В первый день 2024 года на полуострове Ното в северо-центральной части Японии произошло мощное землетрясение магнитудой 7,5, что привело к обширному ущербу в регионе, вызванному поднятием, когда земля поднимается из-за сдвига тектонических плит. Наблюдаемое поднятие, однако, значительно варьировалось, при этом в некоторых районах поверхность земли поднималась на целых 5 метров.

Чтобы лучше понять, как характеристики затронутых линий разломов влияют на динамику землетрясений, исследователи из Японии использовали недавно разработанное моделирование для создания подробной модели разлома. Полученные результаты могут помочь в разработке моделей для моделирования сценариев различных землетрясений и смягчения последствий стихийных бедствий в будущем.

Результаты исследования опубликованы в журнале Земля, планеты и космос.

«Во время землетрясения на полуострове Ното мы наблюдали разрушительный подъем в некоторых районах по сравнению с другими. В этом исследовании мы задались целью понять механизм, контролирующий величину, пространственные и временные изменения сдвига разлома и результирующий подъем поверхности земли», — сказал Рёсукэ Андо, доцент Высшей школы наук Токийского университета и ведущий автор текущего исследования.

Исследователи хотели разработать модель землетрясения 2024 года, основанную на предыдущих исследованиях и использующую данные наблюдений, полученные до землетрясения, такие как характеристики задействованных разломов и сейсмическая активность, предшествовавшая разрушительному землетрясению.

Если бы моделирование, основанное на реальных характеристиках разлома, могло бы точно смоделировать то, что произошло во время землетрясения, это помогло бы исследователям понять, как геометрия разлома, которая описывает такие характеристики, как форма, ориентация, различные углы (включая то, что известно как падение и простирание) и направление движения (скольжения) разлома, влияет на динамику землетрясения.

В результате землетрясения на полуострове Ното в 2024 году произошли три крупных разлома. Это так называемые сопряженные разломы, т.е. разломы с противоположным ощущением бокового движения. Две из них (разлом Мондзэн и зоны разлома Хоку-ган на полуострове Ното) относятся к юго-восточному погружению, а третья (разлом Сэй-эн прогиба Тояма) – к северо-западному опусканию.

Погружение относится к направлению наклона разлома. Данные наблюдений за трассами разломов (в местах пересечения разломов с земной поверхностью) и углом падения разлома были использованы для построения 3D геометрической модели разлома. Для построения модели напряженных условий были использованы данные предыдущей сейсмической активности. Эта область подвергалась локализованному, концентрированному сейсмическому рою небольших и более мелких землетрясений в течение многих лет, предшествовавших землетрясению 2024 года.

Моделирование, разработанное на основе данных наблюдений за геометрией разлома, смогло воспроизвести изменение поднятия, произошедшее во время землетрясения на полуострове Ното в 2024 году.

В некоторых районах поднятие нанесло значительный ущерб, в то время как в других эффект был не таким серьезным из-за менее заметного поднятия. На основе модели землетрясения в Ното вертикальное смещение было сосредоточено вблизи следов разломов где разлом локально отклоняется от своей общей горизонтальной ориентации. Это указывает на то, что геометрия разлома является ключом к тому, как землетрясение влияет на сушу.

«Наше моделирование с помощью суперкомпьютера позволило проанализировать трехмерную геометрию разлома, которая имеет неправильную форму. Мы показали, что геометрия разлома контролирует общий процесс через относительную ориентацию разлома к сжимающей силе, действующей в тектонической плите в этом регионе», — сказал Андо.

Заглядывая в будущее, исследователи рассматривают вопрос о том, как эта модель может быть использована для разработки более эффективных сценариев динамического разрыва для будущих землетрясений.

«Демонстрируя потенциал симуляций с подробными моделями геометрии разломов, мы показали, как характеристики модели скольжения разлома могут быть ограничены до возникновения крупных землетрясений. Мы ожидаем, что это открытие приведет к созданию метода оценки характеристик опасностей, вызванных будущими крупными землетрясениями», — сказал Андо.