Ученые выяснили, почему одни землетрясения мощнее других

Сейсмичность форланда и оценки сброса напряжений (Δσ) в исследуемом регионе после мощного землетрясения Тохоку-Оки магнитудой 9.0 11 марта 2011 года. Автор: Communications Earth & Environment (2025). DOI: 10.1038/s43247-025-02877-y

Почему одни землетрясения высвобождают больше энергии, чем другие? Исследовательской группе под руководством профессора доктора Армина Дильфордера из Грайфсвальдского университета удалось продемонстрировать четкую физическую связь между энергией, высвобождаемой во время землетрясений, и прочностью горных пород в глубинах земной коры.

Результаты были опубликованы в журнале Communications Earth & Environment.

Напряжение накапливается вдоль разломов по мере того, как тектонические плиты скользят друг относительно друга. Как только несущая способность пород в зоне разлома превышается, напряжение высвобождается в виде землетрясения. Однако до сих пор было сложно определить, сколько напряжения накапливается перед землетрясением — и действительно ли более прочные породы высвобождают большее количество энергии.

Новое исследование, проведенное группой под руководством доктора Джан Марии Боккини из Рурского университета в Бохуме и профессора доктора Армина Дильфордера из Грайфсвальдского университета, теперь показывает: чем глубже происходит землетрясение, тем больше сброс напряжения и количество высвобождаемой энергии. Поскольку прочность пород выше на больших глубинах, сейсмологические данные можно использовать для получения выводов об относительной прочности земной коры.

«Наши результаты обеспечивают физическую основу для взаимосвязи между высвобождением напряжения во время землетрясений и прочностью разломов, — объясняет доктор Джан Мария Боккини. — Они позволяют нам использовать сейсмологические измерения для определения того, насколько устойчива порода в определенных регионах — то, что ранее было очень трудно определить».

Анализ обширных данных из Японии

Для своего анализа команда изучила данные о землетрясениях на северо-востоке Японии за одиннадцатилетний период после землетрясения Тохоку-Оки 2011 года (магнитудой 9.0). Этот регион считается сейсмологически особенно хорошо контролируемым. Анализ выявил четкую тенденцию: сброс напряжения увеличивается с глубиной землетрясения.

Сравнив результаты с численными моделями, исследователи смогли продемонстрировать, что более прочные разломы могут выдерживать большее напряжение — и, следовательно, высвобождать большее количество энергии при их разрушении.

Постоянная прочность с течением времени

«Интересно, что значения сброса напряжения практически не изменились за все годы после землетрясения Тохоку-Оки», — отмечает профессор доктор Армин Дильфордер из Грайфсвальдского университета.

«Прочность разломов, по-видимому, остается постоянной с течением времени, что может способствовать пониманию последовательностей афтершоков».

Значение для будущих исследований землетрясений

Исследование не только дает объяснение ранее противоречивым наблюдениям, но и создает основу для более точного моделирования механических свойств земной коры в будущем.

В долгосрочной перспективе результаты могут помочь улучшить понимание процессов землетрясений и, следовательно, оценку сейсмического риска.

Больше информации: Gian Maria Bocchini et al, Earthquake stress-drop values delineate spatial variations in maximum shear stress in the Japanese forearc lithosphere, Communications Earth & Environment (2025). DOI: 10.1038/s43247-025-02877-y

Источник: University of Greifswald