Новая модель объясняет природу землетрясений через анизотропию плит

Глобальное распределение землетрясений, использованное в исследовании. Автор: Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2025gl116411

Когда тектоническая плита погружается под другую плиту в зоне субдукции, она приобретает свойство, называемое анизотропией, что означает разную прочность в разных направлениях. Анизотропия — это то, что заставляет деревянную доску легче ломаться вдоль волокон. В горных породах к анизотропии может приводить ориентация минералов, таких как глина, серпентин и оливин. Карманы с водой в породе также могут вызывать и усиливать анизотропию, поскольку повторяющиеся процессы дегидратации и регидратации часто происходят на глубине в погружающейся плите.

Хорошо известно, что землетрясение генерирует как продольную, так и поперечную (сдвиговую) волну. Если сдвиговая волна проходит через анизотропную породу, она может разделиться на более быструю и более медленную волны с разной поляризацией.

Хотя сейсмологи регулярно измеряют расщепление сдвиговых волн в зонах субдукции, анализируя записанные данные сейсмических волн, определить, где именно вдоль пути распространения волны происходит это расщепление, — сложная задача.

Ранее исследователи искали ответы в циркуляции недр Земли, в частности, в области мантийного клина над и под плитой. Однако Шармила Аппини и её коллеги предлагают другое объяснение: вопреки распространённому мнению, именно погружающаяся плита вызывает большую часть расщепления сдвиговых волн. Их выводы опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

Исследователи проверили свою теорию, используя записи 2567 сдвиговых волн из Аляскинско-Алеутской зоны субдукции. Они обнаружили, что характер расщепления волн при прохождении через плиту варьировался в зависимости от местоположения землетрясения, и эти вариации соответствовали анизотропии, наблюдаемой в погружающейся плите. Они также использовали прямую модель, чтобы предсказать, что картина расщепления будет различаться в зависимости от направления, с которого приходит сдвиговая волна, что было подтверждено данными наблюдений. Ранее учёные полагали, что вариация в картинах расщепления вызвана сложными мантийными потоками.

Кроме того, наклонная анизотропная плита также объясняет, почему глубокие землетрясения внутри плиты имеют необычные паттерны излучения сейсмических волн. Другие недавние находки также указывают на то, что состав погружающихся плит вызывает анизотропию, пишут авторы.

Если плита содержит большую часть анизотропии, а не мантийный клин или область под плитой, это открытие имеет далеко идущие последствия, которые могут фундаментально изменить устоявшиеся представления о том, как работает динамика мантии и как деформируется порода, предполагают авторы.

Эти результаты подчёркивают правдоподобность того, что анизотропия плиты является недостаточно изученным компонентом сейсмологии и геодинамики, заключают авторы.

Больше информации: Sharmila Appini et al, Analysis of Shear Wave Splitting Patterns in Alaska: Evidence for Strong Intra‐Slab Anisotropy, Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2025gl116411