Обнаружение скрытых разломов раскрывает тайну «медленных землетрясений»

Сейсмические профили, иллюстрирующие фронтальный аккреционный клин и полигональные системы разломов (PFS) в желобах Нанкай (Япония) и Хикуранги (Новая Зеландия). Автор: Science Advances / Earth Sciences New Zealand

Учёные обнаружили ключевой элемент загадки необычных «медленных землетрясений», происходящих у восточного побережья Северного острова Новой Зеландии.

Новое международное исследование, опубликованное в журнале Science Advances, выявило скрытые структуры разломов, называемые полигональными системами разломов (PFS), как основной фактор, влияющий на поведение северной части зоны субдукции Хикуранги.

Эти мелкие геологические особенности, обнаруженные в осадочных породах, попадающих в зону субдукции, по-видимому, играют критическую роль в локализации и механизме медленных землетрясений.

«Это открытие помогает объяснить, почему медленные землетрясения происходят именно там, где они происходят», — говорит доктор Филип Барнс, морской геолог из Earth Sciences New Zealand (бывший NIWA) и соавтор исследования.

В зоне субдукции Хикуранги Тихоокеанская плита погружается под Австралийскую плиту. В то время как южная часть этой зоны остаётся заблокированной и способна вызывать мощные землетрясения магнитудой более 8, северная часть ведёт себя иначе. Здесь регулярно происходят медленные скользящие события — движения, развивающиеся в течение от дней до месяцев, высвобождающие тектоническое напряжение без резких толчков.

«Медленные скользящие события сами по себе не вызывают сильных толчков, но они могут увеличивать напряжение на соседних разломах и провоцировать более разрушительные землетрясения. Понимание того, что их контролирует, крайне важно для улучшения предупреждений о землетрясениях и цунами», — поясняют исследователи.

Международное исследование стало результатом сотрудничества учёных из Китая, США и Earth Sciences New Zealand. В работе использовались данные Международной программы океанического бурения (IODP) и высокоразрешающего трёхмерного сейсмического исследования NZ3D, проведённого у побережья Гисборна.

Батиметрическая карта, показывающая расположение сейсмического объёма NZ3D на северном краю Хикуранги. Автор: Science Advances / Earth Sciences New Zealand

«Эти разломы формируются в течение миллионов лет во время осадконакопления, задолго до и изначально вдали от зоны субдукции. Но по мере того, как морское дно втягивается в зону субдукции при сближении тектонических плит, они могут реактивироваться и превращаться в крупные надвиги. Наш анализ также показывает, что они служат важными путями для флюидов, играющих ключевую роль в скольжении разломов», — объясняют авторы.

Эта связь между структурой разлома и миграцией флюидов даёт новое понимание одного из ключевых процессов, предположительно запускающих медленные землетрясения.

Исследование также подтверждает, что эти системы разломов создают сложную и изменчивую структуру вдоль меганадвига, которая может влиять на распределение напряжений и деформаций.

«До сих пор у нас не было достаточно высокого разрешения изображений, чтобы напрямую связать эти особенности с поведением медленного скольжения», — говорит доктор Барнс. «Это исследование меняет ситуацию и даёт нам новый инструмент для лучшего понимания динамики зон субдукции».

Хотя учёные впервые идентифицировали PFS-разломы в зонах субдукции 20 лет назад у юго-западного побережья Японии, они не могли определить, как эти сложные структуры влияют на субдукцию и сейсмическое скольжение, отмечает ведущий автор исследования Маомао Ван, морской геолог из Университета Хохай в Китае.

«Только после анализа этих прекрасных 3D-сейсмических изображений мы подтвердили их широкое распространение вдоль северного края Хикуранги в Новой Зеландии, раскрыв их потенциальную роль в формировании медленных землетрясений».

Результаты исследования могут иметь значение и за пределами Новой Зеландии. «Подобные системы разломов наблюдались в зонах субдукции по всему миру, включая желоб Нанкай в Японии. Подчёркивая механические и гидрологические эффекты PFS, это исследование добавляет недостающий элемент в глобальное понимание механизмов медленных землетрясений».

«Это важный шаг вперёд в понимании геологических процессов, происходящих под нашими побережьями», — говорит доктор Барнс. «С лучшими моделями и более точными данными мы теперь находимся в более сильной позиции для оценки рисков и повышения устойчивости по всей Новой Зеландии».

Дополнительная информация: Maomao Wang et al, Effects of incoming polygonal fault systems on subduction zone and slow slip behavior, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adu4227

Источник: Earth Sciences New Zealand