Прорыв в сейсмологии. Наши физики научились предсказывать землетрясения

Человечество давно мечтает заглянуть в недра Земли, чтобы научиться предсказывать, где именно произойдёт очередное сильное землетрясение. Сделать это непросто. Кажется, российским учёным удалось если и не решить эту научную задачу, то нащупать способ решения.

Они разработали алгоритм, который позволяет находить наиболее опасные сейсмогенные участки в недрах планеты, совершенствовать системы предупреждения катастроф и точнее оценивать сейсмические риски при строительстве различных объектов. Результаты работы опубликованы в журнале Geosciences.

Сложная структура разломов

Землетрясения всегда застигают людей врасплох, уносят жизни и за считаные минуты обращают многоэтажные постройки в руины. Их очаги находятся глубоко под землёй и недоступны для прямого наблюдения, что осложняет прогнозирование.

Долгое время считалось, что сильные землетрясения — это лишь вопрос накопления критической массы напряжений. Где долго не было ударов стихии, там и тряхнёт. Однако команда из Московского физико-технического института и Университета Иннополис доказала, что всё гораздо тоньше. Слабость разлома — понятие относительное, а ключ к прогнозу лежит в геометрии.

«Мы показываем, что в зонах зарождения сильнейших землетрясений инициируется большое число слабых землетрясений. И теперь у нас есть способ увидеть зоны зарождения сильных землетрясений за много лет до главного удара», — говорит доцент Кафедры теоретической и экспериментальной физики геосистем МФТИ Алексей Остапчук.

Учёными давно установлено, что разломы в земной коре обладают сложной структурой. На их поверхностях образуются прочные контакты, которые за счёт так называемого фрикционного сопротивления удерживают берега разлома от смещения. В этих областях годами накапливается упругая энергия, которая затем внезапно высвобождается в виде мощного толчка.

До недавнего времени определять местоположение таких зон удавалось лишь постфактум, изучая параметры уже произошедшего землетрясения. Но метод, предложенный исследователями из МФТИ, даёт возможность заглянуть вглубь разлома заблаговременно, не дожидаясь удара стихии.

Проверено на Камчатке

Алгоритм, названный SPAD, анализирует фоновую сейсмичность — слабые, незаметные для людей толчки, происходящие постоянно. Эти микрособытия несут на себе отпечаток глубинной структуры разлома, позволяя мониторить различные его участки и распознать те, где накапливается энергия для будущего мощного рывка.

Программа функционирует автономно, без участия человека и экспертных указаний на места прежних сильных землетрясений. Он обнаруживает сейсмогенные зоны, руководствуясь физическими критериями.

Работоспособность алгоритма протестировали на реальных данных по Камчатке, охватывающих сейсмичность региона за последние 35 лет. В районе этого полуострова Тихоокеанская литосферная плита уходит под Охотскую — этот процесс вызывает накопление упругой энергии на их контактах и порождает мощные толчки. Алгоритм распознал семь больших сейсмогенных зон протяжённостью от 170 до 270 километров.

Когда на карту этих зон нанесли эпицентры сильных землетрясений, случившихся в прошлом, выяснилось, что 20 из 24 событий точно легли в очерченные границы. Причём алгоритм одинаково точно выявил как старые толчки, произошедшие ещё во времена СССР, так и более поздние. Это подтверждает, что сейсмогенные зоны — чрезвычайно устойчивые структуры, десятилетиями сохраняющиеся на поверхности разломов.

«Особенно показательны результаты сопоставления карты сейсмогенных пятен с очагов камчатского землетрясения магнитудой 8,8, произошедшего 29 июля 2025 года. Сейсмическая энергия выделялась сразу из трёх соседних сейсмогенных зон. Это подтверждает нашу догадку о том, что их границы определяют масштаб будущей катастрофы», — приводит пример Алексей Остапчук.

Что дальше?

Новый метод не отвечает на вопрос о точном времени землетрясения. Однако он существенно уточняет ответ на вопрос о месте и характере будущей подвижки. Понимание того, по какой плоскости пойдёт разрыв, помогает оценивать сейсмическую опасность и точнее выделять зоны, требующие особого внимания. Так, располагая информацией о размерах и границах сейсмогенных зон, учёные смогут гораздо точнее рассчитывать риски при строительстве: закладывать необходимый запас прочности в проекты атомных электростанций, плотин, мостов и магистральных газопроводов.

Алгоритм может применяться при планировании сверхглубокого бурения — он укажет, где именно закладывать скважину, чтобы установить измерительную аппаратуру прямо в очаге будущего землетрясения. Полезна разработка и для мониторинга сейсмичности в глубоких шахтах: с её помощью можно выявлять зоны напряжения и предотвращать горные удары и обрушения.

Работа над проектом продолжается. Авторы хотят повысить точность и добиться большей детализации данных о внутренней неоднородности сейсмогенных пятен. Алгоритм уже продемонстрировал эффективную работу и в других сейсмоактивных регионах Земли: на Курильских островах, в Японии, в зоне разлома Сан-Андреас.

В будущем этот метод способен стать основой для глобального картирования и более точного прогнозирования землетрясений по всей Земле.