Как предсказывают землетрясения

20% территории России относится к сейсмоактивным районам (в том числе 5% территории подвержено чрезвычайно опасным 8-10-балльным землетрясениям).

За последние четверть века в России произошло около 30 значительных, то есть силой более семи баллов по шкале Рихтера, землетрясений. В зонах возможных разрушительных землетрясений России проживает 20 миллионов человек.

От землетрясений и цунами больше всего страдают жители Дальневосточного региона России. Тихоокеанское побережье России находится в одной из самых "горячих" зон "огненного кольца". Здесь, в области перехода от Азиатского континента к Тихому океану и сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных вулканических дуг происходит более трети землетрясений России, находятся 30 действующих вулканов, в числе которых такие гиганты, как Ключевская сопка и Шивелуч. Здесь самая высокая плотность распределения действующих вулканов на Земле: на каждые 20 км побережья - один вулкан. Землетрясения здесь происходят не реже, чем в Японии или в Чили. Сейсмологи насчитывают обычно не менее 300 ощутимых землетрясений в год. На карте сейсмического районирования России районы Камчатки, Сахалина и Курильских островов относятся к так называемой восьми- и девяти- балльной зоне. Это означает, что в этих районах интенсивность сотрясений может достигать 8 и даже 9 баллов. Соответствующими могут быть и разрушения. Самое разрушительное землетрясение силой 9 баллов по шкале Рихтера произошло на острове Сахалин 27 мая 1995 года. Погибли около 3 тыс. человек, почти полностью разрушен город Нефтегорск, расположенный в 30 километрах от эпицентра землетрясения.

К сейсмически активным районам России относится также Восточная Сибирь, где в Прибайкалье, Иркутской области и Бурятской Республике выделяют 7-9-балльные зоны.

Якутия, через которую проходит граница Евро-Азиатской и Северо-Американской плит, не только считается сейсмоактивной областью, но также является рекордсменом: здесь нередко происходят землетрясения с эпицентрами севернее 70° с.ш. Как известно сейсмологам, основная часть землетрясений на Земле происходит в районе экватора и в средних широтах, а в высоких широтах такие события регистрируются крайне редко. Например, на Кольском полуострове обнаружено множество разнообразных следов землетрясений большой мощности - в основном достаточно давних. Формы обнаруженного на Кольском полуострове сейсмогенного рельефа сходны с теми, что наблюдаются в зонах землетрясений с интенсивностью 9-10 баллов.

Среди других сейсмоактивных районов России - Кавказ, отроги Карпат, побережья Черного и Каспийского морей. Для этих районов характерны землетрясения с магнитудой 4-5. Однако за исторический период здесь отмечались и катастрофические землетрясения с магнитудой более 8,0. На побережье Черного моря обнаруживались и следы цунами.

Однако землетрясения могут происходить и в тех районах, которые никак не назовешь сейсмоактивными. 21 сентября 2004 года в Калининграде зафиксированы две серии подземных толчков силой 4-5 баллов. Эпицентр землетрясения находился в 40 километрах юго-восточнее Калининграда в районе российско-польской границы. По картам общего сейсмического районирования территории России, Калининградская область относится к сейсмобезопасному району. Здесь вероятность превышения интенсивности таких сотрясений составляет около 1 % в течение 50 лет.

Даже у жителей Москвы, Санкт-Петербурга и других городов, расположенных на Русской платформе, есть повод волноваться. На территории Москвы и Московской области последние из таких сейсмических событий силой 3-4 балла имели место 4 марта 1977 года, в ночь с 30 на 31 августа 1986 года и 5 мая 1990 года. Наиболее сильные из известных сейсмических сотрясений в Москве, интенсивностью свыше 4 баллов, наблюдались 4 октября 1802 года и 10 ноября 1940 года. Это были "отзвуки" более крупных землетрясений в Восточных Карпатах.

Землетрясение - это природное явление, обладающее разрушительной силой, это непредсказуемое стихийное бедствие, происходящее внезапно и неожиданно. Землетрясение-это подземные толчки, вызванные тектоническими процессами, происходящими внутри земли, это колебания земной поверхности, которые возникают в результате внезапных разрывов и смещений участков земной коры. Землетрясения происходят в любой точке земного шара, в любое время года, определить, где и когда, и какой силы будет землетрясение фактически невозможно.

Они не только разрушают наши дома и изменяют природный ландшафт, но и сносят с лица Земли города и уничтожают целые цивилизации, они приносят людям страх, горе и смерть.

Как измеряется сила землетрясения

Интенсивность подземных толчков измеряется баллами. Землетрясения силой 1-2 балла улавливаются только специальными приборами - сейсмографами.

При силе землетрясения в 3-4 балла колебания уже улавливают не только сейсмографы, но и человек - раскачиваются предметы, окружающие нас, люстры, горшки с цветами, звенит посуда, открываются дверцы у шкафов, покачиваются деревья и здания, да и сам человек покачивается.

При 5-ти баллах трясёт еще сильнее, останавливаются настенные часы, на зданиях появляются трещины, осыпается штукатурка.

При 6-7 баллах колебания сильные, падают предметы, картины, висящие на стенах, на оконных стёклах и на стенах каменных домов появляются трещины.

Землетрясения в 8- 9 баллов приводят к обвалу стен и разрушению зданий и мостов, даже каменные дома разрушаются, а на поверхности земли образуются трещины.

10-ти бальное землетрясение имеет более разрушительный характер - рушатся здания, происходят порывы трубопроводов и железнодорожных рельсов, возникают оползни и обвалы.

Но самыми катастрофическими по силе разрушений являются землетрясения в 11-12 баллов.
За считанные секунды меняется природный ландшафт, разрушаются горы, города превращаются в руины, в земле образуются огромные провалы, исчезают озёра, а в море могут появиться новые острова. Но самое страшное и невосполнимое при таких землетрясениях – это то, что гибнут люди.

Так же существует другой более точный объективный способ оценки силы землетрясения - по величине колебаний, вызванных землетрясением. Эта величина называется магнитудой и определяет силу, то есть энергию землетрясения, самое высокое значение магнитуды-9.

Очаг и эпицентр землетрясения

Сила разрушения зависит и от глубины очага землетрясения, чем глубже от поверхности земли возникает очаг землетрясения, тем меньшую разрушительную силу несут в себе сейсмические волны.

Очаг возникает в месте смещения гигантских массивов пород и может находиться на любой глубине от восьми до восьмисот километров. Совсем не важно, большое это смещение или не очень, всё равно возникают колебания земной поверхности и как далеко распространятся эти колебания - зависит от их энергии и сил.

Большая глубина очага землетрясения снижает разрушения на поверхности земли. Разрушительность землетрясения так же зависит от величины очага. Если колебания земной коры сильные и резкие, тогда на поверхности Земли происходят катастрофические разрушения.

Эпицентром землетрясения следует считать точку над очагом, расположенную на поверхности земли. Сейсмические или ударные волны расходятся от очага во все стороны, чем дальше от очага, тем меньше интенсивность землетрясения. Скорость ударных волн может достигать восьми километров в секунду.

Где чаще всего происходят землетрясения

Какие же уголки нашей планеты являются более сейсмоопасными?

Существует два пояса, где землетрясения происходят чаще всего. Один пояс имеет начало у Зондских островов, а конец на Панамском перешейке. Это Средиземноморский пояс - он тянется с востока на запад, проходит через горы, такие как- Гималаи, Тибет, Алтай, Памир, Кавказ, Балканы, Апеннины, Пиренеи и проходит через Атлантику.

Второй пояс называется Тихоокеанский. Это - Япония, Филлиппины, так же он охватывает Гавайские и Курильские острова, Камчатку, Аляску, Исландию. Проходит вдоль западных берегов Северной и Южной Америки, через горы Калифорнии, Перу, Чили, Огненную Землю и Антарктиду.

На территории нашей страны так же имеются сейсмоактивные зоны. Это Северный Кавказ, Алтай и Саяны, Курильские острова и Камчатка, Чукотка и Корякское нагорье, Сахалин, Приморье и Приамурье, Байкальская зона.

Так же часто происходят землетрясения и у наших соседей - в Казахстане, Киргизии, Таджикистане, Узбекистане, Армении и других государствах. Да и в других районах, которые отличаются сейсмической устойчивостью, периодически возникают подземные толчки.

Сейсмическая неустойчивость этих поясов связана с тектоническими процессами в земной коре. Те территории, на которых находятся действующие дымящиеся вулканы, где есть горные массивы и продолжается формирование гор, там чаще всего и располагаются очаги землетрясений и в тех местах часто происходят подземные толчки.

Почему происходят землетрясения

Землетрясения являются следствием тектонического движения, происходящего в глубине нашей Земли, причин по которым возникают эти движения множество - это внешнее воздействие космоса, Солнца, вспышки на солнце и магнитные бури.

Это, и так называемые, земные волны, которые периодически возникают на поверхности нашей земли. Эти волны хорошо видны на морской поверхности - морские приливы и отливы. На земной поверхности они не заметны, но фиксируются приборами. Земные волны вызывают деформацию поверхности земли.

Некоторые ученые высказывают предположения, что виновницей землетрясений может являться Луна, точнее колебания, происходящие на лунной поверхности, они оказывают воздействие и на земную поверхность. Было замечено, что сильные разрушительные землетрясения совпадали с полнолунием.

Так же ученые отмечают те природные явления, которые предшествуют землетрясениям - это сильные, затяжные осадки, большие перепады атмосферного давления, необычное свечение воздуха, беспокойное поведение животных, а так же увеличение газов –аргона, радона и гелия и соединений урана и фтора в подземных водах.

Наша планета продолжает своё геологическое развитие, происходит рост и формирование молодых горных массивов, в связи с деятельностью человека появляются новые города, уничтожаются леса, осушаются болота, возникают новые водохранилища, и те изменения, которые происходят в глубине нашей Земли и на её поверхности вызывают всевозможные стихийные бедствия.

Деятельность человека тоже оказывает отрицательное воздействие на подвижность земной коры. Человек, возомнивший себя укротителем и созидателем природы, необдуманно вмешивается в природный ландшафт - сносит горы, возводит на реках плотины и гидростанции, строит новые водохранилища, города.

Да и добыча полезных ископаемых - нефти, газа, каменного угля, строительных материалов - щебень, песок - влияет на сейсмоактивность. И в тех районах, где велика вероятность землетрясений, сейсмоактивность ещё больше усиливается. Своими непродуманными действиями человек провоцирует оползни, обвалы и землетрясения. Землетрясения, которые возникают в связи с деятельностью человека, называются техногенными .

Ещё один вид землетрясений происходит при участии человека. При подземных ядерных взрывах, когда проводятся испытания тектонического оружия, или при взрыве большого количества взрывчатых веществ, так же происходят колебания земной коры. Интенсивность таких толчков не очень велика, однако они могут спровоцировать землетрясение. Такие землетрясения называются искусственными .

Ещё бывают вулканические землетрясения и обвальные . Вулканические землетрясения возникают из- за высокого напряжения в недрах вулкана, причиной этих землетрясений являются вулканический газ и лава. Продолжительность таких землетрясений от нескольких недель до нескольких месяцев, они слабы и не представляют опасности для людей.
Обвальные землетрясения вызываются крупными оползнями и обвалами.

На нашей Земле землетрясения происходят ежедневно, около ста тысяч землетрясений в год фиксируются приборами. Этот неполный список катастрофических землетрясений произошедших на нашей планете наглядно показывает, какие потери несет человечество от землетрясений.

Катастрофические землетрясения, произошедшие за последние годы

1923 год - Япония-эпицентр около Токио, погибли около 150 тысяч человек.
1948 год-Туркмения, полностью разрушен Ашхабад, около ста тысяч погибших.
1970 год в Перу, оползень вызванный землетрясением погубил жизни 66 тысяч жителей города Юнгай.
1976год - Китай, разрушен город Тяншань,250 тысяч погибших.

1988год - Армения, разрушен город Спитак -25 тысяч человек погибли.
1990год - Иран, провинция Гилян,40 тысяч погибших.
1995год - остров Сахалин,2 тысячи человек погибли.
1999 год - Турция, города Стамбул и Измир-17 тысяч погибших.

1999 год-Тайвань, 2,5 тысячи человек погибли.
2001год - Индия, штат Гуджарат-20 тысяч погибших.
2003 год - Иран, разрушен город Бам, около 30 тысяч человек погибли.
2004 год-остров Суматра-землетрясение и цунами, вызванное землетрясение лишили жизни 228 тысяча человек.

2005 год – Пакистан, район Кашмир-76 тысячи человек погибших.
2006 год - остров Ява-5700 человек погибших.
2008 год - Китай, провинция Сычуань, погибших -87 тысяч человек.

2010 год - Гаити, погибли -220 тысяч человек.
2011 год -Япония - землетрясение и цунами, унесли жизни более 28 тысяч человек, взрывы на атомной станции Фукусима привели к экологической катастрофе.

Мощнейшие толчки разрушают инфраструктуры городов, здания, лишая нас жилья, приносят колоссальный ущерб жителям тех стран, где разыгралась стихия, но самое страшное и невосполнимое - это гибель миллионов людей. История хранит память о разрушенных городах, исчезнувших цивилизациях и какой бы страшной силой не обладала стихия, человек, пережив трагедию, восстанавливает своё жильё, строит новые города, возводит новые сады и возрождает поля, на которых выращивает себе пропитание.

Как вести себя при землетрясении

При первых толчках землетрясения человек испытывает страх, растерянность, ведь всё вокруг приходит в движение, качаются люстры, звенит посуда, открываются дверки шкафов, а иногда и падают предметы, земля уходит из- под ног. Многие впадают в панику, начинают метаться, другие наоборот медлят, замирают на месте.

Если вы находитесь на 1-2 этажах, первое, что вы должны сделать - это постараться как можно быстрее покинуть помещение и отойти на безопасное расстояние от зданий, постарайтесь найти открытое место, обратите внимание на линии электропередач, под ними нельзя находиться, при сильных толчках могут оборваться провода и можно получить удар током.

Если вы находитесь выше 2-го этажа или не успели выскочить на улицу, постарайтесь покинуть угловые комнаты. Лучше спрятаться под стол или под кровать, встать в проём внутренних дверей, в угол комнаты, но подальше от шкафов и окон, так как лопнувшие стёкла и предметы, находящиеся в шкафах, да и сами шкафы, холодильники при падении могут вас задеть и травмировать.

Если всё же решили покинуть квартиру, то будьте осторожны, не заходите в лифт, при сильных землетрясениях лифт может отключиться или обрушиться, так же не советуют бежать к лестницам. Лестничные марши могут быть повреждены вследствие подземного толчка, а толпа людей, хлынувшая к лестницам, увеличит на них нагрузку и лестницы могут обрушиться. Выходить на балконы так же опасно, они так же могут обрушиться. Не следует выпрыгивать с окон.

Если подземные толчки застали вас на улице, отойдите на открытое пространство, подальше от зданий, от линий электропередач, от деревьев.

Если находитесь в машине, остановитесь у обочины дороги, подальше от фонарей, деревьев, рекламных щитов. Не останавливайтесь в тоннелях, под проводами и мостами.

Если вы проживаете в сейсмоактивной зоне, и землетрясения периодически сотрясают ваши дома, то вы должны подготовить себя и своих родных к возможности возникновения более сильного землетрясения. Заранее определите самые безопасные зоны в вашей квартире, примите меры по укреплению своего жилья, научите детей, как вести себя, если во время подземных толчков дети находятся дома одни.

В техническом смысле землетрясение определяют как непредвиденное высвобождение энергии в толще земной коры, которое приводит к образованию сейсмических волн. Под землетрясениями также понимают подземные толчки или содрогание земной коры. Многие задаются вопросом, есть ли возможность предсказывать землетрясения, однако прежде чем ответить на этот вопрос, стоит уяснить следующее: землетрясения - полностью естественный процесс, который человечество на сегодняшний день контролировать не в силах.

Сегодня ученые лишь способны определить отдельные места на планете, где существует вероятность возникновения крупных землетрясений. Однако время, место и стопроцентную вероятность землетрясения современная наука на данный момент определить не способна. Возможно в будущем, у ученых будет возможность предсказывать землетрясения, как метеорологи могут предсказывать погоду, но это пока лишь только мечты и надежды на будущее.

Догадки и гипотезы

В распоряжении исследователей сейсмических явлений есть современное оборудование, которое позволяет строить определенные догадки относительно возможности возникновения землетрясения в той или иной точке планеты. Однако, это всего лишь догадки и гипотезы, и нет никакой гарантии, что они могут подтвердиться в реальности.

Анализируя историю землетрясений в том или ином регионе, ученые способны строить определенные гипотезы и высказывать предположения относительно возможности повторения подземных толчков в этом месте.

Обладая результатами исследований, ученые с помощью специального оборудования и современных технологий устанавливают точки нарастающего в подземной коре давления и определяют линии тектонических нарушений. Только после скрупулёзного анализа этих данных специалисты могут весьма приблизительно предположить возможность возникновения землетрясения в данной точке. Подобные предсказания очень и очень ненадежны.

Чего удалось добиться

Значительного прогресса ученые достигли в прогнозировании возникновения дополнительных подземных толчков, которые могут последовать после основного изначального землетрясения, подобные явления называются иногда афтершоками (от английского aftershock).

За последние годы очень многие из подобных прогнозов оказались верными на все сто процентов. Подобные прогнозы базируются, прежде всего, на глубоком и тщательном анализе и исследовании графиков и общих особенностей, следующих за первым землетрясением, повторных подземных толчков, при этом основой подобных исследований является изучение линий тектонического нарушения, выявленных во время или после первого землетрясения.

Безусловно, в исследовании землетрясений на сегодняшний день ученые значительно продвинулись по сравнению с положением в этой отрасли, которое наблюдалось несколько десятилетий назад. Развитие технологий и современных методов исследований возможно в скором времени поможет ученым продвинуться еще дальше.

Исследователи полагают, что ключевым звеном в теории изучения землетрясений и возможности их прогнозирования является четкое понимание взаимосвязей между магнитным и электрическим зарядами горных пород и возникновением землетрясения как явления.

Эксперты считают изучение электромагнитного заряда горных пород принципиально важным, так как было установлено, что за очень короткое время до землетрясений свойства электромагнитных полей в определенной степени изменяются. Вполне очевидно, что ключ к разгадке возникновения землетрясений и возможность их успешного прогнозирования лежит в подробном изучении электромагнитных полей и закономерностях их изменения. В этой области ученые продолжают вести исследования, но, к сожалению, на сегодняшний день предсказать возникновение землетрясения в той или иной точке планеты со значительной долей вероятности практически не возможно.

Добавив немного практических данных к вышеупомянутому ответу о взаимоотношениях Гутенберга-Рихтера, здесь приведен график совокупной вероятности землетрясений в конкретной провинции в Японии на основе наблюдаемых частот в течение многих сотен лет:

Взаимосвязь достоверно лог-линейна (в соответствии с G-R); если вы согласитесь, что отношения будут поддерживать более высокие величины, вы оцениваете вероятность события M10 в этом месте каждые 30 000 лет.

Чтобы получить оценку для «где угодно в мире», вам понадобятся кумулятивные данные для всех. Хорошим местом для начала является сайт USGS - у них есть удобный стол с данными с 1900 года .

Приняв эти данные и построив их на логарифмическом линейном графике, затем экстраполируя линейную подгонку, дается следующая диаграмма:

Это довольно страшно, потому что это говорит о том, что вероятность землетрясения M10 в любой точке мира составляет 1: 100 в любой конкретный год. Обратите внимание, что я построил данные для величиной x до x.9 в месте расположения x), который немного недооценивает ситуацию. Обратите также внимание на то, что в крайнем случае очень больших землетрясений (8 и выше) данные выглядят так, как будто они могут отклоняться от прямой линии, но не хватает данных, чтобы сделать какие-либо твердые выводы о форме.

Есть еще несколько оговорок. Во-первых, можно предположить, что модель может быть экстраполирована: конкретная ошибка не может быть сконструирована таким образом, чтобы хранить энергию, необходимую для события M10, поскольку она всегда будет выделять энергию до того, как она туда попадет (и там может быть эффектом «стресс-теней», в котором говорится, что после большого землетрясения вероятность еще одного крупного временно снижается, потому что стрессы были сняты, поэтому эту модель можно использовать только «в течение длительного периода» и делает не точно отражают риск землетрясения в ближайшие пять лет).

Тем не менее - один процент.

Величина 10 землетрясений действительно возможна, но очень маловероятна. Вы видите, что частота землетрясения определяется законом Гутенберга-Рихтера :

$$ N = 10 ^ {a-bM} $$

где $ N $ - число землетрясений $ \ ge M (величина) $ и $ a, b $ - константы. Как вы можете видеть, чем больше $ M $, тем меньше $ N $. $ a, b $ обычно решаются статистически, через наблюдательные данные и регрессию. Но по номиналу вы можете легко увидеть, что землетрясения большой величины становятся все менее и менее частыми на экспоненциальном уровне.

Что же такое землетрясение магнитудой 10 баллов? Моя догадка - зона субдукции, так как именно здесь происходят самые высокие землетрясения. Какая зона субдукции? Любое предположение так же хорошо, как и мое, Чили или Тонга, хотя важно также отметить, что величина землетрясения часто связана с размером ошибки: я не думаю, что существует ошибка, долгой/большой, чтобы генерировать $ M \ ge 10.0 $ землетрясение на Земле в настоящее время.

Возможны ли землетрясения магнитудой 10 баллов?

Идея «Мега-Квака» - землетрясение магнитудой 10 или больше - теоретически возможно, очень маловероятно. землетрясение величина частично основана на длине разломов - чем дольше ошибка, тем больше землетрясение. Простая истина заключается в том, что существуют нет известных неисправностей, способных генерировать величину 10 или больше «Мега-землетрясение» ()

Где землетрясения магнитудой 10 баллов наиболее вероятны?

Девять из десяти крупнейших землетрясений, которые произойдут в прошлом веке были события зоны субдукции. Это включает в себя Великий Чилийский 1960 Землетрясение, которое на М 9.5 было самым большим землетрясением, когда-либо зарегистрированным, землетрясение и цунами в Индийском океане в 2004 году, а также 2011 Tōhoku землетрясения и цунами. ()

Какова наиболее вероятная частота землетрясений магнитудой 10 баллов?

Если бы они были возможны, учитывая, что в письменной истории не записано ни одного слова, нет никакой возможности простить грехов без большой неопределенности. Исторические данные вводят в заблуждение. Объяснение см. в разделе: (1) " Это, вероятно, наблюдательный эффект, который довольно распространен в науках о Земле. « (2) " "

Насколько велики землетрясения магнитудой 10 баллов?

Очень большой. Чтобы понять, эта круговая диаграмма показывает, как общий сейсмический момент , выпущенный землетрясениями за период 1906 года -2005, с наибольшими индивидуальными землетрясениями (слева) и группами землетрясений (справа). Тонкая лента землетрясения в Сан-Франциско 1906 года также изображена для целей сравнения. M w обозначает величину землетрясения на масштабе момента времени .

CAPTION: Global seismic release from 1906 to 2005, the graph shows that almost 25% of the world earthquake energy in a century was concentrated in the Great Chilean Earthquake alone.

Это определенно возможно, хотя и не очень вероятно, как упоминалось выше. Необычно длинная зона субдукции, такая как траншея Перу-Чили, алеутская траншея или японо-камчатская впадина, должна была разрушить в целом , чтобы вызвать ее. Другими словами, это должно быть землетрясение, которое одновременно поражает Россию и Японию, или землетрясение, которое одновременно поражает Колумбию, Эквадор, Перу и Чили и т. Д.

Кроме того, землетрясение Moment Magnitude 10 не обязательно будет сильно отличаться с точки зрения того, как далеко отходят здания, скажем, от 8 или 9. Однако тряска будет продолжаться гораздо дольше - около 30 минут - и будет распространяться по гораздо большая площадь. И тогда, конечно, есть цунами, которые могут поражать землю , пока тряска все еще продолжается , что значительно увеличивает ущерб, который может вызвать землетрясение.

Надежда Гусева

Кандидат геолого-минералогических наук

Можно ли прогнозировать землетрясения

Предсказание землетрясений - сложная задача. Вертикальные и горизонтальные смещения блоков земной коры служат причиной глубинных землетрясений, которые могут достигать катастрофической силы. Поверхностные малоопасные землетрясения случаются из-за того, что поднимающийся по трещинам в земной коре магматический расплав, по мере продвижения, растягивает эти трещины. Проблема в том, что эти две связанные между собой, но разные причины землетрясений имеют сходные внешние проявления.

Национальный парк Тонгариро, Новая Зеландия

Wikimedia Commons

Тем не менее, команда ученых из Новой Зеландии сумела не только различить следы растяжений земной коры, вызванные магматическими и тектоническими процессами в зоне глубинного разлома Тонгариро, но и вычислить скорость растяжения, возникающего из-за одних и других процессов. Установлено, что в районе разлома Тонгариро магматические процессы играют второстепенную роль, а решающее влияние имеют тектонические процессы. Результаты исследования опубликованы в июльском номере бюллетеня Американского геологического общества и помогают уточнить риски возникновения опасных землетрясений в этом популярном у туристов парке, расположенном в 320 километрах от столицы Новой Зеландии - Веллингтона, а также в аналогичных структурах в других регионах Земли.

Грабены и рифты

Тонгариро - это новозеландский Йеллоустоун. Три «дымящиеся горы» - вулканы Руапеху (2797 метра), Нгаурухое (2291 метр) и Тонгариро (1968 метров), множество более мелких вулканических конусов, гейзеры, озера, окрашенные в голубые и изумрудные цвета, бурные горные реки вместе образуют живописный ландшафт национального парка Тонгариро. Эти ландшафты знакомы многим, потому что послужили естественными декорациями к фильму-трилогии Питера Джексона «Властелин Колец».

Кстати, происхождение этих красот непосредственно связано с особенностями геологического строения региона: с наличием параллельных разломов земной коры, сопровождающихся «проваливанием» расположенного между разломами фрагмента. Такая геологическая структура называется грабен. Геологическая структура, включающая несколько протяженных грабенов, называется рифт.

Рифтовые структуры планетарного масштаба проходят через срединные оси океанов и формируют срединно-океанические хребты. Крупные рифты служат границами тектонических плит, которые, подобно твердым сегментам, составляющим панцирь черепахи, образуют твердую оболочку Земли, ее кору.

Новая Зеландия образовалась там, где Тихоокеанская плита медленно погружается под Австралийскую плиту. Возникающие в таких зонах цепочки островов называют островными дугами. В планетарном масштабе зоны рифтов - это зоны растяжения, а зоны островных дуг - это зоны сжатия земной коры. Однако в региональном масштабе напряжения в земной коре не монотонны, и в каждой крупной зоне сжатия имеются локальные зоны растяжения. В качестве очень грубой аналогии таких локальных зон растяжения можно рассматривать возникновение усталостных трещин в металлических изделиях. Грабен Тонгориро является такой локальной зоной растяжения.

В Новой Зеландии, из-за ее положения в зоне активных геологических процессов планетарного масштаба, каждый год происходит около 20 тысяч землетрясений, примерно 200 из них оказываются сильными.

Магма или тектоника?

Прогноз землетрясений сложен. Разломы часто служат каналами, по которым магма движется с глубоких горизонтов к поверхности. Этот процесс также сопровождается локальным растяжением земной коры. При этом магма не всегда достигает земной поверхности, а в ряде случаев может остановиться на некоторой глубине и там кристаллизоваться, формируя длинное и узкое магматическое тело, именуемое дайка.

На поверхности растяжения земной коры, вызванные внедрением даек (растяжения магматической природы), часто морфологически неотличимы от растяжений, вызванных разрядкой напряжений, возникающих из-за движения блоков земной коры относительно друг друга (растяжений тектонической природы). Но для прогноза землетрясений критически важно различать эти два вида растяжений, потому что землетрясения, связанные с внедрением даек, приповерхностные и не приводят к катастрофическим последствиям, тогда как землетрясений тектонической природы могут наделать много бед.

Было ясно, что в Новозеландской рифтовой системе, и в частности в грабене Тонгориро, имеют место оба типа растяжений, но по поводу того, какой из них преобладает, существовали два взаимно противоречивых мнения.

Угроза катастрофических землетрясений

Исследование, предпринятое командой, включающей представителей геологической службы Новой Зеландии и университетов Окланда и Мэсси, было проведено для того, чтобы найти способ различить магматическое и тектоническое растяжения и уточнить риски возникновения сильных и катастрофических землетрясений в национальном парке Тонгариро.

Ученые использовали совокупность методов, включая методы относительной геохронологии для определения последовательности возникновения нарушений целостности фрагментов земной коры и анализ исторических записей о вулканических извержениях. Ключевым этапом исследования являлось численное моделирование параметров нарушений в земной коре, которые возникли бы в результате внедрения даек, и тщательного сопоставления между модельными и реально наблюдаемыми параметрами.

В результате исследования был сделан вывод, что земная кора в районе грабена Тонгориро растягивается на 5,8–7 мм в год из-за тектонических событий и на 0,4–1,6 мм в год вследствие извержений вулканов и внедрений даек. А это значит, что магматические процессы не являются главной причиной подвижек земной коры и строительные нормы должны учитывать возможность сильных и катастрофических землетрясений. А разработанная методика может быть использована для оценки вклада магматических процессов в движения земной коры в аналогичных структурах в других регионах Земли.