С помощью 3D-моделирования и машинного обучения ученые раскрыли тайну небольших землетрясений, которые наблюдались в Калифорнии с начала 2016 года до конца 2019 года — на протяжении почти четырех лет.
Виновниками землетрясений стали вода и жидкий углекислый газ: жидкости, просачиваясь через подземные пласты пород, меняют баланс давления вдоль разлома, а также степень трения слоев пород, что приводит к серии незначительных толчков.
Проведенное исследование может оказаться жизненно важным для понимания причин землетрясений и для их предсказания в будущем.
«Мы привыкли думать о разломах в двух измерениях — как о гигантских трещинах, уходящих в землю, — говорит геофизик Захари Росс из Калифорнийского технологического института. — Мы же учимся смотреть на них в трех измерениях, чтобы получить представление о том, почему происходят землетрясения».
Используя нейронные сети, которые имитируют работу человеческого мозга, Росс и его коллеги проанализировали более 22 000 сейсмических событий силой от 0,7 до 4,4 баллов по 12-бальной шкале интенсивности (шкала Рихтера имеет 9 баллов). Анализ выявил узкую линию разлома, смоделированную в 3D, простирающуюся примерно на 8 километров.
Полученная модель предполагает существование подземного водоема, первоначально не соприкасавшегося с разломом. Впоследствии вода из него просочилась в слои почвы и достигла разлома, что стало причиной толчков.
Мелкие толчки сложнее предсказывать, чем сильные землетрясения, что делает новое исследование еще более интересным. Землетрясения могут длиться дни, недели, месяцы и даже годы, как в случае Калифорнии. Ученые утверждают, что сейчас толчки ослабевают из-за того, что жидкость из подземного резервуара достигла некоего непроницаемого для нее барьера.
Теперь исследователи намерены применить свой трехмерный метод в других регионах — вода и жидкий углекислый газ могут являться причиной множества землетрясений: «Новые наблюдения помогут объяснить, почему серии землетрясений начинаются, усиливаются и заканчиваются», — говорит Росс.