Учёные подтвердили глубокое землетрясение, которого не должно быть: аномалия в недрах Земли

Почти полвека назад небольшое землетрясение на севере Юты поставило сейсмологов в тупик. Эпицентр этого события находился гораздо глубже, чем, согласно научным представлениям, землетрясения могут возникать под континентами. Теперь же новое исследование Университета Юты подтвердило: глубокое землетрясение было реальным. Более того, оно относится к редкой категории сейсмических событий, происходящих глубоко внутри земной мантии.

Таинственный толчок 1979 года

Землетрясение произошло ранним утром 24 февраля 1979 года под городком Рэндольф, недалеко от границ Юты с Айдахо и Вайомингом. Несмотря на магнитуду 3,8, никто из местных жителей не почувствовал подземных толчков. Однако сейсмические записи выглядели необычно, что и привлекло к ним пристальное внимание учёных.

В то время постдокторант Университета Юты Джордж Зандт проанализировал данные и рассчитал, что глубокое землетрясение зародилось примерно на 90 километров ниже уровня моря. Такая глубина помещает его далеко за пределы земной коры, прямо в верхнюю мантию. А это именно то место, где, как считают сейсмологи, землетрясений вообще не должно происходить.

«Большая глубина объясняет, почему толчки не ощущались людьми на поверхности, — пояснил Зандт, который позже много лет проработал на геологическом факультете Университета Аризоны. — Я провёл дополнительный анализ, который убедил меня в реальности этой глубины. Однако убедить других учёных в том, что столь аномальное мантийное землетрясение произошло в регионе, где их не должно существовать, оказалось очень сложно».

Спустя десятилетия старые данные раскрыли закономерность

Зандт опубликовал краткий тезис о рэндольфском землетрясении в журнале Earthquake Notes, но это открытие не привлекло особого внимания. Интерес возродился спустя десятилетия, когда исследователи Университета Юты вновь обратились к оригинальным сейсмическим записям. Возглавляемая профессором геологии Китом Копером команда заново изучила данные волн от землетрясения 1979 года. Параллельно они проанализировали восемь других подозрительных глубоких толчков, которые происходили на севере Юты и юго-западе Вайоминга.

Проведённый анализ подтвердил, что все девять сейсмических событий зародились значительно ниже земной коры. Тем самым учёные получили убедительные доказательства существования того, что они называют континентальными мантийными землетрясениями. Эти выводы приобрели дополнительную значимость после того, как 10 сентября 2025 года произошло ещё одно глубокое землетрясение. Оно случилось близ Мейзера в бассейне Юинта штата Юта. Тот толчок достиг магнитуды 4,1 и зародился примерно на 68 километров ниже поверхности.

Землетрясения в необычных условиях

В отличие от большинства землетрясений, эти глубокие события происходят в среде, которая характеризуется экстремальной жарой и давлением. На таких глубинах горные породы, как правило, деформируются медленно, а не раскалываются внезапно. Тем не менее исследователям удалось не только подтвердить аномалию, но и объяснить её природу.

«Это пример землетрясения, которое зарождается в очень необычных условиях: высокая температура, высокое давление, — рассказывает Копер, который руководит сейсмической станцией Университета Юты и когда-то учился у Зандта. — Почти весь материал на такой глубине находится в текучем состоянии. Он больше похож на ириску на длительных временных масштабах, скажем, на миллионы лет. Тем не менее в породах, которые поднялись обратно на поверхность, всё ещё можно увидеть следы растяжения».

Зандт вышел на пенсию, но вернулся в науку, чтобы принять участие в новом исследовании, и теперь указан в списке соавторов.

Особый тип сейсмической активности

Чтобы определить, где именно зарождаются землетрясения, сейсмологи изучают время прохождения различных сейсмических волн. Эти волны регистрируются приборами на поверхности. Даже небольшие различия во времени прибытия волн помогают исследователям точно определить очаг землетрясения. Сейсмическая станция Университета Юты сохранила десятилетия записей, создав ценный архив для современного анализа.

Аспирант Шон Хатчингс использовал этот архив для изучения известных глубоких землетрясений. Он также смог выявить дополнительные события, которые ранее ошибочно классифицировались как корковые. Исследователи обнаружили несколько характеристик, которые отличают эти глубокие землетрясения от более привычных сейсмических событий. Во-первых, они происходят в одиночку, без форшоков и афтершоков, которые обычно сопровождают неглубокие землетрясения. Во-вторых, они сконцентрированы недалеко от западного края Вайомингского кратона. В-третьих, они возникают в регионах, где температура часто превышает 700 градусов Цельсия.

Загадка фундаментальной физики

Специалисты признают, что природа этих явлений до конца не изучена. «Это своего рода загадка с точки зрения фундаментальной физики. Как вообще такое может происходить?» — задаётся вопросом Копер. Существует и практическая проблема, связанная с безопасностью.

«Ещё одна причина, по которой это большое дело, заключается в том, что мы понятия не имеем, насколько мощными они могут быть, — продолжает учёный. — С корковыми землетрясениями мы можем измерить их максимальный предполагаемый размер. Мы изучаем разломы, которые можем нанести на карту вблизи поверхности. Мы можем измерить длину сегмента разлома, и это подсказывает нам, насколько большим он может быть. Это помогает нам оценить сейсмическую опасность».

Роль Вайомингского кратона

Вайомингский кратон — это древний стабильный блок литосферы Земли, который простирается под частями Вайоминга и соседних штатов. Копер сравнивает кратоны с айсбергами. Однако вместо того чтобы плавать в океане, они уходят вглубь земной мантии, подобно килю корабля.

Расположенный между тектонически активным западом США и более стабильным внутренним районом Северо-Американской плиты, Вайомингский кратон за геологическое время подвергся значительной эрозии. В результате его структура варьируется по всему региону, а литосфера постепенно становится тоньше по направлению к Айдахо и Юте. Именно в этой переходной зоне и происходят недавно подтверждённые глубокие землетрясения.

«В масштабах миллионов лет мантия ударяется о кратон и затем обтекает его, — объясняет Копер. — Именно это взаимодействие, при котором поток мантии отклоняется вокруг твёрдого кратонного корня, вызывает повышенную деформацию и создаёт дополнительные напряжения. Мы полагаем, что именно взаимодействие между килем айсберга и окружающей его средой и приводит к этим землетрясениям».

Как видите, природа постоянно преподносит учёным сюрпризы. То глубокое землетрясение, которое сначала посчитали ошибкой, помогло раскрыть новый тип сейсмической активности. Исследование было опубликовано 10 апреля в журнале The Seismic Record под заголовком «Землетрясение магнитудой 4,1 в северо-восточной Юте, США, 10 сентября 2025 года: архетипическое континентальное мантийное событие». Также 5 мая 2025 года оно вышло в Geophysical Research Letters под названием «Верхнемантийные землетрясения вдоль края Вайомингского кратона».

По материалам www.sciencedaily.com (Источник: Университет Юты)