Руйнівних наслідків березневого землетрусу в Японії, можливо, вдалося б уникнути, якби восени минулого року журнал Nature опублікував статтю, що містить в собі результати одного дослідження. У ній група вчених повідомляє про те, що, згідно з їх даними, зазвичай епіцентри землетрусів виникають в місцях залягання кварцу.

Відео дня

Американські геофізики вважають, що місце виникнення епіцентру землетрусу можна спрогнозувати з точністю до кількох метрів. На їх думку, цей епіцентр завжди виникає там, де в земній корі є великі поклади кварцу. Саме цей мінерал, в кристалічну решітку якого включено багато молекул води, досить крихкий і не може чинити опір жахливому тиску, що накопичується в сейсмічно небезпечних зонах

Нагадаю, що природні землетрусу найчастіше бувають викликані тим, що через рух речовини в мантії до ядра плити земної кори постійно ковзають. Цей процес схожий на деформацію пінки, яка відбувається при закипання молока в каструлі - поштовхи киплячої рідини знизу рвуть її і змушують коливатися. Однак при цьому і в самій корі теж відбуваються дуже цікаві процеси.

Отже, рух речовини в мантії викликає ковзання порід земної кори уздовж зони розлому (місця, що відзначає кордон двох літосферних плит). Проте цьому, як ми розуміємо, перешкоджає сила тертя, яке дане ковзання всіляко гальмує. У підсумку енергія, що викликає рух порід, накопичується в них у формі пружних напружень (адже, як ми пам'ятаємо, енергія не може просто зникнути, вона лише переходить з однієї форми в іншу).

Коли це напруга досягає критичної точки, що перевищує силу тертя, відбувається різкий розрив порід з їх взаємним зміщенням. При цьому та сама накопичена енергія вивільняється і викликає хвильові коливання поверхні землі, які ми і називаємо землетрусами. Цей процес також добре ілюструє ситуація з накачуванням повітряної кульки: варто збільшити тиск повітря так, що стінки перестають витримувати - і він лопається.

Втім, іноді землетрусу породжуються зовсім іншими процесами, такими як виверження вулканів або при зминання порід у складки, однак загальний принцип дотримується і тут: в якомусь місці порода зазнала сильне напруження, і потім там стався її розрив. Нові дослідження американських сейсмологів показали, що цей розрив, швидше за все, відбувається там, де є великі поклади кварцу.

Як ми знаємо, кварц (хімічна формула якого SiO2) є одним з найпоширеніших мінералів земної кори - його масова частка в літосфері складає більше 60 відсотків. У деяких місцях він утворює великі поклади - наприклад, в Скелястих горах на заході США. Саме цей регіон і вивчала група дослідників під керівництвом геофізика Ентоні Лоурі з Університету штату Юта.

Вчені виявили, що у всіх регіонах, де кора проявляє значну стабільність (скажімо, на сході Скелястих гір) виникають при землетрусах Р-хвилі рухаються в середньому в 1,8 разів швидше S-хвиль. Там же, де кора деформувалася, - наприклад, в інших областях Скелястих гір або в центральній Неваді - співвідношення це нижче. За словами вчених, ці цифри корелюють з вмістом кварцових мінералів в глибині кори відповідних регіонів.

Нагадаю, що Р-хвилі - це хвилі енергії, які з'являються в результаті землетрусу і мають поздовжню спрямованість (тобто від епіцентру землетрусу вгору). А S-хвилі, що виникають пізніше, спрямовані поперек. Вони показують, що земля зміщується перпендикулярно до напрямку поширення. Саме вони-то і є причиною більшості руйнувань будівель і, відповідно, людських жертв при коливанні земної тверді.

Отже, згідно з результатами досліджень, саме в місцях кварцових покладів небезпечні S-хвилі швидше виникають і легше поширюються. За словами дослідників, це може бути пов'язано з тим, що кварц досить крихкий. Дана властивість цього мінералу можна пояснити тим, що до складу його кристалічної решітки входить багато молекул води, які при накопиченні напруги просто випаровуються. У результаті структура решітки стає порушеною і вона легко деформується. Саме ця деформація і сприяє швидкому виникненню тих самих S-хвиль.

Пересувна сейсмічна лабораторія, послугами якої скористалася група Лоурі, дозволила створити детальну карту геологічних властивостей земної кори в досліджуваному регіоні. Вчені виявили, що відкладення кристалічного кварцу завжди супроводжують гірські гряди або лінії розломів на території Каліфорнії, Айдахо, Невади і Юти. Цікаво, що саме дані ділянки, згідно багаторічними спостереженнями сейсмологів, і є самими "неспокійними". А от у старих горах Аппалачах на сході США, де сейсмічна активність мінімальна, ніяких кварцових скупчень не виявлено.

Практичний сенс даного дослідження полягає в тому, що тепер можна досить точно передбачити місце виникнення епіцентру землетрусу в зоні розлому. Він буде саме там, де найбільше кварцу. Відповідно, для того щоб не допускати повторення трагедій в Міягі (Японія) і Сичуані (Китай), досить буде прибрати з цих зон всі небезпечні об'єкти, на кшталт АЕС і багатоповерхові будівлі, пише Правда.ру.

Цікаво, що стаття з результатами даного дослідження надійшла на розгляд редакції журналу Nature ще 7 жовтня 2010 року. Однак через те, що статті приймаються і плануються до публікації заздалегідь, так як редакційний план журналу зазвичай розписаний на кілька місяців вперед, вона була прийнята до публікації лише навесні нинішнього року, вже після японського землетрусу. Але може бути, якщо б її оприлюднили раніше, влада Країни сонця, що сходить встигли б прийняти профілактичні заходи і багатьох жертв вдалося б уникнути ...