Науковці з Університету Південної Каліфорнії розробили нову лабораторну модель землетрусу, яка дозволяє в реальному часі досліджувати мікроскопічні процеси, що передують сейсмічним розривам.
Модель вперше забезпечила візуалізацію «реальної площі контакту» — мікроскопічних точок дотику між тектонічними плитами, які контролюють механіку землетрусу. Цей термін означає не всю видиму площину дотику, а лише ті фрагменти, де матеріали фізично взаємодіють, і які до цього часу залишалися прихованими від безпосереднього спостереження. «Ми фактично відкрили вікно в серце механіки землетрусів», — наголосив керівник дослідження Сильвен Барбо. Саме ці крихітні контактні точки і визначають рівень напруги та момент її прориву — власне, землетрус.
Використовуючи прозорі акрилові матеріали та високошвидкісні камери, дослідники змогли зафіксувати, як за мілісекунди руйнується до 30% контактної площі. Це різке ослаблення сигналізує початок сейсмічного розриву. Оптичні зміни у пропусканні світла дали змогу виміряти зміну контактної структури під час розриву. «Ми можемо буквально спостерігати, як змінюється площа контакту під час поширення розривів», — підкреслив Барбо.
Цей прорив також пояснює так звану «змінну стану», що десятиліттями використовувалась у моделях тертя типу «швидкість-стан». Досі вона залишалась лише емпіричним математичним конструктом. Тепер же виявилося, що вона відображає фізично вимірювану площу контакту, яка змінюється впродовж сейсмічного циклу. Відповідно, це відкриває шлях до перетворення моделей надійного прогнозування землетрусів з теоретичних на практичні.
Аналіз 26 змодельованих сценаріїв землетрусів підтвердив зв’язок між швидкістю розриву, енергією руйнування і світлопропусканням — що відповідає теорії лінійної пружної механіки руйнування. Виявлено, що зміни реальної площі контакту впливають не лише на тертя, але й на електропровідність і гідравлічну проникність розломів. Це робить можливим створення сенсорних систем для моніторингу фізичного стану зон розлому.
«Це може привести до нових підходів до моніторингу зародження землетрусів на ранніх стадіях», — підсумував Барбо. Науковці сподіваються розширити свої дослідження на природні умови, що дозволить використовувати отримані дані в польових прогнозах. Завдяки цьому відкриттю з’являється перспектива прогнозувати землетруси на основі вимірюваних фізичних сигналів, зокрема змін електропровідності ще до того, як з’являться сейсмічні хвилі.
#Вчені #вперше #побачили #як #починається #землетрус
Source link
