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.

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

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.