Землетрясение 1755 года предсказывает появление Атлантического огненного кольца

Фото из открытых источников

1 ноября 1755 года земля сильно содрогнулась под Лиссабоном, Португалия. Море поднялось, и последовал огненный шторм, унесший жизни десятков тысяч людей, собравшихся в День всех святых. Последующие исследования показали, что 85% зданий Лиссабона лежат в руинах, что позволило учёным спустя столетия оценить магнитуду землетрясения в 8,7 балла, закрепив его статус самого разрушительного в Европе.

По непонятной причине землетрясение произошло вдали от известных зон субдукции — таких регионов, как у берегов Японии и Южной Америки, где одна тектоническая плита погружается под другую, образуя глубокий океанический желоб, питая вулканы и вызывая некоторые из крупнейших землетрясений на Земле. Исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, может наконец объяснить причину лиссабонской катастрофы, а также дать представление о геологическом будущем Атлантического океана.

Исследование показывает, что, подобно подошве старого ботинка, отслаивающейся от старого ботинка, мантия — горячий и плотный слой, составляющий большую часть недр Земли — отслаивается под португальским побережьем. Этот процесс, называемый деламинацией, считался невозможным в старой, прочной океанической коре. «Насколько нам известно, — говорит геолог Лиссабонского университета и ведущий автор исследования Жоау Дуарте, — деламинация никогда не наблюдалась в нетронутых океанических бассейнах».

Процесс расслоения может создать напряжение, достаточное для того, чтобы спровоцировать сильные землетрясения. Это также может дать редкую возможность взглянуть на истоки самой субдукции и указать на будущее через миллионы лет, когда субдукция может распространиться на Атлантику. Результат может напоминать обширную цепь зон субдукции в Тихом океане, образующих «огненное кольцо», которое ежегодно становится причиной примерно 450 000 землетрясений и около 68% всех вулканических извержений в мире с 1960 года.

«Начало субдукции — большая загадка и область передовых исследований», — говорит Тарас Герья, геолог из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, не принимавший участия в исследовании. Большинство тихоокеанских зон субдукции уже сформировались, поэтому поиск новых зон формирования имеет решающее значение, объясняет он. «Видение тысяч кур не поможет вам представить себе яйцо».

С тектонической точки зрения, Атлантика довольно спокойна. В её центре проходит изрезанный срединно-океанический хребет, который тихо изливает базальт, образуя новую кору по мере того, как плиты по обе стороны расходятся со скоростью 2,5 сантиметра в год. Относительно невыразительный океанический бассейн у побережья Португалии не имеет никаких типичных особенностей, характерных для крупных землетрясений в зонах субдукции, порождающих цунами, таких как глубокие океанические впадины и вулканические дуги. Когда в 1969 году у берегов Португалии произошло ещё одно землетрясение магнитудой 7,8 или 7,9, в результате которого погибло 25 человек, учёные были в полном недоумении.

Однако более ранние сейсмические исследования выявили загадочную геофизическую аномалию: странный сгусток, погружающийся в мантию на глубину 250 километров. Кроме того, эпицентры землетрясения 1969 года и других недавних землетрясений сосредоточились на необычайной глубине под Подковой абиссальной равниной – участком глубокого атлантического морского дна к юго-западу от Португалии, образованным одним из древнейших и самых плотных океанических слоев земной коры. В то время как эпицентры большинства землетрясений находятся в пределах 10 километров от поверхности, эти землетрясения зародились на глубине более 20 километров, что свидетельствует о том, что на этой глубине происходит нечто необычное.

Чтобы объяснить эти наблюдения, Дуарте и его коллеги создали компьютерную модель коры и мантии в этом регионе, протестировав ряд различных условий для объяснения данных. В их «наиболее подходящей» модели кусок мантии отслаивается от коры и погружается в Землю подобно капле. Этот процесс, по словам исследователей, может вызывать огромные напряжения и сильные землетрясения.

Такое отшелушивание крайне необычно для океанической коры. Обычно океаническая кора и подстилающая ее мантия образуют то, что Дуарте называет «структурой крем-брюле»: хрупкая, плавучая кора, покоится на более плотном, жестком слое мантии с более мягким слоем под ним. Такое расположение обычно удерживает слой мантии от погружения. Но вдоль абиссальной равнины Подкова две тектонические плиты сходятся под небольшим углом, оказывая огромное давление на кору в этом месте. Сейсмические исследования также выявили участок, где базальтовая кора отсутствует, а донные отложения залегают непосредственно на слое мантии. Когда Атлантика только открылась, сильное растяжение — и слишком мало магмы — оставили мантию обнаженной.

Дуарте и его коллеги полагают, что эта неглубокая мантия ослабла, когда вода просочилась в её трещины, вызвав химические реакции, которые превратили её в зеленоватую породу, называемую серпентинитом. «Он непрочный, скользкий, менее плотный: всё это необходимое, чтобы позволить плотной плите внизу отделиться от вышележащей коры», — говорит геолог Даремского университета Марк Аллен, не принимавший участия в исследовании.

Исследователи теперь полагают, что центральный блок этого участка мантии начал погружаться, его движение облегчается двумя огромными зонами разломов, расположенными по обе стороны от него. По мере отслаивания тонкой коры, в глубину втягивается всё больше мантии. Этот самоусиливающийся процесс может пролить свет на то, как изначально начинается субдукция — механизм, который «ранее не предполагался», говорит Герья. Он добавляет, что сильные землетрясения, подобные тому, что потрясло Лиссабон в 1755 году, могут быть первым «отпечатком» деламинации в действии.

Марк-Андре Гутчер, геолог из Брестского университета, сомневается, что это объясняет землетрясение 1755 года. Во-первых, он скептически относится к тому, что предложенное в исследовании расположение подводных разломов могло вызвать трансатлантическое цунами, способное достичь Карибского моря, как это произошло в 1755 году. Если разлом проходит с северо-востока на юго-запад, как предполагается, объясняет он, любая такая волна распространится в сторону Гренландии и Марокко, но не в сторону Карибского моря. «Когда разлом сдвигается, волна цунами вырывается перпендикулярно его длине», — говорит Гутчер. «Это как свет фар вашего автомобиля».

Но Гутчер согласен, что открытие атлантической деляминации имеет значение для будущего. Небольшая зона субдукции в западной части Средиземноморья, известная как Гибралтарская дуга, уже «вторгается» на запад. Деламинация может быть первым признаком распространения субдукции на восточную окраину Атлантики. В конечном итоге океан может прекратить расширение и начать смыкаться. Америка начнёт сближаться с Африкой и Европой, подготавливая почву для следующего суперконтинента Земли.

Хотя исследователи не ожидают, что Атлантика изменит курс в ближайшее время, сейсмическая опасность остаётся высокой. Дуарте сетует, что в его родной Португалии «нет культуры» сейсмического риска; в Лиссабоне до 2017 года не было системы предупреждения о цунами. «Для большинства людей землетрясения — это уже история», — говорит он. «Это очень опасно».