Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые Землетрясения

Что такое тектоническая плита? И сколько их там всего?

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Основные и некоторые второстепенные тектонические плиты

Тектоническая плита — это массивный кусок литосферы неправильной формы, состоящий из коры и самого верхнего слоя мантии. Геологи выделили несколько тектонических плит, которые подразделяются на три основные категории: крупные, мелкие и микро(плиты).

Всего существует восемь основных тектонических плит, включая Тихоокеанскую, Североамериканскую, Южноамериканскую, Евразийскую, Африканскую, Антарктическую, Австралийскую и Индийскую плиты. Плиты, площадь которых превышает 20 млн. Км 2, классифицируются как основные. Имеется пятнадцать малых плит и множество известных микроплит.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Что такое тектоника плит? Это один из многих вопросов, которые вы будете решать на ранних этапах уроков географии / геологии. С точки зрения непрофессионала, тектоника плит — это научная теория, которая описывает движения внешней оболочки Земли над ее последующим слоем.

Внешняя оболочка Земли, известная как литосфера, является жесткой и имеет толщину около 100 км. Она состоит из коры (как океанической, так и континентальной) и верхнего слоя мантии.

Ниже литосферы находится астеносфера, вязкий и в основном податливый слой мантии, который позволяет твердому слою сверху скользить и скользить. Он расположен между 80-200 км ниже поверхности земли. Характер и механизм этого движения до сих пор является активной областью исследований.

Тектонические плиты начали двигаться раньше, чем считали ученые. Это процесс начался как минимум 3,2 млн лет назад, а не 1 млрд лет назад, как считают некоторые ученые. Работа исследователей из Гарвардского университета опубликована в журнале Science Advances.

Читайте «Хайтек» в

Тектоническое движение плит является важнейшим элементом для обновления поверхности Земли. Периодически в вулканические породы, которые выходят на поверхность благодаря такой активности, попадают H2O и другие молекулы.

Точное время того, когда началась тектоническая активность, остается одним из главных вопросов геологии. Некоторые исследователи предполагают, что это произошло около 4 млрд лет назад, в то время как другие считают, что оно началось миллиард лет назад.

В новой работе ученые взяли пробы грунта в кратоне Пилбара в Австралии, одном из древнейших выходов породы на Земле. Площадь кратона сравнима с площадью штата Пенсильвания, он является естественным заповедником для изучения пород, существовавших во времена ранней Земли.

Исследование с помощью магнитометра позволило отследить перемещение пород относительно широт  — ученые заметили, что взятые образцы возрастом около 3,2 млрд лет дрейфовали примерно на 2,5 см в год. Это свидетельствует о начале тектонической активности в тот период.

Исследователи полагают: этот сдвиг является самым ранним доказательством того, что тектоника началась от 2 до 4 млрд лет назад — в так называемую эпоху ранней Земли.

Ранее исследователи из США и Австралии выдвинули гипотезу, что на тектонику плит Земли повлияли не только процессы, которые происходили на самой планете, но и внеземные тела. В частности ученые нашли возможную связь изменений тектоники с ударами по поверхности Земли, которые произошли примерно 3,2 млрд лет назад.

Сильное землетрясение (одно из сильнейших за последнее десятилетие), которое произошло рано утром в понедельник на юге Турции и в соседней Сирии, вызвав масштабные разрушения и унеся жизни более 5 000 человек, ощущалось даже в Гренландии. Работа спасателей продолжается, несмотря на многочисленные афтершоки, которые продолжают сотрясать страну. Это редкое по своей интенсивности событие, по-видимому, объясняется тектонической ситуацией самого региона и подчеркивает важность установления и применения правил антисейсмического строительства в надежде ограничить ущерб от будущих землетрясений, которые, к сожалению, неизбежны.

Землетрясение магнитудой 7,8, произошедшее в понедельник в Турции и Сирии, вероятно, станет одним из самых смертоносных за последнее десятилетие, считают сейсмологи. Разрыв между Анатолийской и Арабской плитами составил более 100 км.

6 февраля, примерно в 4.15 утра по местному времени, землетрясение магнитудой 7,8 произошло на юге центральной части Турции, недалеко от границы Турции и Сирии. Всего через 11 минут за ним последовал афтершок магнитудой 6,7. Сильнейший афтершок потряс две и без того потрепанные страны несколькими часами позже с магнитудой 7,5 в 95 км к северу. Наблюдения и анализы показывают, что все эти события происходят в восточно-анатолийской системе разломов.

Землетрясение, с такой силой ударившее по Турции и Сирии, последовало за множеством более мелких землетрясений, произошедших 24 часами ранее вдоль системы разломов. К вечеру 6 февраля (22:30 по местному времени) между Средиземным морем (100 км к юго-западу) и городом Малатья (200 км к северо-востоку) было зарегистрировано около 30 афтершоков магнитудой 4,5 и выше.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Карта, показывающая эпицентр землетрясения магнитудой 7,8, произошедшего в Турции в понедельник.

Ожидается, что в окрестностях продолжатся афтершоки. Роджер Муссон, почетный научный сотрудник Британской геологической службы, сказал агентству Reuters: «Сейчас мы видим, что активность распространяется на близлежащие разломы. Мы ожидаем, что сейсмичность будет продолжаться в течение некоторого времени». Кроме того, утром во вторник в центральной части Турции произошел новый афтершок магнитудой 5,6, что еще больше увеличило потери и ущерб.

Вчера вечером Турцию потрясло мощное землетрясение магнитудой 7,9. Давайте подробно рассмотрим геодинамические механизмы, которые его вызвали.

То, что произошло на юге Турции прошлой ночью, не случалось уже около века. Чрезвычайно сильное землетрясение магнитудой 7,9 потрясло Землю в 3:17 утра (т.е. в 4:17 ночи по московскому времени). Район, который пострадал, расположен на границе с Сирией. После основного землетрясения произошло около 42 афтершоков (подземных толчков) магнитудой более 4,5. Точное число погибших растет с каждым часом: на момент написания статьи речь идет о 1700 жертвах, но по некоторым оценкам, между Сирией и Турцией их может быть не менее 10 000.

Но какова первопричина всего этого? Неужели это нельзя было предсказать? Почему возникают землетрясения? И почему в одних случаях это небольшие «толчки», а в других — разрушение целых городов?

Земная кора разделена на множество плит, которые «скользят» по мантии Земли, иногда встречаясь и вызывая землетрясения. Мало того, помимо столкновения, эти плиты могут удаляться друг от друга (тем самым открывая новый океан) или сдвигаться по горизонтали относительно друг друга. Все эти движения плит земной коры порождают разрывы в горных породах: если эти разрывы подвергаются смещениям, мы говорим о «разломах». Именно разломы порождают землетрясения: разрывы, следовательно, в земной коре.

Разрыв и смещение разлома порождают сейсмические волны. При возникновении землетрясения генерируются два общих типа волн, которые распространяются от гипоцентра (точка в глубине земной коры, где происходит разрыв, порождающий/перемещающий разлом). Два типа волн: P-волны, которые вызывают только сжатие в материале, через который они проходят, не вызывая повреждений, и S-волны, которые являются поперечными волнами и вызывают реальные повреждения во время землетрясения.

Поэтому точки на Земле, где происходит столкновение плит, являются наиболее опасными с сейсмогенной точки зрения. Именно в одной из таких критических точек и произошло вчерашнее землетрясение в Турции.

Давайте проанализируем «место преступления», чтобы понять, что именно произошло в этот момент в земной коре. Если мы обратим внимание на рисунок ниже, то увидим, что землетрясение произошло в районе, где существует не менее 3 мегаразломов, разграничивающих разные тектонические плиты! Стрелки на рисунке указывают на движение каждой пластины. Затронуты следующие разломы: Восточно-Анатолийский разлом и Северо-Анатолийский разлом.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Геодинамика плит в точке очага землетрясения в Турции.

Эти разломы находятся там, где встречаются Анатолийская плита, Африканская плита и Аравийская плита. Таким образом, мы находимся в очень критической тройной точке земной коры, где происходит несколько движений земной коры. В частности, эпицентр землетрясения находился в секторе восточной части Восточно-Анатолийского разлома протяженностью в сотни километров. Этот разлом является частью более крупной структуры, а именно Северо-Анатолийского разлома, длина которого составляет около 1000 км. Чем длиннее разломы, тем выше могут быть магнитуды землетрясений.

Последняя причина, породившая катастрофическое землетрясение в Турции, связана с внезапным движением Восточно-Анатолийского разлома, который спровоцировал столкновение Анатолийской и Аравийской плит, породив при этом другие разломы.

Будут ли дальнейшие толчки на юге Турции? Учитывая имеющиеся разломы, вполне вероятно, что они будут, хотя невозможно точно оценить, с каким размахом. Предсказать землетрясение, по сути, невозможно. Однако можно определить, какое место на Земле наиболее подвержено землетрясениям.

Возможно, некоторые читатели слышали рассуждения на тему отождествления планеты Земля с неким живым сверхорганизмом. В частности, обычно утверждается, что Земля способна сама по себе контролировать процессы, происходящие на ней и с ней, помимо этого отвечая за существование жизни. Речь идёт о теории Геи. Гея в свою очередь являлась древнегреческой богиней Земли. По большому счёту совершенно не важно будет ли жизнь на планете следствием «осознанной» деятельности самой планеты как организма, стечением ряда «случайных» обстоятельств или же следствием существования вселенского закона о благоприятных для жизни зонах.

Так или иначе, жизнь на планете существует, и вполне вероятно, что для того чтобы она возникла, необходимы были множество различных по своей природе совпадений или допущений. Одним из которых, безусловно, является геология планеты.

За геологическую активность на Земле отвечают тектонические или литосферные плиты.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Литосферные плиты нашей планеты

Для более наглядного представления можно посмотреть 3D-модель:

Считается, что движение плит может влиять на существование жизни на планете. Так, геологическая активность свойственна не только Земле, но и другим небесным телам Солнечной системы. Впрочем, Земля уникальна не наличием землетрясений, которые есть даже на Луне или Марсе (которые называются лунотрясения и марсотрясения, соответственно), а скорее наличием развитой и сильной тектонической активности.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Сейсмометр на Луне

Также Земля единственная планета в Солнечной системе, внешняя кора которой разбивается на плиты. Тектонические плиты достигают десятков километров толщины.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Мощность (толщина) слоёв Земли

Причину движения тектонических плит и материков пытались описать расширением радиуса Земли. Это очень красивая гипотеза, которая вряд ли имеет что-то общее с действительностью.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Модели Кристофа Хильгенберга, демонстрирующие расширяющуюся Землю

На самом деле, основной причиной активного движения литосферных плит является тепловая конвекция. Нижние слои при нагревании становятся легче и всплывают, а верхние вдали от источника тепла остывают и, тяжелея, опускаются вниз. Конвекцию можно наблюдать при движении ветра, когда в одних частях Земли воздух нагревается, а в других охлаждается в месте соприкосновения и создаётся движение. И если наблюдать ветер и воздушные потоки мы, по сути, не можем (их возможно только почувствовать), то на явление конвекции в лавовой лампе можно посмотреть.

Конечно масло в лавовой лампе — это не магматические горные породы в мантии, но не стоит забывать и про такой фактор как время. А именно, тот факт, что в масштабе секунд (в котором по сути живёт и мыслит отдельный человек) вещество мантии Земли твёрдое, но в масштабе лет и десятилетий это вещество приобретает жидкие свойства. Возможно, также это зависит от размеров рассматриваемого объекта.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Сравнение конвекции в мантии Земли и в лавовых лампах

Отчасти это говорит и о том, что жизнь и скорость восприятия окружающего пространства предпочтительнее всего именно в масштабе секунд (или максимум минут). Тогда как глобальные и космические процессы должны существовать в более медленном масштабе времени. Получается, что помимо необходимости существования благоприятных зон для жизни, существует необходимость и некоторого временного окна определённого масштаба. Но об этом мы поговорим позже.

Интересно будет посмотреть на явление конвекции в мантии по результатам современных исследований Шмеллинга, которые отображают холодные (синим) и горячие (красным) области в мантии Земли.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Конвективное движение в мантии Земли, цвет отображает температуру. Координата z отображает глубину до границы мантии с ядром (разрыв Гутенберга), а координата x отображает часть длины окружности ядра (или разрыва Гутенберга).

На данном изображении хорошо видно конвективное движение внутри мантии. Движение, вызываемое конвекцией, приводит к ряду процессов, а именно движению тектонических плит и его последствиям.

Движение между двумя плитами очевидно может быть либо сходящимся и сталкивающимся, либо же расходящимся с образованием разлома. Схождение или конвергенция приводит к субдукции (одна плита залезает под другую) или коллизии (смятие двух плит с образованием горных цепей). Расхождение или дивергенция приводит к спредингу (раздвижению плит с образованием хребтов в океанах) и рифтингу (с образованием разлома континентальной коры). Также существует третий тип движения плит — трансформный, когда плиты двигаются вдоль разлома. Так или иначе о характере движения плит стоит поговорить отдельно, особенно учитывая большое количество терминологии.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Скорость движения тектонических плит Земли, и типы движения этих плит у их границ.

Также стоит упомянуть о толщине плит, или их мощности. Земная кора бывает материковой и океанической; океаническая земная кора достигает 5–15 км, тогда как материковая земная кора достигает 15–80 км. Это говорит о том, что по сравнению с мантией земная кора крайне «тонка». Поэтому движение плит и их стабильное состояние даже в масштабе секунд крайне сложно себе вообразить (если это вообще возможно). И поэтому движение тектонических плит само по себе может вызвать крайнее удивление своей невозможностью структуры, сложностью реализации и кажущейся ненадёжностью. Так или иначе, ничего лучшего нам не дано.

Результатом движения плит, помимо существующей жизни (хотя это и не доказано), можно назвать землетрясения и вулканизм. Если вулканы распространены не только на границах плит, то карта землетрясений за последние десятки лет чётко вырисовывает границы тектонических плит, и зависимость здесь видимо прямая. Кольцо вулканов вокруг Тихоокеанской плиты называют «Тихоокеанское огненное кольцо».

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Карта недавних землетрясений и активных вулканов

К чему же приведёт движение тектонических плит на Земле в будущем, и что из этого получится, мы расскажем в последующих материалах.

Оригинал статьи: Диалог

Ранее считалось, что поверхность Земли статичная и жесткая. Однако появившаяся теория тектоники плит изменила все понимание почвенного образования. Она указывает на постоянное движение поверхности планеты. И доказательством тому служат землетрясения, извержения вулканов, образование гор и вулканических бассейнов. Что об этом известно?

Недра Земли можно делить на слои по их механическим (в частности реологическим) или химическим свойствам. По механическим свойствам выделяют литосферу, астеносферу, мезосферу, внешнее ядро и внутреннее ядро. По химическим свойствам Землю можно разделить на земную кору, верхнюю мантию, нижнюю мантию, внешнее ядро и внутреннее ядро.

Центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2 900 км.

Мантия Земли простирается до глубины 2 890 км, что делает ее самым толстым слоем Земли. Давление в нижней мантии составляет около 140 ГПа (1,4·106 атм).

Мантия состоит из силикатных пород, богатых железом и магнием по отношению к вышележащей коре. Высокие температуры в мантии делают силикатный материал достаточно пластичным, чтобы могла существовать конвекция вещества в мантии, выходящего на поверхность через разломы в тектонических плитах.

Толщина земной коры может быть от 5 до 70 км в глубину от поверхности. Самые тонкие части океанической коры, которые лежат в основе океанических бассейнов (5–10 км), состоят из плотной железо-магниевой силикатной породы, такой как базальт.

В нашем материале речь пойдет в верхней части строения Земли: о литосферных плитах.

Как устроены литосферные плиты?

Существует два принципиально разных вида земной коры — кора континентальная и кора океаническая. Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой, другие состоят из блока континентальной коры, впаянного в кору океаническую.

Суммарная мощность (толщина литосферы) океанической литосферы меняется в пределах от 2–3 км в районе рифтовых зон океанов до 80–90 км вблизи континентальных окраин. Толщина континентальной литосферы достигает 200–220 км.

Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. Литосферные плиты также могут тонуть в мантии планеты, достигая глубины внешнего ядра.

С другой стороны, разделение земной коры на плиты неоднозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими. Поэтому очертания меняются со временем и в этом смысле. Особенно это касается малых плит, в отношении которых геологами предложено множество кинематических реконструкций, зачастую взаимно исключающих друг друга.

Скорость горизонтального движения литосферных плит в наше время варьируется от 1 до 6 см в год (скорость раздвигания плит — от 2 до 12 см в год). Скорость раздвигания плит от Срединно-Атлантического хребта в северной части его составляет 2,3 см в год, а в южной части — 4 см в год.

Наиболее быстро раздвигаются плиты вблизи Восточно-Тихоокеанского хребта у острова Пасхи — их скорость 18 см в год. Медленнее всего раздвигаются плиты в Аденском заливе и Красном море — со скоростью 1–1,5 см в год.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Карта литосферных плит

Типы столкновений литосферных плит:

Граница столкновения проходит между океанической и континентальной плитой. Плита с океанической корой подвигается под континентальную плиту. Примеры столкновения: плита Наска с Южноамериканской плитой и плита Кокос с Североамериканской плитой.

Одна из плит подвигается под другую — ту, на которой находится группа островов. Примеры столкновения: Североамериканская плита с Охотской плитой, с Амурской плитой, с Филиппинской плитой, с Индо-Австралийской плитой; Южноамериканская плита с Карибской плитой.

Тип столкновения, когда ни одна из плит не уступает другой и они обе образуют горы. Примеры: Индостанская плита с Евразийской плитой.

Как двигаются литосферные плиты?

Согласно современному научному подходу к движению плит, земная кора состоит из относительно целостных блоков — литосферных плит, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга.

При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (англ. seafloor spreading — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции.

Тепловая конвекция в веществе мантии возникает как эффективный механизм передачи тепловой энергии из ядра Земли и представляет собой конвективные ячейки размером до нескольких тысяч километров. Над восходящими потоками мантийного вещества, то есть горячими и менее плотными, располагаются зоны спрединга океанского дна.

Нисходящие струи остывшего и более плотного мантийного вещества увлекают за собой литосферные плиты в зонах субдукции. Движение плит осуществляется за счет вязкого сцепления вещества верхней мантии, находящегося в конвективном движении, с неровной подошвой литосферы.

Современные движения литосферных плит фиксируются несколькими методами, самыми распространенными из которых являются методы космической геодезии. Современные GPS-приемники способны фиксировать перемещения плит с точностью до долей миллиметра в год.

Последствия движения литосферных плит также можно наблюдать в сейсмодислокациях — нарушениях сплошности горных пород, возникающих в результате землетрясений, которые, в свою очередь, являются следствием мгновенного снятия напряжений в земной коре.

Известный пример сейсмодислокации — забор на ферме в Калифорнии, неподалеку от Сан-Франциско, разделенный на две части, сдвинутые вдоль разлома Сан-Андреас относительно друг друга на несколько метров.

Модель тектоники плит на поверхности вулканического лавового озера

Более 90% поверхности Земли в современную эпоху покрыто восьмью крупнейшими литосферными плитами:

  • Австралийская плита
  • Антарктическая плита
  • Африканская плита
  • Евразийская плита
  • Индостанская плита
  • Тихоокеанская плита
  • Северо-Американская плита
  • Южно-Американская плита

Что ученые узнали о теории тектоники плит?

Ученый Брэдфорд Фоули из Пенсильванского университета США уверен, что поверхность Земли нельзя считать статичной, ведь она постоянно взволнована. Более того, по мнению специалиста, тектоника действует правильно, расставляя все на свои места. Разломы земной коры также являются результатом взаимодействия подземных плит.

На протяжении веков наука считала, что поверхность Земли, ее крайний слой статичен и жесток. Он не движется и не изменяется. Однако появившаяся теория тектоники плит изменила все понимание почвенного образования. Она явно указывает на постоянное движение поверхности планеты. И доказательством тому служат землетрясения, извержения вулканов, образование гор и вулканических бассейнов.

Все эти события так или иначе связаны с горячими недрами Земли. Все знакомые нам пейзажи, которые есть на планете, являются продуктами эонного цикла, в которого планета занята постоянным усовершенствованием себя.

Тектоника плит сегодня описывает весь внешний слой Земли. Он занимает толщину около 100 км и разбивается на своеобразные паззлы из плит породы, несущей континенты и морское дно. При этом пластины, образующиеся в процессе этого движения, опускаются вглубь планеты. Этот цикл, как заявляют ученые, создает многие геологические чудеса, но он же является и причиной многих стихийных бедствий на нашей планете.

Он связывает между собой многие несовместимые вещи: спрединг морского дна и магнитные полосы в местах формирования землетрясений и горных хребтов. Геодинамик Брэдфорд Фоули из Пенсильванского университета считает, что тектоника плит действует правильным образом, поскольку она все расставляет на свои места.

А потому теория кажется не просто убедительной, а реальной. Поверхность Земли нельзя считать неподвижной. Она постоянно взволнованная и беспокойная. Образуемые разломы — это тоже результат взаимодействия тектонических плит. Они подтверждают идею дрейфующих континентов, которая считается необычной.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Возраст дна океанов (красный цвет соответствует молодой коре)

Какое будущее у науки тектоники?

Несмотря на кажущуюся простоту и изящность, по мере накопления новых данных концепция тектоники литосферных плит непрерывно развивается.

Одним из актуальных вопросов современной тектоники и геодинамики остается объяснение причин внутриплитного магматизма и магматизма горячих точек, в результате которого возникают цепочки океанических островов, например, Гавайи или супервулканы вроде Йеллоустонского, а также крупные магматические провинции, скажем, Сибирские траппы и траппы плато Декан в Индии.

Одной из наиболее распространенных гипотез, объясняющих причины внутриплитного магматизма, является концепция мантийных плюмов — струй горячего мантийного вещества, поднимающихся с границы ядро — мантия и являющихся источником избыточного (по сравнению со средним для мантии значением) тепла, которое инициирует выплавление огромных объемов магмы.

В случае излияния на поверхность континента или океанского дна эти расплавы, по составу соответствующие базальтам, формируют крупные изверженные провинции.

Если при подъеме к поверхности земли плюм упирается в океанскую кору, то он прожигает ее, в результате чего формируются вулканические острова — подводные вулканы, вершины которых возвышаются над поверхностью океана, или крупные океанские базальтовые плато вроде плато Онтонг-Джава в Тихом океане.

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят

Земля достигнет критической отметки температуры через 20 лет

В космосе нашли гравитационные волны, меняющие пространство и время. Что это значит?

Точно прогнозировать землетрясения люди пока не научились, хотя работы в этом направлении ведутся постоянно. Предсказать время землетрясения в Турции и Сирии 6 февраля было практически невозможно, поскольку оно началось сразу с крупных сейсмических толчков. Об этом в интервью RT рассказал профессор, доктор географических наук, заведующий кафедрой геоморфологии и палеогеографии МГУ Андрей Бредихин. Землетрясение не стало неожиданностью для специалистов, поскольку Турция находится в зоне высокой сейсмической активности. На территории России тоже есть ряд таких зон, напомнил учёный. Все опасные районы нанесены на специальные карты сейсмической активности, которыми необходимо руководствоваться при строительстве зданий.

— Андрей Владимирович, учёные установили, что недавнее землетрясение в Турции привело к сдвигу литосферных плит на 3 м. По данным специалистов, Аравийская плита сдвинулась примерно на 3 м по отношению к Анатолийской плите. Бывали ли прежде настолько заметные подвижки плит?

— Горизонтальное перемещение литосферных плит, уходящих основаниями в верхнюю мантию, — доказанное явление. Однако это всегда не разовый, единовременный сдвиг, а плавный процесс, во время которого разные участки плит перемещаются с разной скоростью. Во время землетрясения и следующих за ним афтершоков (повторных толчков. — RT) происходит серия локальных горизонтальных и вертикальных деформаций, в результате происходят сдвиги литосферных плит в региональном масштабе. Можно сказать, что Аравийская плита сдвинулась относительно Анатолийского блока, но оценивать реальные перемещения пока преждевременно.

— Насколько типичны для этого региона землетрясения такой силы?

— На территории Турции есть две зоны активных разломов. Первый, Северо-Анатолийский разлом, проходит по южному макросклону Понтийского хребта на севере, он тянется с запада на восток страны. Второй — на востоке, протягивается от Средиземного моря через районы городов Искендерун, Газиантеп и далее на северо-восток. Движение Аравийской плиты с юга на север приводит к постоянным подвижкам. В зоне этих разломов постоянно фиксируются однотипные сдвиговые деформации и часто происходят мощные землетрясения.

Так, в 1999 году в западной части Турции произошло очень сильное землетрясение магнитудой 7,7. В 1939, 1944 годах в этом же районе были землетрясения магнитудой 7,5 и т. д. Есть исторические свидетельства о разрушительных землетрясениях на территории современной Турции начиная с 900-х годов нашей эры, много таких событий отмечалось, например, в XVII веке. В последние годы в научных исследованиях часто встречались прогнозы, согласно которым мощное землетрясение ожидалось на западе страны, в районе Стамбула. Однако оно произошло на востоке страны. Кстати сказать, где оно и должно было произойти.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

В целом всем специалистам было ясно, что в Турции должно произойти землетрясение магнитудой выше 7, вопрос был только в том, когда именно оно произойдёт.

— А известна хотя бы примерная периодичность, с которой это происходит?

— Рост напряжения в земной коре происходит постоянно, в какие-то моменты оно находит выход в виде сильных сейсмических толчков. Традиционно считается, что одно крупное землетрясение в сейсмически опасном районе происходит примерно раз в 200—250 лет. На практике это может происходить намного чаще — мы видим это на примере Турции. Если бы мы могли точно прогнозировать время землетрясений, не было бы таких трагедий, как та, что произошла в Турции.

Также по теме

Как вулкан землетрясение остановил: учёные о взаимодействии двух стихийных бедствий

— Сейчас разрабатываются приложения для смартфонов для оповещения о землетрясениях — они фиксируют самые первые толчки с помощью встроенных в телефон акселерометров и сообщают об опасности. Как вы думаете, могут ли такие мобильные технологии помочь уменьшить число жертв в случае землетрясения?

— Да, в смартфоны могут быть установлены такие датчики, которые могут отследить микроколебания земли. Но проблема в том, что в техногенной городской среде такие микроколебания происходят постоянно из-за метро, движения грузового транспорта и т. д. И в таких условиях подобные датчики будут постоянно срабатывать даже без угрозы землетрясения. Отделить же антропогенный сейсмический шум от истинных глубинных толчков личными гаджетами пока нет возможности.

— Были ли какие-то особенности у землетрясений в Турции и Сирии?

— Научных данных пока мало, но если судить по циркулирующей в СМИ информации, то одно из самых необычных явлений наблюдается в районе турецкого города Искендерун, который начал затапливаться после землетрясения. То есть произошло опускание участков суши, что и привело к подтоплению прибрежной полосы.

— 6 февраля сейсмические толчки отмечались по всей планете: их фиксировали в районе Курильских островов, в Нью-Йорке, на Байкале — всего было зафиксировано более 200 землетрясений. Насколько типична такая ситуация, когда сейсмическая волна прокатывается по всей планете?

— Да, это типичная ситуация. Например, когда в 1977 году в Румынии, в горах Вранча (Южные Карпаты) произошло крупное землетрясение, толчки докатились до Москвы — в квартирах раскачивались люстры и гремела посуда. Так что да, когда происходят крупные землетрясения, толчки могут распространяться на очень большие расстояния.

Кроме того, надо учитывать, что смещается фокус внимания СМИ и общества, все начинают пристально следить за новостями о подземных толчках. Например, в районе Байкала сейсмические толчки отмечаются постоянно, они фиксировались этим летом, например, а также осенью. Это обычное явление для этой суперсейсмической зоны, тянущейся в сторону Монголии. Но тогда об этом никто не писал, сейчас же люди обратили внимание на все события такого рода, происходящие на планете.

При этом далеко не всегда землетрясения сопровождаются такими разрушениями и жертвами, как сейчас в Турции.

Например, буквально недавно, 9 января, землетрясение магнитудой 7,6 произошло у берегов Индонезии, в результате погибли люди, но жертвы исчислялись не тысячами, а десятками.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

  • Затопление улиц в турецком городе Искендерун после землетрясения
  • globallookpress.com

В Турции наложилось сразу несколько факторов — высокая плотность населения и очень низкое качество строительства, «на честном слове», как говорят. Кроме того, землетрясение произошло рано утром, когда люди спали в своих домах.

— Насколько на сегодняшний день науке понятна природа землетрясений?

— Принципиально она понятна — есть физические, расчётные модели. Литосферные плиты движутся постоянно, на их стыках копится напряжение, которое периодически находит разрядку в виде землетрясений — когда превышается предел упругости горных пород в земной коре.

Нелинейные процессы: российский геолог — о прогнозировании землетрясений и глубинной структуре Земли

Кстати, эпицентр землетрясения 6 февраля в Турции и Сирии находился близко к поверхности, в земной коре. Такие землетрясения обычно сильно влияют на рельеф местности — рисунок гидросети, речных русел, крупные разрывы на поверхности. Так что у этого события вполне могут быть и другие географические последствия, которые пока просто не успели зафиксировать — сейчас не до этого.

— Сейчас в турецких СМИ и соцсетях распространяются слухи об искусственном характере землетрясения. Как можно прокомментировать такие гипотезы с научной точки зрения?

— Спровоцировать землетрясение технически возможно — если произвести подземные ядерные взрывы большой мощности. Такие взрывы могут вызвать дополнительное напряжение в земной коре, что может стать спусковым крючком — триггером для землетрясения, если оно уже назревало.

Однако почвы под такими разговорами применительно к землетрясению 6 февраля нет, поскольку искусственные взрывы всегда фиксируются приборами в различных сейсмических центрах. Это невозможно не заметить.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

— Могут ли зоны сейсмической активности смещаться в глобальном масштабе — какие-то районы «успокаиваться», а какие-то, наоборот, «пробуждаться»?

— Да, периодичность в активности тех или иных тектонических участков действительно отмечается. В отдельные периоды активизируется то Байкальский рифт (крупный тектонический разлом в земной коре. — RT), то, к примеру, Рейнский грабен. Кстати, он расположен в центре Европы — это тоже довольно сейсмически активная зона. Или, например, в США ожидают страшный взрыв Йеллоустонского макровулкана, этим постоянно пугают общественность. Он расположен тоже в сейсмически активной зоне, просто сейчас там не очень интенсивны тектонические процессы.

Более 31 тыс. погибших: в Турции продолжается ликвидация последствий землетрясения

— Помимо Байкала, какие ещё есть сейсмически активные зоны в России? Например, звучал прогноз, что аналогичное турецко-сирийскому землетрясение может произойти в будущем в Крыму.

— Тут не надо даже гадать, поскольку есть сейсмическое районирование России. Не только Крым, но и все горные сооружения России, включая старый и тихий Урал, относятся к зонам тектонической и в том числе сейсмической активности. Кстати, старые в геологическом смысле горы обычно находятся в зоне семибалльной сейсмичности. Про Дальний Восток можно и не упоминать, о сейсмической активности Камчатки наслышаны все. При этом Кавказ входит вообще в зону девяти- или десятибалльной активности. Все эти данные должны служить руководством для строителей, здания должны возводиться в соответствии с ними. По крайней мере, строители точно знают об этих предписаниях, исполняют или нет — это другой вопрос.

Возвращаясь к Крыму, отмечу, что, согласно последней редакции карты Общего сейсмического районирования России, его южное побережье входит, как и Кавказ, в 9—10-балльную зону сейсмической активности, центральные районы — в 8—9-балльную, а северный — в 7-балльную.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

— Вопрос, который мучает всех: можно ли прогнозировать крупные землетрясения, чтобы они не уносили столько человеческих жизней?

— К сожалению, пока это невозможно. Хотя такие разработки ведутся. Например, учёные пытаются научиться узнавать о скором землетрясении благодаря системам GPS-отслеживания высотного положения земной поверхности. Дело в том, что Земля «дышит», её поверхность постоянно колеблется с разной скоростью из-за протекающих в недрах процессов. Амплитуда колебаний измеряется миллиметрами, поэтому мы этого не замечаем. Можно попробовать фиксировать участки, где планета начинает вдруг «дышать» более часто и «глубоко» из-за начинающихся глубинных возмущений.

Сейсмолог Татевосян назвал маловероятным рост числа мощных землетрясений в ближайшие годы

Плюс никто не отменяет и традиционные геофизические методы, позволяющие отследить первые микротолчки, которые предшествуют сильным колебаниям. Правда, так бывает не всегда — например, 6 февраля в Турции и Сирии землетрясение началось резко, без предупреждающих толчков.

Есть и разные косвенные методы — например, можно отслеживать уровень грунтовых вод, поскольку внутренние колебания в земной коре отражаются на водных горизонтах.

И последнее — животные часто заранее реагируют на приближающееся землетрясение и покидают дом. Они чувствуют микроколебания на определённой частоте, это известный факт. Так что если вы живёте в сейсмически опасной зоне, то завести домашних питомцев — хорошая идея.

Очень нестабильная геологическая и тектоническая ситуация

По данным Геологической службы США, с 1970 года в этом регионе было зарегистрировано три землетрясения магнитудой 6 и более. Первое землетрясение магнитудой 7,4 произошло в том же районе 13 августа 1822 года, второе аналогичное (магнитудой 7,2) — в 1999 году, в результате которого погибло более 10 000 человек. Еще одно произошло в 2020 году с магнитудой 6,7.

Турция же известна как одна из самых сейсмичных стран в мире, поскольку расположена между двумя крупными тектоническими плитами. Сама страна расположена на Анатолийской плите, которая образована Северо-Анатолийским разломом и Восточно-Анатолийским разломом.

Северо-Анатолийский разлом проходит вдоль северной стороны Турции и традиционно является причиной большинства землетрясений в стране. Его длина составляет почти 1500 км, он проходит от места пересечения с Восточно-Анатолийским разломом до Эгейского моря.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Карта, показывающая основные тектонические структуры вокруг Анатолийской плиты, составленная на основе снимка из программы НАСА «Всемирный ветер». Стрелками показаны векторы смещения Анатолийской и Аравийской плит относительно Евразийской плиты.

Северо-Анатолийский разлом во многом похож на Калифорнийский разлом Сан-Андреас. Они одинакового размера. Кроме того, они оба представляют собой прямые боковые сдвиговые разломы с одинаковой длиной и долгосрочной скоростью движения. Земля поперек сдвигового разлома смещается вбок, а правый боковой сдвиг означает, что противоположная сторона разлома смещается вправо.

Тектоническая обстановка в Турции более сложная, чем в Калифорнии. Разлом Сан-Андреас отмечает границу трансформации между Североамериканской и Тихоокеанской плитами, двумя из двенадцати основных подвижных плит, составляющих мозаику земной коры. Северо-Анатолийский разлом является северной границей небольшой Турецкой микроплиты, которая зажата между Евразийской плитой на севере и Аравийской плитой на юге. При сближении Аравийской и Евразийской плит Турецкая микроплита выдавливается на запад.

Последний параметр, который необходимо принять во внимание, — это глубина эпицентра. Два крупнейших землетрясения из недавней серии произошли на относительно небольшой глубине: основной толчок произошел на глубине около 17,9 км вблизи турецкого города Газиантеп, где проживает около двух миллионов человек, а афтершок магнитудой 7,5 — на глубине 10 км. Поскольку землетрясения происходят относительно неглубоко, интенсивность толчков бывает сильной.

По мнению Муссона, учитывая, что с момента последнего сильного землетрясения прошло так много времени, «накопилось много энергии», и эта теория подтверждается силой афтершоков, произошедших в понедельник и вторник.

Границы плиты

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Тектонические плиты многократно взаимодействуют друг с другом, и место, где они взаимодействуют, называется границами плит. По характеру этого взаимодействия границы плит можно разделить на три типа: расходящиеся, сходящиеся и трансформирующиеся.

Расходящаяся граница — это место, где две противоположные литосферные плиты удаляются друг от друга, оставляя за собой зазор. Этот разрыв заполняется магмой, которая поднимается изнутри земной мантии.

Лучшим примером расходящейся границы является срединно-океанический хребет, где тектонические плиты постепенно удаляются друг от друга, в то время как восходящая магма непрерывно создает новую кору.

Сходящаяся граница, с другой стороны, — это место, где одна литосферная плита опускается под другую. Эти регионы также известны как зоны субдукции, где часто происходят землетрясения и извержения вулканов.

Третий тип границы плит — это трансформирующийся разлом, когда плиты скользят друг о друга по горизонтали. Хотя большая часть разломов трансформации находится под океанами, лишь немногие из них наблюдаются на суше, как, например, калифорнийский разлом Сан-Андреас.

Другими примерами границы преобразования являются разлом Чамана в Пакистане, Северо-Анатолийский разлом в Турции и разлом Королевы Шарлотты в Соединенных Штатах.

Хрупкая инфраструктура перед лицом землетрясений

Хотя землетрясения такой магнитуды редки где-либо в мире, события такого типа обычно ожидаются на длинных сдвиговых разломах на границах плит. Например, землетрясение такой же силы ученые зафиксировали на Гавайях в 1975 году, но оно не вызвало столько разрушений и смертей.

Последствия землетрясения зависят не только от его интенсивности. Развитие страны играет важную роль. Землетрясение в пустынной местности само по себе не вызовет никаких проблем, кроме дестабилизации рельефа, но в Турции землетрясение произошло в густонаселенном районе. Не говоря уже о том, что это произошло в 04:17 по местному времени, что означает, что спящие люди оказались «в ловушке, когда их дома рухнули», — говорит Роджер Муссон в статье на Phys.org.

Более того, основное объяснение такого драматического количества человеческих жертв заключается в том, как проектировались здания и как велось строительство. Как отмечает Дэвид Уолд, ученый из USGS: «Тяжело наблюдать за разворачивающейся трагедией, тем более что мы давно знаем, как плохо здания в этом регионе реагируют на землетрясения». Он добавляет: «Землетрясение такой силы может нанести ущерб в любой точке мира, но многие сооружения в этом регионе особенно уязвимы».

Кишор Джайсвал, другой ученый USGS, объясняет, что в пострадавшем районе, в отличие от городов с более современной инфраструктурой, таких как Стамбул, которые соответствуют строгим сейсмическим стандартам, есть «более уязвимые здания, такие как старые типы бетонных каркасов, которые не были разработаны с учетом сейсмических соображений, чтобы поглотить такое большое движение грунта».

Недавнее землетрясение в Турции показывает разрушительный потенциал этих явлений. Их невозможно предотвратить, но ущерб, нанесенный сооружениям, можно смягчить с помощью сейсмического проектирования и надлежащей практики строительства. Однако воплотить науку в государственную политику может быть непросто, особенно в развивающихся странах, которые подвержены серьезной политической нестабильности и чья инфраструктура ослаблена десятилетием войны.

Тектоническая активность в прошлом

Самому старому фрагменту континентальной коры, найденному на Земле, около 4,02 миллиардов лет (сам возраст Земли составляет 4,54 миллиарда лет). Однако, поскольку океаническая литосфера постоянно перерабатывается, самому раннему известному морскому дну всего около 340 миллионов лет. Он был обнаружен в части восточного Средиземного моря.

Исследователи полагают, что тектоническая активность впервые началась на Земле около 3-3,5 миллиардов лет назад, основываясь на древних породах и минералах, добытых со всего земного шара. Континенты были здесь на протяжении большей части земной истории; тем не менее, они, вероятно, прошли через несколько конфигураций, прежде чем достигнут той формы, в которой они находятся сегодня.

Значительное количество исследований было сделано для реконструкции истории тектоники плит на земле. Непрерывное (хотя и медленное) движение тектонических плит позволяет континентам формироваться и разрушаться с течением времени. Это включает в себя окончательное образование (и распад) суперконтинента, единой массы суши, которая содержит все континенты.

Считалось, что первый суперконтинент сформировался еще 2 миллиарда лет назад и распался около 1,5 миллиарда лет назад или около того. Он называется Колумбия или Нуна.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Следующий (возможно) суперконтинент, Родиния, образовался 1 миллиард лет назад, а затем разорвался примерно 600 миллионов лет назад. Пангая, последний суперконтинент, был создан около 300 миллионов лет назад в позднепалеозойскую эпоху.

Когда Пангея распалась почти 175 миллионов лет назад, она была разделена на две большие части; Прото-Лавразия и Прото-Гондвана, в то время как оба были разделены Океаном Тетис.

Лавразия стала тем, что мы теперь знаем, как Европа, Азия и Северная Америка, в то время как Гондвана стала остальным миром, который включает Индийский субконтинент, Африку, Южную Америку, Аравию, Австралию и Антарктиду.

Их роль в климате Земли

Ряд исследований, проведенных астробиологами и геологами, показал, что тектоника плит может быть существенно важной для поддержания жизни на земле в ее нынешнем виде. Без рециркуляции его коры, мы не могли бы иметь стабильную температуру на поверхности. Без субдукции и создания новой коры земные океаны могли бы остаться лишенными питательных веществ, дающих жизнь. Исследование, проведенное в 2015 году, даже утверждает, что тектоника плит имеет важное значение для эволюции передовых видов.

История тектонической теории плит

Теория тектоники плит — это современная, значительно усовершенствованная версия знаменитой гипотезы дрейфа континентов Альфреда Вегенера, которую он представил в 1912 году. Он предположил, что все континенты были когда-то частью единого массива суши (который он назвал Пангеей) до распада и принятия их нынешней формы. Вегенер, однако, не смог дать правдоподобного объяснения того, как массивные континенты могли двигаться.

Анимация континентального дрейфа за последние 250 миллионов лет

Исследователи начали замечать сходство между формами континентов на каждой стороне Атлантического океана впервые в 16 веке. Несколько выдающихся географов, в 17 и 18 веках, отметили, что континенты Африки и Южной Америки, похоже, тесно связаны друг с другом.

Было предложено несколько теорий для объяснения таких явлений, но ни одна из них не была достаточно достоверной. Теория континентального дрейфа Вегенера также подвергалась критике и даже была отвергнута несколькими геологами.

Только в 1960-х годах, после прямых сейсмологических свидетельств распространения морского дна, научное сообщество приняло тектонику плит (и, в конечном итоге, теорию континентального дрейфа).

Как это работает?

Как работает тектоника плит? Или, точнее, что заставляет массивные тектонические плиты перемещаться по планете? Ответ будет двояким. Первый — некая мантийная конвекция (пока неясно), а второй — гравитация.

Тектонические плиты начали двигаться на 2,2 миллиарда лет раньше, чем думали ученые

Конвекция в мантии

Мантийная конвекция — это процесс, при котором тепло из недр земли медленно передается на поверхность конвекционными потоками. Она управляет тектоникой плит на земле посредством тяги (погружения) и толкания (распространения).

Горячая лава поднимается в середине океанических хребтов, а холодная, относительно плотная океаническая литосфера погружается глубоко в мантию в зонах субдукции. Долгое время этот процесс считается ведущей силой, заставляющей двигаться тектонические плиты.

Однако ученые-геологи сейчас считают, что гравитация играет в тектонике плит гораздо более важную роль, чем считалось ранее. Новая кора, формирующаяся на срединно-океанических хребтах, значительно менее плотная, чем астеносфера. Она постепенно отходит от расходящейся границы и становится прохладнее (за счет проводящего охлаждения), а также плотнее. Более высокая плотность океанической литосферы по сравнению с астеносферой позволяет ей опускаться вглубь мантии в зонах субдукции.

Механизм, позволяющий новой коре медленно удаляться от срединно-океанических хребтов, известен как гравитационное скольжение (обычно называемое хребтовым толчком). По мере формирования новой океанической литосферы вблизи хребта гравитация заставляет ее опускаться вниз и толкать старые материалы, чтобы удалиться от хребта дальше.

Землетрясения:  Как выглядят и устроены тектонические плиты, причины движения и столкновения
Оцените статью
Землетрясения