Атлантический мегаразрыв: Скрытый разлом, угрожающий двум континентам

Утром 1 ноября 1755 года Лиссабон был стёрт с лица земли одним из самых разрушительных стихийных бедствий в истории Европы. Город, бывший в то время центром империи и торговли, сотрясло мощнейшее землетрясение магнитудой от 8,5 до 8,7. Целые районы были превращены в руины, беспрепятственно распространялись пожары, а через Атлантику пронеслось цунами, обрушившееся на побережья вплоть до Карибского моря.

Десятки тысяч человек погибли за считанные часы. Ещё более загадочным для поколений геологов делало это событие его местоположение. Португалия находится в сотнях километров от классических границ тектонических плит, известных своей способностью вызывать катастрофические землетрясения. Не удавалось обнаружить ни очевидной зоны субдукции, ни крупного разлома, которые могли бы объяснить, почему такой мощный разрыв произошёл на морском дне к юго-западу от Пиренейского полуострова.

Загадка усугубилась в 1969 году, когда у мыса Сент-Винсент, к юго-западу от Португалии, произошло ещё одно сильное землетрясение. Событие магнитудой 7,9 вызвало мощные подземные толчки, повредило здания и вызвало небольшое, но разрушительное цунами. В отличие от катастрофы 1755 года, это землетрясение было зафиксировано современными приборами, что предоставило учёным бесценные данные. Однако даже с ними проблема оставалась. Землетрясение имело характеристики события в зоне субдукции, типичного для глубоководных желобов вокруг Тихого океана, но здесь не было ни желоба, ни вулканической дуги, ни явных свидетельств погружения одной плиты под другую под плоской поверхностью абиссальной равнины Хорсшу (Подкова), где произошёл разрыв.

Десятилетиями сейсмическая загадка юго-западной Иберии оставалась неразгаданной. Выдвигались различные гипотезы: скрытые надвиги, распределённые зоны деформации или сложные системы разломов. Исследовались подводная возвышенность Горриндж, гора Коралловый патч и другие батиметрические структуры, но ни одна из них, казалось, не могла объяснить землетрясения магнитудой около 9. Отсутствие видимых тектонических структур, достаточно крупных для высвобождения такой энергии, оставляло исследователей с неприятным пробелом в понимании: как, казалось бы, стабильный участок Атлантики мог породить крупнейшие землетрясения Европы?

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, даёт ответ, который переворачивает фундаментальные представления об океанической тектонике. Исследование под руководством Жуана Дуарте и группы европейских геологов представляет данные сейсмической томографии и численного моделирования, раскрывающие поразительный процесс под абиссальной равниной Хорсшу. Вместо традиционной зоны субдукции, сама океаническая литосфера отслаивается от земной коры над ней в процессе, известном как деламинация. До сих пор считалось, что деламинация происходит преимущественно в континентальных условиях, где плавучая кора отделяется от более плотной мантии вдоль ослабленных зон, образовавшихся при горообразовании. Океанические плиты, напротив, считались слишком прочными и жёсткими для такого расслоения. Новые данные опровергают это мнение.

Сейсмическая томография юго-западной Иберии показывает наличие блока высокоскоростного материала, простирающегося на глубину до 250 километров прямо под областью землетрясений 1755 и 1969 годов. Этот блок интерпретируется как фрагмент океанической литосферной мантии, который отрывается и погружается в нижележащую астеносферу. Характерные признаки несомненны. Томографическая аномалия не соответствует простому сбросу или локальному очагу деформации. Она указывает на погружение вниз целого слоя океанической литосферы.

Для проверки этой гипотезы исследователи запустили сложные численные модели, имитирующие взаимодействие Африканской и Евразийской плит. Они добавили слабый серпентинизированный слой на евразийской стороне, что отражает реальные данные сейсмических профилей равнины Хорсшу, показывающие, что осадочные породы залегают непосредственно на серпентинизированной мантии, а не на типичной базальтовой коре. Вода проникла глубоко в литосферу на ранних стадиях формирования Атлантики, химически изменив мантийные породы и резко снизив их прочность. Когда модели подвергли сжатию, имитирующему сближение плит, эта ослабленная зона позволила литосферной мантии отделиться от коры и начать погружение. Результатом стал опускающийся блок океанической литосферы, ограниченный разломами, геометрия которого поразительно похожа на ту, что обнаружена под юго-западной Иберией.

Этот процесс можно сравнить с отслоением подошвы ботинка от верха. Серпентинизированная мантия действует как слабый клеевой слой, позволяя тяжёлой литосферной мантии оторваться и утонуть. В моделировании этот погружающийся блок создал новую наклонную плоскость разлома, способную генерировать землетрясения высокой магнитуды. Лежащий выше осадочный чехол оставался относительно плоским, что объясняет, почему такие мощные разрывы происходят под, казалось бы, ничем не примечательной абиссальной равниной. Эта модель объясняет десятилетия сейсмических наблюдений: глубокие землетрясения на глубине 20-60 км, аномальные гравитационные аномалии и накопление мощной толщи осадков в равнине Хорсшу, что указывает на постепенное проседание региона по мере погружения литосферы.

Одним из самых значимых выводов исследования является оценка потенциала скрытого разлома. Исходя из длины томографической аномалии около 160 км и угла наклона, полученного из механизмов очагов землетрясений, площадь возможного разрыва может достигать 20 000 кв. км. Полный разрыв такого разлома мог бы вызвать землетрясение магнитудой 8,6, сравнимое по разрушительной силе с событием 1755 года. Даже частичный разрыв протяжённостью 80 км, подобный предполагаемому в 1969 году, всё ещё может привести к землетрясению магнитудой 8. Это впервые даёт объяснение, как юго-западная окраина Пиренейского полуострова порождает мощнейшие сейсмические события Европы.

Последствия выходят далеко за рамки исторической загадки. Если океаническая литосфера способна расслаиваться, то зоны субдукции могут зарождаться в местах, ранее считавшихся для этого непригодными. Зарождение субдукции долго было одной из нерешённых проблем тектоники плит. Атлантика с её пассивными окраинами и срединно-океаническим хребтом считалась тектонически спокойной по сравнению с Тихоокеанским огненным кольцом. Однако теперь данные свидетельствуют, что юго-западная Иберия, возможно, переживает начальные стадии формирования новой зоны субдукции. Продолжающееся сближение Африки и Евразии, действуя на ослабленную и серпентинизированную окраину, уже запустило процесс расслоения. Со временем этот погружающийся блок может превратиться в полноценную зону субдукции.

Такое развитие событий коренным образом изменит геодинамическое будущее Атлантики. За десятки миллионов лет новые зоны субдукции могут поглотить океанические бассейны и перестроить континенты. Гибралтарская дуга, уже погружающая западное Средиземноморье, может в конечном итоге соединиться с расслаивающимся блоком у берегов Иберии. Вместе они способны образовать ядро новой Атлантической зоны субдукции. В геологических масштабах времени это может привести к окончательному закрытию Атлантического океана и формированию следующего суперконтинента. Хотя этот сценарий ещё далёк от реализации, главной непосредственной проблемой является сейсмическая опасность.

Равнина Хорсшу теперь рассматривается как место скрытого мегаразлома, способного порождать землетрясения магнитудой 8-9. Подобные события здесь уже происходили, и геологические условия для их повторения сохраняются. В отличие от зон субдукции, отмеченных глубоководными желобами и вулканическими дугами, этот разлом скрыт под осадками и не виден на поверхности, что крайне затрудняет его мониторинг и прогнозирование. Редкость мелкофокусных землетрясений позволяет предположить, что основная деформация компенсируется на глубине, накапливая напряжение вдоль newly identified (вновь выявленной) плоскости разлома.

Эта опасность не ограничивается Португалией или Испанией. Землетрясение магнитудой 8,5 и выше в этом регионе вызовет цунами, которое пересечёт всю Атлантику. Исторические хроники, начиная с 1755 года, описывают волны, достигшие Карибского моря. Современное моделирование показывает, что under threat (под угрозой) окажутся побережья Западной Европы, Северо-Западной Африки и даже Америки. Лиссабонское землетрясение остаётся одной из самых смертоносных катастроф в истории Европы не только из-за толчков, но и из-за последовавших за ним цунами и пожаров. Повторение такого события сегодня подвергнет опасности миллионы людей в десятках стран.

Исследование также даёт объяснение, почему предыдущие изыскания не смогли выявить источник. Поскольку разлом расположен под плоской равниной и в структуре, где преобладает серпентинизированная мантия, а не типичная океаническая кора, традиционные методы картирования оказались бессильны. Только комбинация глубинной сейсмической томографии, численного моделирования высокого разрешения и знаний о сверхвытянутых окраинах позволила распознать процесс деламинации. Этот прорыв разрешает десятилетия противоречивых интерпретаций и демонстрирует необходимость новых подходов к изучению границ плит, не укладывающихся в традиционные схемы.

Хотя деламинация океанических плит считается редкой, в исследовании отмечается, что в прошлом Земли она могла быть распространена шире. На ранних этапах истории планеты существовали обширные области старой, ослабленной океанической литосферы, часто раздробленной и гидратированной. В таких условиях деламинация могла играть ключевую роль в переработке литосферы и даже в формировании первых континентов. На современной Земле такие условия редки, но юго-западная Иберия представляет собой уникальную природную лабораторию, где этот процесс можно наблюдать в действии.

Сближение Африки и Евразии продолжается со скоростью около 4 мм в год, но этого медленного движения достаточно, чтобы за миллионы лет вызвать глубокие изменения в литосфере. Серпентинизированный слой, образовавшийся при раскрытии Атлантики, теперь служит «ахиллесовой пятой», позволяя мантии отслаиваться. Между разломами Глория и Тайдман блок литосферы погружается вниз, меняя тектонику региона.

Что касается оценки риска, то вывод очевиден. Юго-Западная Иберия — это не безобидная пассивная окраина. Это активная зона расслоения литосферы с доказанной способностью порождать одни из крупнейших землетрясений на планете. Сейсмический мониторинг, готовность к цунами и международное сотрудничество должны учитывать эту новую реальность. Разрушительные землетрясения здесь уже случались, и условия для их повторения сохраняются.

Открытие деламинации океанической плиты у берегов Иберии является важной вехой в геологии. Оно решает многовековую загадку Лиссабонского землетрясения, объясняет природу разрыва 1969 года и раскрывает механизм, бросающий вызов догматам о жёсткости океанической литосферы. И, что самое главное, оно выявляет скрытую систему разломов, способную вызвать новую катастрофу. Атлантический океан долго считался тектонически спокойным, но под плоским дном равнины Хорсшу уже запущен новый грозный механизм.