Знание-сила, 2009 № 09 (987) - Живцов

«тихим землетрясением» в Мексике, продолжавшимся с апреля по декабрь 2006 года. Если бы накопившаяся тогда энергия высвободилась разом, произошла бы сейсмическая катастрофа, имеющая магнитуду 7,5.

Тремор по тальку

Итак, плиты, плавно расползающиеся в стороны, некоторыми движениями все же выдают себя. И в Коста-Рике, и на юге Японии, где также граничат литосферные плиты, геофизики опять же отмечали странную дрожь — «тремор». Нечто подобное наблюдают в районах вулканической активности — там, где растекающаяся магма разогревает грунтовые воды. Может быть, «и тихие землетрясения» тоже связаны с водой?

Две плиты упираются друг в друга. Вот сейчас одна из них рывком встряхнет другую, но неожиданно зазор между ними заполняет вода, выдавленная из толщи горных пород. Слой ее растекается между плитами, точно машинное масло — между частями заработавшего агрегата. И вот уже, скользя по этой смазке, одна плита покатилась в сторону от другой.

Такое объяснение, например, дали на страницах Nature Хайди Хьюстон и Джон Видал из Вашингтонского университета. Вода «играет роль своего рода смазки, уменьшающей трение на границе двух плит», вторит им на страницах того же журнала Дэвид Шелли.

Еще одно наблюдение подтверждает экзотический характер «тихих землетрясений». Из статьи Джастина Рубинштейна (Вашингтонский университет), опубликованной в журнале Science, явствует, что вибрации у северо-западного побережья США зависели от приливов и отливов. Так, в январе 2007 года они дважды в день усиливались примерно на треть — всякий раз, когда начинался прилив. На обычные землетрясения приливы и отливы не оказывали влияния, поскольку силы притяжения Солнца и Луны, как и давление морской воды, бывают гораздо слабее напряжений, возникающих в земной коре. Механизм связи тихих землетрясений с приливами и отливами пока не совсем ясен. Наиболее правдоподобная гипотеза гласит, что в момент прилива под тяжестью нахлынувшей воды одна литосферная плита энергичнее проскальзывает под другую.

Впрочем, если предполагать, что вода является своего рода смазкой и способствует скольжению плит, то, очевидно, близ вулканов, где встречаются геотермальные источники, чаще должны наблюдаться и глубинные вибрации. Однако эта гипотеза пока не подтвердилась.

Ученым не удалось также найти нечто общее, что объединяет все области, где отмечен тремор. «Мы задаемся все новыми и новыми вопросами, пытаясь понять, что вызывает подобное смещение плит и почему они так движутся», — признается Джоан Гомберг из Геологической службы США.

Один из самых опасных очагов сейсмической активности находится, как известно, в Калифорнии. Речь идет о разломе Сан-Андреас. Здесь уже почти полвека можно наблюдать, как одна плита неприметно движется относительно другой, исподволь меняя пейзаж. Впрочем, до недавнего времени ученые не знали, что плиты перемещаются не беспрерывно, а совершают отдельные рывки, пусть и длящиеся месяцами.

Вообще-то здесь, в Калифорнии, часто отмечают настоящие подземные удары, причиняющие немалый ущерб то Сан-Франциско, то Лос-Анджелесу. Но вот к югу от города Сан-Хуан-Баутиста, на участке разлома протяженностью двести километров, царит полное затишье, хотя обе плиты, Северо-Американская и Тихоокеанская, смещаются друг относительно друга на три сантиметра в год. Лишь пробурив скважину глубиной 3000 метров, геофизики Дайана Мур и Майк Раймер из Геологической службы США установили причину странного затишья. Между плитами пролегал слой талька — самого мягкого минерала, встречающегося в природе. Разделенные им громады скользили — не цеплялись друг за друга.

Подобные движения подчиняются своим особым закономерностям, сообщил на страницах того же Nature Сатоси Идэ из Токийского университета. Как оказалось, любые «тихие землетрясения», сопровождает ли их тремор или нет, описываются одной и той же математической формулой. Это отличает их от других сейсмических событий.

Таким образом, они составляют особый класс землетрясений и подчиняются совсем иному физическому механизму. «Во время обычных землетрясений, которые протекают очень быстро, — пишет Дэвид Шелли, — протяженность зоны разлома определяется динамическими напряжениями, ощущаемыми как сейсмические толчки. При «тихих землетрясениях» решающую роль, наоборот, играют статические напряжения, вызванные медленными перемещениями тектонических плит».

Склон вулкана Килазэа внезапно оказался ближе к морю, чем прежде

В районе Ванкувера зафиксированы «тихие землетрясения»

1 — Северо-Американская плита; 2 — остров Ванкувер; 3 — Ванкувер

«Тихие землетрясения» можно обнаружить с помощью системы спутниковой навигации. На фотографии: станция GPS в штате Вашингтон (США)

Одной разбитой чашки все-таки будет мало?

По мнению Питера Сервелли, после открытия «тихих землетрясений» нужно заново уточнять карту сейсмически опасных регионов. Например, жители Южной Японии десятилетиями ожидали мощного землетрясения, не догадываясь, что здесь напряжение, накапливающееся в земных недрах, быстро разряжается благодаря неприметным движениям плит.

Пока ученые обнаруживают «тихие землетрясения» лишь «под фонарем» — там, где действуют сейсмические станции, оснащенные по последнему слову техники. Ведь даже лучшие приборы могут заметить тот же «тремор» только неподалеку от эпицентра. Интенсивность этих сигналов очень мала, и их трудно отличить от помех. Перемещения же земной коры исчисляются лишь сантиметрами, а то и миллиметрами, и обнаружить их можно только благодаря системе глобальной навигации.

До сих пор этот феномен фиксировали в основном в зонах субдукции — там, где одна литосферная плита погружается под другую. «Тихие землетрясения» наблюдаются на глубине не менее 25 километров, где горные породы сильнее разогреты, чем в верхних слоях земной коры, а потому более пластичны. Длятся они, как уже говорилось, от нескольких дней до месяцев. Все это время плита миллиметр за миллиметром движется, пока словно бы не упрется в какую-то преграду и замрет.

Впрочем, в некоторых районах планеты те же «тихие землетрясения», пишут Хьюстон и Видал, только усиливают опасность мощного подземного толчка. Ведь пока в том или ином месте одна плита будет потихоньку отползать от другой, где-то по соседству напряжение начнет нарастать, а значит, и повышается вероятность мощного землетрясения. В Японии, например, зона «тихих землетрясений» непосредственно примыкает к той области, где периодически отмечают очень сильные подземные толчки.

Ученые, изучающие «тихие землетрясения», — в частности, Дэвид Шелли и Сатоси Идэ, — считают их вестниками сейсмических катастроф, которые впоследствии произойдут. Они полагают, что, наблюдая за этим феноменом, можно оценить напряжения, нарастающие на стыке двух литосферных плит. Судя по статистике, каждые 100–600 лет в том регионе, где наблюдаются «Episodic Tremor and Slip», происходит мощное землетрясение, имеющее магнитуду 8 или даже 9, — вроде того, что вызвало цунами в Индийском океане в декабре 2004 года.

Это относится и к тем памятным — только сейсмологам — летним и осенним дням 1999 года, когда по милости стихии на западе США и Канады ни одна