Ученые из Стэнфордского университета составили первую в мире карту необычного типа землетрясений – тех, что происходят глубоко в мантии Земли, а не в ее привычной для таких событий коре. Мантия представляет собой слой, расположенный между тонкой внешней корой планеты и ее расплавленным ядром. Составляя карту этих редких явлений, исследователи надеются лучше понять их природу и получить ключ к разгадке механизмов зарождения всех землетрясений.
Результаты исследования, опубликованные в журнале «Science», показывают, что континентальные мантийные землетрясения происходят по всему миру, но имеют тенденцию концентрироваться в определенных регионах. Значительные скопления наблюдаются под Гималаями в Южной Азии и в районе Берингова пролива, к югу от Полярного круга. Изучение этих глубинных толчков может дать новые сведения о границе коры и мантии, а также о поведении верхней мантии, которая порождает вулканическую магму и участвует в движении тектонических плит.
«До этого исследования у нас не было четкого глобального представления о том, сколько на самом деле происходит континентальных мантийных землетрясений и где именно, – говорит ведущий автор исследования Шици (Аксель) Ван. – С помощью этого нового набора данных мы можем начать изучать различные способы зарождения этих редких мантийных землетрясений». Хотя эти толчки происходят слишком глубоко, чтобы вызвать значительные разрушения на поверхности, они дают ценную информацию о формировании сейсмической активности и могут улучшить понимание более распространенных и опасных приповерхностных землетрясений.
Земная кора относительно холодна и хрупка. Мантия же, напротив, представляет собой толстый слой горячей плотной породы, которая простирается на глубину почти 3000 километров и ведет себя скорее как вязкая, медленно текущая масса. Разделительная линия между корой и мантией называется границей Мохоровичича, или «Мохо». Долгое время ученые сомневались, что в более горячей и пластичной мантии вообще могут возникать сильные землетрясения. Однако за последнее десятилетие данные сейсмических приборов убедили многих исследователей, что редкие толчки действительно зарождаются в мантии, хоть и происходят примерно в 100 раз реже коровых.
Чтобы надежно отличать мантийные землетрясения от коровых, Ван и его руководитель, профессор геофизики Саймон Клемперер, разработали метод, основанный на сравнении двух типов сейсмических волн. Один тип, волны Sn, распространяется вдоль верхней части мантии. Другой, волны Lg, состоит из высокочастотных колебаний, эффективно проходящих через кору. Измеряя соотношение между этими двумя типами волн, исследователи могут точно определить, зародилось ли землетрясение в коре или в мантии. «Наш подход полностью меняет правила игры, потому что теперь можно идентифицировать мантийное землетрясение исключительно на основе волновых форм», – отмечает Ван.
Проанализировав данные сейсмических станций по всему миру с учетом такой информации, как толщина коры, команда изучила более 46 000 землетрясений. Из них удалось выделить 459 континентальных мантийных землетрясений, произошедших с 1990 года. Исследователи предупреждают, что эта цифра, вероятно, занижена. Расширение сетей сейсмического мониторинга, особенно в отдаленных регионах, таких как Тибетское нагорье, скорее всего, выявит больше глубинных толчков.
Теперь, имея надежный способ обнаружения и растущий каталог подтвержденных мантийных землетрясений, команда планирует выяснить, что именно вызывает эти редкие события. Некоторые из них могут быть афтершоками, вызванными сейсмическими волнами от землетрясений в коре. Другие могут быть связаны с тепловой конвекцией в мантии, которая «перерабатывает» погруженные в нее участки земной коры. «Континентальные мантийные землетрясения могут быть частью взаимосвязанного сейсмического цикла, охватывающего как кору, так и верхнюю мантию, – заключает Ван. – Мы хотим понять, как эти слои нашего мира функционируют как единая система».
