Земля раскалывается под Тихим океаном: учёные впервые зафиксировали разлом в субдукционной зоне

Учёные впервые чётко зафиксировали момент разрушения субдукционной зоны. Такие зоны возникают там, где одна тектоническая плита погружается под другую. Именно они ответственны за самые мощные геологические катастрофы на планете. Новые данные, опубликованные в журнале Science Advances, позволяют по-новому взглянуть на эволюцию этих гигантских систем. Более того, они ставят новые вопросы о сейсмических рисках в регионе Тихоокеанского Северо-Запада. Этот разлом под Тихим океаном, как считают геофизики, может изменить сценарии будущих толчков.

Субдукционные зоны кардинально меняют облик планеты. Они двигают континенты, вызывают мощные землетрясения и извержения вулканов. Кроме того, они затягивают древнюю земную кору глубоко в мантию Земли. Тем не менее, не смотря на колоссальную силу, такие зоны не существуют вечно.

Почему субдукционные зоны в конце концов отмирают?

Если бы субдукционные зоны существовали бесконечно, континенты продолжали бы нагромождаться. Океаны исчезали, а большая часть геологической истории Земли просто исчезла. Учёные давно ломали голову над тем, что же останавливает эти системы.

«Запустить субдукционную зону — всё равно что толкать поезд в гору. Это требует огромных усилий, — объясняет Брэндон Шак, доцент Луизианского государственного университета и ведущий автор исследования. — Но когда поезд покатился под гору, остановить его почти невозможно. Чтобы прекратить субдукцию, нужно нечто драматичное — по сути, крушение поезда». Брэндон Шак проводил это исследование, работая постдоком в Ламонт-Доэртиевской обсерватории Земли. Она входит в Колумбийскую климатическую школу.

Каскадия обнажает тектоническую плиту в процессе разрыва

Ответ, судя по всему, скрывается у побережья острова Ванкувер, в регионе Каскадия. Здесь плиты Хуан-де-Фука и Эксплорер медленно погружаются под Североамериканскую плиту. Используя новые методы визуализации и данные о землетрясениях, учёные наконец увидели, как эта субдукционная зона начинает распадаться.

Команда исследователей применила сейсмическую рефлексионную томографию. Этот метод работает наподобие УЗИ земных недр. Данные дополнили детальными записями землетрясений. В совокупности эти инструменты показали: плита не просто тонет, а активно разрывается.

Сейсмический эксперимент 2021 года

Данные были получены в ходе эксперимента CASIE21 (Cascadia Seismic Imaging Experiment). Экспедиция прошла в 2021 году на научно-исследовательском судне Marcus G. Langseth. Под руководством ламунтского учёного Сюзанны Карботт и её соавтора Анны Бесель исследователи эхолотировали морское дно. Отражённые сигналы принимала 15-километровая цепь подводных датчиков.

Этот метод позволил получить сверхдетальные изображения разломов и трещин глубоко под океанским дном. На снимках отчётливо видны участки плиты, которые разламываются на части.

«Мы впервые получили чёткую картину субдукционной зоны, застигнутой в момент умирания, — говорит Шак. — Плита не обрывается вся сразу. Она разрывается кусок за куском, создавая мелкие микроплиты и новые границы. Так что вместо одного большого крушения поезда мы видим, как состав медленно сходит с рельсов — вагон за вагоном».

Карботт отмечает: учёные давно знали, что субдукция может замедляться или останавливаться. Это происходит, когда более лёгкие части плиты достигают границы. «Но у нас не было настолько чёткого изображения этого процесса в действии, — говорит она. — Новые открытия помогают лучше понять жизненный цикл тектонических плит, формирующих нашу планету».

Огромные разломы и разрывы

Исследователи обнаружили несколько крупных разрывов, пересекающих плиту Хуан-де-Фука. Один из них — гигантский сброс, где плита просела примерно на пять километров. «Здесь активный разлом, который буквально ломает погружающуюся плиту, — поясняет Шак. — Она ещё не отделилась на сто процентов, но уже близка к этому».

Сейсмические данные подтверждают эту картину. Вдоль 75-километрового разрыва одни участки всё ещё генерируют землетрясения. Другие же — необычно спокойны. «Как только фрагмент полностью отламывается, он перестаёт производить толчки. Потому что породы больше не цепляются друг за друга», — добавляет учёный. Эти спокойные промежутки говорят о том, что части плиты уже отделились. Более того, разлом постепенно расширяется.

Медленный распад по частям

Исследование показывает: субдукционные зоны не разрушаются одномоментно. Вместо этого они отмирают через процесс, известный как «эпизодическая» или «кусочная» остановка. Плита рвётся поэтапно. Разные её секции отламываются в разное время.

По мере того как более мелкие куски отделяются, основная плита теряет свой потенциал. Именно он тянул её вниз. За миллионы лет такая постепенная потеря импульса может полностью остановить всю субдукционную систему.

Ключи к геологическому прошлому Земли

Этот поэтапный распад помогает объяснить загадочные структуры в других уголках планеты. Например, в некоторых регионах учёные находили фрагменты древних тектонических плит. Также там наблюдались вспышки вулканической активности. Раньше они не получали полного объяснения.

Один из примеров — район у Бахи Калифорнии. Там сохранились остатки древней плиты Фараллон в виде ископаемых микроплит. Многие годы исследователи подозревали: эти фрагменты связаны с умирающими субдукционными зонами. Однако точный механизм оставался неясным. Новые наблюдения в Каскадии подсказывают: эти древние плиты, скорее всего, разрушались точно таким же постепенным способом.

Что это значит для землетрясений в Каскадии?

Сейчас учёные выясняют, как обнаруженные разломы могут повлиять на будущие землетрясения. Изучение разлома под Тихим океаном помогает учёным уточнить модели. Ключевой вопрос: сможет ли крупный разрыв распространиться через эти трещины? Или же разломы изменят характер распространения сейсмической энергии?

Пока что новые данные не меняют общей оценки риска в регионе Каскадия. Эта зона по-прежнему способна порождать очень сильные землетрясения и цунами. Тем не менее, включение этих деталей в модели позволит лучше понимать и прогнозировать сейсмические опасности в Тихоокеанском Северо-Западе.

Каскадия — название, происходит от Каскадных гор (Cascade Range) — самой внушительной цепи вулканов, протянувшейся от канадской Британской Колумбии до Северной Калифорнии. Кстати, гора Сент-Хеленс — одна из самых известных в этой цепи.

По материалам www.sciencedaily.com