, похожие на хлыстовые движения земли», что ставит инженеров перед уникальными задачами, поясняет команда. Как и при торможении автомобиля, чем быстрее прекращается землетрясение, тем сильнее оно создает обратный хлыстовой эффект.

«Мы демонстрируем систематические наблюдения фазы прекращения движения грунта в ближнем поле от крупных сдвиговых землетрясений», — пишет исследовательская группа в статье. «Анализ 12 землетрясений по всему миру показывает, что кратковременные выбросы в смещениях поверхности, параллельных разломам, являются надежным диагностическим признаком внезапного прекращения распространения разломов». Теперь исследователи планируют расширить сферу исследования, чтобы изучить возникновение сильных землетрясений по всему миру, чтобы лучше понять поведенческие характеристики землетрясений на этапе прекращения. Для землетрясений, вызванных сдвигами, решающее значение имеет магнитуда, и их останавливающие характеристики могут помочь нам лучше защититься от их последствий. Исследование опубликовано в журнале Science.