Після землетрусів породи втрачають жорсткість на роки

Вчені вперше експериментально підтвердили, що повільні зміни жорсткості гірських порід спричиняє не стиснення, а тертя між контактними площинами зерен.

Гірські породи, попри свою твердість, не мають сталих механічних властивостей: навіть незначне навантаження змінює їхню жорсткість. Ця властивість критично важлива для розуміння зсувів і землетрусів. «Пошкоджені таким чином гірські породи менш здатні витримувати навантаження», — пояснюють дослідники. Анізотропні зміни швидкості сейсмічних хвиль демонструють, що деформація і “зцілення” порід мають часовий характер.

Експерименти Мануеля Аснара в GFZ показали, що швидкість хвиль знижується одразу після навантаження, але потім повільно відновлюється. Зразки пісковику, стиснуті вздовж осі, проявили найбільші зміни саме в цьому напрямку. Утім, «залежні від часу ефекти спостерігались в усіх напрямках поширення хвиль», — зазначено в дослідженні, опублікованому в Nature Communications.

Це свідчить про те, що деформація спричинена не стисненням зерен, а ковзанням між ними. Саме цей механізм — тертя на мікрорівні — пояснює довготривалу втрату жорсткості. «Анізотропія змін швидкості надає вагомі докази на користь такої інтерпретації», — наголошують автори. Такий підхід розкриває нову фізичну основу для опису поведінки порід під час навантаження.

Результати відкривають можливість точнішого прогнозування геодинамічних процесів, створення надійних моделей стабільності ґрунтів і штучних споруд. У майбутньому це дозволить краще розуміти і передбачати поведінку природних матеріалів у кризових ситуаціях.