19 марта 2024, вторник, 14:22
TelegramVK.comTwitterYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Сверхглубокое землетрясение

Остров Титидзима. Бонин или Огасава́ра — группа из более 40 островов, расположенных между Марианскими островами и Японией
Остров Титидзима. Бонин или Огасава́ра — группа из более 40 островов, расположенных между Марианскими островами и Японией
Lee Render/Flickr

Ученые обнаружили самое глубокое землетрясение за всю историю, возникшее в 751 километре ниже поверхности Земли. Следовательно, очаг землетрясения находился в нижней мантии — зоне, где, как считалось, землетрясения невозможны.

Землетрясение, о котором впервые было сообщено в июне в журнале Geophysical Research Letters, было незначительным толчком магнитудой 7,9, случившимся в 2015 году у островов Бонин, которые лежат между Марианскими островами и Японией. Острова находятся над зоной субдукции, где Тихоокеанская литосферная плита медленно погружается под Филиппинскую плиту.

На земной поверхности это землетрясение не ощущалось людьми. Оно было обнаружено лишь с помощью сейсмометрической сети Hi-net — самой мощной системой обнаружения землетрясений в настоящее время. Землетрясение выявила команда под руководством сейсмолога Эрика Кизера (Eric Kiser) из Аризонского университета.

Подавляющее большинство землетрясений — неглубокие, они возникают в земной коре и верхней мантии в пределах первых ста километров под поверхностью. В коре, которая простирается вниз в среднем всего на 20 км, породы холодные и хрупкие. Когда камни подвергаются напряжению, они могут лишь немного деформироваться, прежде чем сломаться, высвобождая энергию, как спиральная пружина. Глубже, в мантии, породы более горячие и находятся под более высоким давлением, что делает их менее склонными к разрушению. Но и на такой глубине землетрясения могут произойти, когда высокое давление действует на заполненные жидкостью поры в породах, вытесняя жидкость наружу. Этим могут объясняться землетрясения на глубине до 400 км, в верхней мантии. Но землетрясение у островов Бонин 2015 года, а также ранее отмеченные землетрясения на глубине около 670 км остаются загадочными.

Проблема с землетрясениями глубиной более 400 км связана с тем, как минералы ведут себя под давлением. Большая часть мантии состоит из минерала оливина. На глубине примерно 410 км из-за давления атомы оливина перестраиваются в другую структуру — голубоватый минерал, называемый вадслеитом. На глубине от 520 километров вадслеит снова трансформируется в рингвудит. Наконец, на глубине около 680 км, где проходит граница между верхней и нижней мантией Земли, рингвудит распадается на два минерала — бриджманит и периклаз. По мере того как оливин превращается в другие минеральные фразы при более высоких давлениях, он с большей вероятностью изгибается и с меньшей вероятностью ломается, вызывая землетрясения. Поскольку сейсмические волны по-разному проходят через разные минеральные фазы, геофизики могут видеть признаки этих изменений, глядя на вибрации, вызванные сильными землетрясениями.

Возможное объяснение землетрясений в верхних слоях мантии предложили минералог Гарри Грин и геофизик Памела Бернли. В экспериментах 1980-х годов они обнаружили, что в некоторых условиях оливин может пропустить фазу вадслеита и сразу перейти в форму рингвудита. В этом случае при достаточном давлении минерал мог сломаться, а не изгибаться. Бернли и Грин сообщили о своем открытии в 1989 году в журнале Nature, предполагая, что это может объяснить землетрясения на глубине менее 400 миль.

Землетрясения в нижней мантии, такие как землетрясение 2015 года у островов Бонин, нуждаются в отдельном объяснении. Одна из возможностей заключается в том, что из-за субдукции литосферной плиты граница между верхней и нижней мантией у островов Бонин находится не совсем там, где ожидают сейсмологи. Авторы исследования утверждают, что опускающаяся плита коры могла осесть на нижнюю мантию достаточно прочно, чтобы подвергнуть породы огромному напряжению, генерирующему достаточно тепла и давления, чтобы вызвать очень необычный разрыв.

Памела Бернли подозревает, что наиболее вероятное объяснение связано с нестандартным поведением минералов. По ее словам, континентальная кора, которая опускается к центру Земли, намного холоднее, чем окружающие материалы, а это означает, что минералы в этой области могут быть недостаточно теплыми, чтобы завершить фазовые изменения, которые должны произойти при заданном давлении. Лоивин может находиться под достаточным давлением, чтобы превратиться в нехрупкую фазу, но если он слишком холодный он может остаться оливином. Это могло бы объяснить возникновение землетрясения. «Я считаю, что если материал достаточно холодный, чтобы создать достаточно напряжения для внезапного высвобождения при землетрясении, он также достаточно холоден, чтобы оливин сохранил структуру оливина», — говорит Бернли.

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
VK.com Twitter Telegram YouTube Яндекс.Дзен Одноклассники
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2024.