Чи можна прогнозувати землетруси

Передбачення землетрусів - складне завдання. Вертикальні і горизонтальні зміщення блоків земної кори служать причиною глибинних землетрусів, які можуть досягати катастрофічної сили. Поверхневі малонебезпечні землетруси трапляються через те, що магматичний розплав, який піднімається по тріщинах у земній корі, у міру просування, розтягує ці тріщини. Проблема в тому, що ці дві пов'язані між собою, але різні причини землетрусів мають подібні зовнішні прояви.

Тим не менш, команда вчених з Нової Зеландії зуміла не тільки розрізнити сліди розтягнень земної кори, викликані магматичними і тектонічними процесами в зоні глибинного розлому Тонгариро, але і вирахувати швидкість розтягнення, що виникає через одні та інші процеси. Встановлено, що в районі розлому Тонгаріро магматичні процеси відіграють другорядну роль, а вирішальний вплив мають тектонічні процеси. Результати дослідження опубліковані в липневому номері бюлетеня Американського геологічного товариства і допомагають уточнити ризики виникнення небезпечних землетрусів в цьому популярному у туристів парку, розташованому в 320 кілометрах від столиці Нової Зеландії - Веллінгтона, а також в аналогічних структурах в інших регіонах Землі.

Грабіжники і рифти

Тонгаріро - це новозеландський Єллоустоун. Три «димлячі гори» - вулкани Руапеху (2797 метра), Нгаурухе (2291 метр) і Тонгариро (1968 метрів), безліч більш дрібних вулканічних конусів, гейзери, озера, пофарбовані в блакитні і смарагдові кольори, бурхливі гірські річки разом утворюють мальовничий ландшафт національного парку Тонгариро. Ці ландшафти знайомі багатьом, тому що послужили природними декораціями до фільму-трилогії Пітера Джексона «Володар Перснів».

До речі, походження цих красот безпосередньо пов'язане з особливостями геологічної будови регіону: з наявністю паралельних розломів земної кори, що супроводжуються «провалюванням» розташованого між розломами фрагмента. Така геологічна структура називається грабен. Геологічна структура, що включає кілька протяжних грабенів, називається рифт.

Рифтові структури планетарного масштабу проходять через серединні осі океанів і формують срединно-океанічні хребти. Великі рифти служать межами тектонічних плит, які, подібно до твердих сегментів, що становлять панцир черепахи, утворюють тверду оболонку Землі, її кору.

Нова Зеландія утворилася там, де Тихоокеанська плита повільно занурюється під Австралійську плиту. Такі зони ланцюжка островів називають острівними дугами. У планетарному масштабі зони рифтів - це зони розтягнення, а зони острівних дуг - це зони стиснення земної кори. Однак у регіональному масштабі напруги в земній корі не монотонні, і в кожній великій зоні стиснення є локальні зони розтягнення. В якості дуже грубої аналогії таких локальних зон розтягнення можна розглядати виникнення втомлених тріщин в металевих виробах. Грабен Тонгоріро є такою локальною зоною розтягнення.

У Новій Зеландії, через її положення в зоні активних геологічних процесів планетарного масштабу, щороку відбувається близько 20 тисяч землетрусів, приблизно 200 з них виявляються сильними.

Магма чи тектоніка?

Прогноз землетрусів складний. Розломи часто служать каналами, якими магма рухається з глибоких горизонтів до поверхні. Цей процес також супроводжується локальним розтягненням земної кори. При цьому магма не завжди досягає земної поверхні, а в ряді випадків може зупинитися на деякій глибині і там кристалізуватися, формуючи довге і вузьке магматичне тіло, іменоване дайка.

На поверхні розтягнення земної кори, викликані впровадженням даєк (розтягнення магматичної природи), часто морфологічно невідличні від розтягнень, викликаних розрядкою напружень, що виникають через рух блоків земної кори відносно один одного (розтягнень тектонічної природи). Але для прогнозу землетрусів критично важливо розрізняти ці два види розтягнень, тому що землетруси, пов'язані з впровадженням даєк, приповерхнісні і не призводять до катастрофічних наслідків, тоді як землетрусів тектонічної природи можуть наробити багато бід.

Було ясно, що в Новозеландській рифтовій системі, і зокрема в грабені Тонгоріро, мають місце обидва типи розтягнень, але з приводу того, який з них переважає, існували дві взаємно суперечливі думки.

Загроза катастрофічних землетрусів

Дослідження, зроблене командою, що включає представників геологічної служби Нової Зеландії та університетів Окланда і Мессі, було проведено для того, щоб знайти спосіб розрізнити магматичне і тектонічне розтягнення і уточнити ризики виникнення сильних і катастрофічних землетрусів в національному парку Тонгариро.

Вчені використовували сукупність методів, включаючи методи відносної геохронології для визначення послідовності виникнення порушень цілісності фрагментів земної кори і аналіз історичних записів про вулканічні виверження. Ключовим етапом дослідження було чисельне моделювання параметрів порушень у земній корі, які виникли б у результаті впровадження даєк, і ретельного зіставлення між модельними і реально спостережуваними параметрами.

В результаті дослідження був зроблений висновок, що земна кора в районі грабену Тонгоріро розтягується на 5,8-7 мм на рік через тектонічні події і на 0,4-1,6 мм на рік внаслідок вивержень вулканів і впроваджень даєк. А це означає, що магматичні процеси не є головною причиною зрушень земної кори і будівельні норми повинні враховувати можливість сильних і катастрофічних землетрусів. А розроблена методика може бути використана для оцінки внеску магматичних процесів у рухи земної кори в аналогічних структурах в інших регіонах Землі.