Землетрясения, потопы, изотопы

С древности хорошо известно, что до, во время и после землетрясений наблюдаются изменения уровней грунтовых вод. Однако непредсказуемость мест и времени катастроф всегда мешала провести детальное исследование этого явления из-за необходимости иметь обширные начальные и конечные данные для сравнительного анализа. Сегодня это стало возможно, так как, помимо прочего, исследователи могут узнать происхождение любой пробы воды по изотопным долям в ней дейтерия и кислорода-18, которые слабо меняются при испарении, конденсации и прочих процессах.

Этот метод помог ученым из американского и двух японских университетов определить причину аномального роста уровня грунтовых вод после семибалльного землетрясения, которое случилось в апреле 2016 года на юге острова Кюсю у города Кумамото. Там уровень грунтовых вод после резкого падения вновь поднялся, через год достиг максимума и оставался повышенным еще три года. Этот город славен по всей Японии своими родниками, их наполняет атмосферная влага, просачивающаяся с вершин гор сквозь их породы. Качество воды в регионе постоянно контролируют, поэтому исследователи располагали данными тысячи с небольшим проб воды, забранных из сотни водяных скважин до и после землетрясения.

Сравнение изотопного состава показало, что до землетрясения грунтовые воды в городе происходили из подземных вод округи, протекающей рядом реки Сиракава и с невысоких уровней окружающих гор. В момент землетрясения их уровень сильно упал из-за резкого раскрытия новых трещин и существовавших ранее крупных разломов региона – часть местной воды сразу пошла на их заполнение. Однако появление новых трещин на одной из сторон близлежащей горы вскоре увеличило суммарную проницаемость ее каналов подачи и привело к росту уровня воды в источниках города. Исследователи уверены, что этот механизм действует и в других сейсмически проблемных регионах.

(Nature Communications, 2020, 11, 1)