Science: «невозможные» землетрясения в мантии Земли происходят по всему миру

Фото из открытых источников

Землетрясения, вызывающие сотрясение среднего слоя Земли, могут быть более распространены, чем предполагали ученые.

Новая карта этих загадочных глубинных землетрясений показывает, что они происходят по всему миру и могут иметь самые разные причины. Это интересно, говорит ведущий автор исследования Саймон Клемперер, геофизик из Стэнфордского университета, потому что землетрясения в мантии когда-то считались невозможными или, по крайней мере, редкими. Эти землетрясения возникают ниже границы, известной как граница Мохоровичича, или «Мохо» — линия между хрупкой корой и более горячей, вязкой мантией.

«Мы считаем, что это убедительно доказывает наличие землетрясений под границей Мохоровичича во многих регионах мира», — сказал Клемперер. «Это не просто отдельные места. Возможно, это повсеместно».

Большинство землетрясений начинаются в земной коре, которая представляет собой слой поджаренного сахара поверх более мягкой и деформируемой кремообразной начинки, которой является мантия. Эта хрупкая кора не может деформироваться, поэтому она трескается под напряжением, вызывая смещение и сотрясение земли. Долгое время геофизики считали, что в мантии это невозможно, поскольку она имеет текстуру, похожую на ириску, и скорее растекается, чем трескается. Но за прошедшие годы сейсмологи, изучающие землетрясения, обнаружили свидетельства землетрясений с глубокими очагами на глубине более 35 километров, что соответствует границе Мохо.

Однако точно определить местоположение этих землетрясений сложно, особенно если они несильные. Как правило, эти землетрясения происходят на такой большой глубине, что их невозможно почувствовать на поверхности, независимо от их силы. Глубина границы Мохо также варьируется от места к месту, поэтому возможно, что некоторые очень глубокие землетрясения до сих пор находятся в земной коре.

Традиционные методы точного определения мест возникновения землетрясений в мантии требовали точного понимания толщины земной коры в конкретном месте. Однако Клемперер и его соавтор Шици Ван из Стэнфордского университета разработали метод, использующий определенные типы сдвиговых волн землетрясений, которые, как правило, задерживаются либо в земной коре, либо в мантии. Характер этих волн в каждом отдельном землетрясении позволяет определить, произошло ли оно, вероятно, выше или ниже границы Мохо.

Сначала они протестировали этот метод в Тибете в 2021 году. Теперь, в новой статье, опубликованной в журнале Science, они распространили исследование на весь мир. Исследователи исключили из рассмотрения зоны субдукции, где часто происходят глубинные землетрясения, поскольку в этих регионах породы из земной коры выталкиваются в мантию. Вместо этого команда сосредоточилась на более трудноуловимом явлении — мантийных землетрясениях под континентами.

Исследователи обнаружили землетрясения в мантии повсюду. Плотная полоса таких землетрясений простирается от Альп до Гималаев, вероятно, связанных с горообразованием в результате столкновений континентов в этих регионах. Еще одна группа землетрясений наблюдается в Восточной Африке, где происходит раскол континентальной коры. Также исследователи обнаружили землетрясения в мантии под западной частью Соединенных Штатов и в заливе Баффина в Канаде.

Некоторые места обнаружения скоплений оказались неожиданными. «Были регионы, где их раньше никто не находил, например, Берингово море», — рассказала Вера Шульте-Пелькум, геолог из Университета Колорадо в Боулдере, не участвовавшая в исследовании. «Я бы с удовольствием получила интерактивную версию этих данных и могла бы перемещаться по ним с увеличением масштаба».

По словам Клемперера, глобальный обзор позволит другим ученым проводить более конкретные исследования отдельных землетрясений в мантии и, возможно, лучше определить их глубину и механизмы, вызывающие эти землетрясения.

«Чрезвычайно здорово, что у нас появился инструмент, который теперь можно применять на регулярной основе», — сказал он.