Охотское море толкнули минералы

Чтобы понять, как происходят глубокие землетрясения, одни ученые из США исследовали мощный толчок в Охотском море в мае этого года, а другие — устроили землетрясение в лаборатории.

Обычные, «мелкие» землетрясения происходят на глубине менее 50 км. Глубокие случаются на расстоянии более 400 км от земной поверхности, в переходной зоне между верхней и нижней мантиями. Их, как всегда, вызывает столкновение тектонических плит, при котором одна плита взгромождается на другую. Причем если мелкие землетрясения несколько ослабляются водой, проникающей в зону разлома и «смачивающей» ее, то на больших глубинах такая смазка, возможно, отсутствует, чем и объясняется то, что при глубоких землетрясениях обычно высвобождается очень много энергии.

Несмотря на свою мощность, они не приводят к серьезным разрушениям на земной поверхности.

То, что случилось 24 мая под Охотским морем на глубине 609 км, оказалось самым мощным глубоким землетрясением из всех, которые когда-либо фиксировались сейсмографами, — его заметили на нескольких тысячах сейсмостанций, а его отзвуки докатились аж до Москвы и Санкт-Петербурга. Как показал анализ, проведенный командой из Риверсайда, по сравнению с прежним рекордно мощным глубоким землетрясением, которое произошло в 1994 году в Боливии, при охотском «событии» было высвобождено в три раза больше энергии — соответствующей взрыву бомбы мощностью примерно 35 мегатонн.

Если глубокие землетрясения необычны (и потому непонятны), то охотское землетрясение можно назвать необычной необычностью. Как показал анализ американских ученых из Калифорнии и Юты, опубликованный в Science, необычными по сравнению с боливийским землетрясением оказались высокая скорость образования разлома и площадь, занятая им. Боливийская трещина была относительно небольшой и развивалась медленно, здесь же скорость образования разлома была просто фантастической — около 4 км в секунду, а сам разлом достигал ширины в 10 м и растянулся на 180 км. Боливийское землетрясение, утверждают авторы анализа, было намного более пластичным, чем охотское.

Столь серьезные различия так и остались необъяснимыми.

Исследователи полагают, что причиной двух столь разных землетрясений были их разные механизмы.

Они не исключают, что здесь сыграла роль и температура — то, что произошло под Охотским морем, происходило при намного более низких температурах.

«Совершенно непонятно, как происходят такие землетрясения, — говорит профессор Торн Лэй, один из авторов исследования. — Как на такой глубине, при таких давлениях скала может скользить по скале с такой скоростью? Возможно, первоначальный толчок дают какие-то трансформации в минералах, но мы не можем напрямую зафиксировать это. Единственное, что можно сказать об охотском землетрясении, – по своим параметрам оно очень напоминает мелкие события».

Словом, тайна глубоких землетрясений так пока и осталась тайной. Однако журнал Science продемонстрировал в том же номере еще одну попытку ее разгадать. Группа геологов из Франции и США попытались в лабораторных условиях смоделировать процессы, происходящие на глубинах свыше 400 км, и пришли к тому же выводу, что и профессор Лэй: в глубоких землетрясениях могут быть задействованы структурные изменения, происходящие в минералах.

Ученые решили проверить гипотезу более чем двадцатилетней давности, согласно которой первоначальный толчок глубокому землетрясению дает фазовое превращение оливина — главного породообразующего материала плиты — в шпинель, минерал более высокой плотности. Гипотеза была очень противоречивой: не было никаких свидетельств тому, что такой фазовый переход действительно имеет место при глубоких землетрясениях.

Они смоделировали условия, по температуре и давлениям сходные с теми, что существуют на глубинах свыше 400 км, и обнаружили, что такой фазовый переход оливина в шпинель действительно происходит.

Больше того, они обнаружили, что возникающие при этом трещины в материале распространяются так быстро, что «генерируется очень интенсивная звуковая эмиссия» — то есть, грубо говоря, слышится очень громкий треск. Сравнив то, что они услышали в лаборатории, с тем, что происходило при глубоких землетрясениях, они уловили явное сходство, и поэтому утверждают, что предложенный ими механизм весьма привлекателен в качестве объяснения того, что происходит при глубоких землетрясениях.