Разлом Судного дня в Стамбуле: новое исследование выявило опасный тектонический разлом длиной 150 км под Мраморным морем

Под спокойной гладью Мраморного моря на протяжении веков формируется значительная сейсмическая угроза. Последние исследования, основанные на комплексном геологическом моделировании, указывают на существование уникального участка Главного Мраморного разлома протяжённостью около ста пятидесяти километров. Этот сегмент остаётся запертым, то есть не разрывался с 1766 года, в то время как соседние части разлома продолжают смещаться. Он расположен непосредственно у побережья Стамбула, мегаполиса, миллионы жителей которого находятся в зоне потенциально сильнейших подземных толчков, если накопленная энергия высвободится в рамках единого масштабного события.

Учёные создали трёхмерную физическую модель разлома, которая учитывает мощность осадочных слоёв, тепловой поток земной коры и реалистичные фрикционные свойства как коренных пород, так и осадков. Эти факторы определяют, насколько легко разлом может проскальзывать и как далеко может распространиться разрыв, если он начнётся. Регион Мраморного моря характеризуется мощными осадочными бассейнами и высоким тепловым потоком, что влияет на поведение разлома способами, ранее не до конца учитывавшимися в оценках опасности. Компьютерные симуляции, воспроизводящие более десяти тысяч лет сейсмических циклов, показывают, как даже небольшие различия в составе пород и температуре могут кардинально менять характер разрывов на разломе, пересекающем густонаселённый регион.

Ключевой вывод исследования — поведение запертого сегмента под центральной частью моря. В симуляциях, учитывающих реальные вариации осадков и температуры, этот участок не разрывается. Вместо этого он функционирует как физический барьер, блокирующий распространение разрывов. Западные сегменты высвобождают накопленное напряжение в землетрясениях магнитудой около семи, подобных событиям 1766 и 1912 годов. Восточные сегменты генерируют события от умеренных до небольших с различной длиной разрыва. Центральный же участок между ними в большинстве сценариев сопротивляется разрушению, оставаясь неподвижным, в то время как напряжение продолжает накапливаться. Именно эта часть не знакома с крупными историческими землетрясениями более двух столетий. Моделирование показывает, что это не случайность, а естественный результат уникальных механических условий.

Запертая зона определена глубокими слоями осадков, простирающимися на несколько километров под морским дном. Эти осадки уменьшают силу трения в верхней части коры и создают переходную зону, где преобладает стабильное скольжение, а не внезапный разрыв. На больших глубинах высокие температуры уменьшают так называемую сейсмическую толщину — зону, где возможны землетрясения, — сужая её. Сочетание этих факторов создаёт в земной коре своеобразное «бутылочное горлышко», где разрывы, приходящие с любой стороны, теряют энергию. Вместо того чтобы прорваться дальше, они останавливаются на границе, оставляя центральный сегмент нетронутым. Окружающие регионы продолжают производить землетрясения различной силы, в то время как запертая зона становится долговременным резервуаром сейсмического напряжения.

Такое поведение согласуется с историческими записями. Главный Мраморный разлом порождал несколько разрушительных землетрясений за последние пятьсот лет, включая события 1509, 1766, 1894, 1912 и 1999 годов. Эти землетрясения разрывали разные части системы, но ни одно из них не затронуло центральный запертый сегмент под Мраморным морем. Исследование подтверждает, что у этого участка есть уникальные механические ограничители, мешающие ему разорваться в обычных условиях. Согласно как историческим наблюдениям, так и смоделированным циклам, эта модель сохраняется веками.

Симуляции также показывают последствия такого постоянного разделения. Запертая зона, не высвобождающая напряжение, накапливает его до тех пор, пока редкое стечение условий не позволит разрыву пройти через механический барьер. Эти редкие условия могут включать дополнительное термическое ослабление на глубине или специфические сценарии возникновения разрыва, преодолевающие барьер, созданный осадками и тепловой аномалией. Когда такие условия реализуются в модели, центральная зона разрывается, порождая события магнитудой до 7,3. Они случаются нечасто, но когда происходят, то создают длинные разрывы и сильные колебания грунта, направленные в сторону Стамбула из-за геометрии разлома. Редкость подобных событий не уменьшает их значимости. Низкочастотное, но высокоэнергетическое землетрясение прямо у побережья представляет собой сценарий с наибольшим потенциальным ущербом.

Учёные протестировали различные тепловые модели и конфигурации осадочных слоёв, чтобы оценить, насколько чувствителен разлом к изменениям прочности и температуры. Когда слой осадков удаляется из модели, поведение разлома меняется. Разрывы распространяются по региону легче, и полномасштабные землетрясения становятся более частыми. Когда температурные вариации сглаживаются, сейсмическая зона утолщается, позволяя разрывам соединяться по всей длине разлома. Оба этих упрощённых сценария дают более частые и крупные землетрясения, но не соответствуют исторической летописи. Запертое поведение центрального сегмента проявляется только при включении реалистичных геологических условий. Это подтверждает, что структурная сложность региона управляет его долгосрочным сейсмическим циклом.

Ещё одним важным фактором, выявленным в исследовании, является ползучесть — медленное, асейсмическое скольжение. Она наблюдается вдоль частей Текирдагского и Центрального бассейнового сегментов. Эта ползучесть согласуется с измерениями долгосрочного геодезического мониторинга и микросейсмической активностью, регистрируемой последние два десятилетия. Сама по себе ползучесть не устраняет опасность, но перераспределяет напряжение внутри разлома и влияет на то, где могут зарождаться разрывы. Центральная запертая зона окружена участками ползучести, которые обеспечивают медленное скольжение в верхней коре, в то время как более глубокие части остаются полностью запертыми. Такая конфигурация создаёт резкие механические контрасты, которые дополнительно усиливают границу между рвущимися и не рвущимися зонами.

В исследовании также оценивается возможность того, что динамические процессы ослабления могут в определённых условиях позволить разрывам пересечь запертый сегмент. Одним из таких процессов является тепловое увеличение давления поровых флюидов. Когда трение во время скольжения разогревает породу, давление жидкости внутри зоны разлома возрастает, что временно снижает его прочность. В симуляциях, где этот процесс активирован, некоторым разрывам удаётся пройти через запертую зону. Эти события остаются необычными, но демонстрируют, что механический барьер не является абсолютным. Если глубинные условия сложатся определённым образом, запертый регион может участвовать в более крупном событии.

Для Стамбула основная проблема заключается не в максимальной возможной магнитуде, а в локализации разрыва относительно города и глубине высвобождения энергии. Землетрясение магнитудой семь в районе Принцевых островов или сегмента Кумбургаз направит сильнейшие колебания прямо на город. Запертая зона расположена ближе к урбанизированному побережью, чем сегменты, породившие землетрясения 1912 и 1999 годов. Любой разрыв, который зародится рядом или пройдёт через этот регион, вызовет сильное сотрясение грунта на коротком расстоянии. Исследование не называет вероятность такого исхода, но определяет структурные условия, которые делают его возможным.

Запертый сегмент накапливает напряжение с XVIII века. Симуляции показывают, что регион является частью долгосрочного сейсмического суперцикла, в котором периоды частичных разрывов чередуются с редкими, более крупными событиями. Система ведёт себя таким образом, что позволяет напряжению накапливаться веками, а не десятилетиями. Это делает центральный сегмент разлома одной из наиболее значительных сейсмических опасностей в Восточном Средиземноморье. Он не высвобождает энергию часто. Он хранит её в течение продолжительных периодов. Такое долгосрочное накопление создаёт угрозу, которая развивается медленно и тихо, без видимых поверхностных признаков, связанных с более активными разломными системами.

Это исследование подчёркивает необходимость проведения оценок сейсмической опасности с учётом реальной геологической сложности. Упрощённые модели поведения разломов склонны переоценивать вероятность длинных разрывов и недооценивать разнообразие их режимов. В регионе Мраморного моря присутствуют вариации температуры, типа пород, мощности осадков и геометрии разлома, и всё это влияет на распространение разрывов. Модель опасности, не включающая эти факторы, не отразит истинного поведения системы. Новая работа показывает, что точное моделирование требует полного понимания структурных и термических условий региона.

Будущая уязвимость Стамбула формируется этими глубинными процессами. Запертая зона под Мраморным морем сопротивляется разрыву уже более двухсот пятидесяти лет. Она остаётся запертой во всех реалистичных симуляциях, проведённых исследователями. Она соседствует с участками ползучести, которые снимают напряжение, не уменьшая нагрузку в центральной части. Она является частью долгосрочного цикла, допускающего редкие, но значительные землетрясения, когда глубинные условия складываются определённым образом. Исследование подтверждает, что центральная часть Главного Мраморного разлома структурно способна породить следующее крупное событие, которое затронет Стамбул. Оно также подтверждает, что регион не испытывал подобного события с XVIII века.

Полученные данные не предсказывают, когда запертая зона разорвётся. Они определяют механические условия, контролирующие её поведение, и демонстрируют, что она продолжает накапливать напряжение без высвобождения. Для региона с интенсивной городской застройкой вдоль береговой линии это представляет собой явный риск, который необходимо учитывать в будущем планировании. Запертый сегмент под Мраморным морем не спит. Он активен способом, который трудно наблюдать непосредственно, но который раскрывается через геологическое и механическое моделирование. Он продолжает копить энергию веков. Он остаётся той структурной особенностью, которая наиболее способна произвести следующее разрушительное землетрясение, затрагивающее Стамбул.