Неожиданная физика, стоящая за разрушительными землетрясениями в Турции в 2023 году

В новом исследовании исследователей из Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего используется междисциплинарный подход, чтобы разгадать сложности двух смертоносных землетрясений почти равной силы, которые произошли в Турции и Сирии 6 февраля 2023 года.

Исследование, опубликованное сегодня в журнале Science, показывает, что каждое из двух землетрясений магнитудой 7,8 и 7,7 соответственно имело неожиданные элементы, которые в совокупности сделали сотрясение еще более разрушительным.

«Землетрясения произошли на известных разломах и в этом смысле были ожидаемыми», — сказал геофизик Скриппса Юрий Фиалко, соавтор статьи. «Что было неожиданным, так это их размер – они были намного сильнее, чем любые известные землетрясения в прошлом на тех же разломах. Это произошло потому, что эти землетрясения сделали много неожиданных вещей, которых они не должны были делать».

Сила первого из двух землетрясений возросла из-за невероятного «каскада» разрывов, прорвавшихся через различные изгибы и соединения разломов, которые обычно должны действовать как барьеры для распространения разрывов. Второе сотрясение также нанесло дополнительный удар из-за неожиданного явления, называемого сверхсдвиговым разрывом, при котором разлом разрывается быстрее, чем сейсмические сдвиговые волны могут пройти через земную кору, создавая эффект, похожий на звуковой удар, который усиливает разрушительную силу землетрясения.

Фиалко также сказал, что, перечисляя странные и необычные аспекты этих землетрясений, результаты подчеркивают необходимость включения возможности столь же редких или экстремальных событий в планы подготовки к землетрясениям по всему миру. В частности, он сказал, что включение редких, но возможных сценариев было бы ценным упражнением в районах вблизи разлома Сан-Андреас в Калифорнии, который, по его словам, структурно аналогичен системе Восточно-Анатолийского разлома, вызвавшей эти два землетрясения.

Как и Калифорния, Турция – страна землетрясений. Он расположен в центре сложной серии сдвиговых разломов, где встречаются Евразийская, Аравийская и Анатолийская тектонические плиты. Аравийская плита движется на север к Евразийской плите, при этом вся Турция и ее Анатолийская плита оказываются зажатыми между ними.

«Самая простая аналогия — семена арбуза», — сказал Фиалко. «Они скользкие, и если сжать один между пальцами, он захочет выстрелить в одном направлении. По обе стороны Анатолийской плиты наблюдается сжатие, и она пытается выстрелить в западном направлении, как арбузное семя между двумя пальцами».

Вдоль этих тектонических границ напряжение может накапливаться в скалистых верхних слоях земной коры вдоль разлома, если обе стороны застревают из-за трения и давления сжатия, поскольку нижележащие плиты продолжают скользить примерно на 20 км (12 миль) глубоко под землей. Землетрясения происходят, когда накопленное напряжение наконец преодолевает давление трения и сжатия, действующее на верхнюю часть коры, и обе стороны разлома внезапно и резко смещаются, чтобы догнать тектоническое движение, происходящее на глубине.

Все это означает, что регион, окружающий Турцию, имеет долгую историю крупных и смертоносных землетрясений: от того, которое разрушило сирийский город Алеппо в 1138 году, до землетрясения 1999 года, обрушившегося на турецкий город Измит.

Исследователи из Scripps начали изучать землетрясения 2023 года почти сразу после того, как они произошли, в надежде лучше понять процессы, которые привели к этим разрушительным сейсмическим событиям, унесшим жизни более 50 000 человек в Турции и Сирии. Национальный научный фонд, НАСА, Геологическая служба США, Фонд Сесила и Иды Грин и Программа исследований и инноваций Европейского Союза Horizon 2020 внесли свой вклад в финансирование исследования.

Наиболее явно необычной особенностью землетрясений была их практически одинаковая магнитуда, для распознавания которой не требовалось длительного анализа. Второе сотрясение, произошедшее примерно через девять часов после первого, технически было не афтершоком, а скорее вторым актом того, что известно сейсмологам как дублет – два землетрясения одинаковой силы, которые происходят в течение относительно короткого периода времени.