Земля разрывается под Тихим океаном: ученые впервые засняли гибель тектонической плиты

Ученые зафиксировали, как массивная тектоническая плита медленно разрывает себя на части. Источник: AI/ScienceDaily.com

Ученые впервые отчетливо зафиксировали, как зона субдукции — место, где одна тектоническая плита погружается под другую, — разрушается. Эти зоны ответственны за самые мощные геологические события на Земле. Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, дает редкую возможность увидеть эволюцию этих гигантских систем и поднимает новые вопросы о рисках землетрясений на Тихоокеанском Северо-Западе.

Зоны субдукции формируют планету драматическим образом: они двигают континенты, вызывают мощные землетрясения и извержения вулканов, затягивая старую кору в мантию Земли. Однако, несмотря на свою колоссальную силу, они не вечны.

Почему зоны субдукции в конечном итоге отмирают

Если бы зоны субдукции существовали бесконечно, континенты продолжали бы нагромождаться, океаны исчезли бы, а большая часть геологической истории Земли была бы стерта. Ученые давно задавались вопросом, что заставляет эти системы останавливаться.

«Запустить зону субдукции — все равно что толкать поезд в гору: это требует огромных усилий, — объяснил Брэндон Шак, доцент Университета штата Луизиана и ведущий автор исследования. — Но как только она начинает двигаться, это похоже на поезд, несущийся под гору, который невозможно остановить. Чтобы завершить это, требуется нечто драматическое — по сути, крушение поезда». Шак проводил исследование, будучи постдокторантом в Обсерватории Земли Ламонт-Доэрти, входящей в состав Колумбийской климатической школы.

Каскадия показывает разрывающуюся тектоническую плиту

Ответ, по-видимому, находится у побережья острова Ванкувер, в регионе Каскадия. Здесь плиты Хуан-де-Фука и Эксплорер медленно скользят под Северо-Американскую плиту. Используя передовые методы визуализации и данные о землетрясениях, ученые увидели, что эта зона субдукции начинает распадаться.

Команда полагалась на сейсмическую рефлексионную томографию, которая работает как УЗИ земных недр, в сочетании с подробными записями землетрясений. Вместе эти инструменты показали плиту, которая не просто погружается, а активно разрывается.

Внутри эксперимента CASIE21 2021 года

Данные были получены в ходе Каскадного сейсмического эксперимента 2021 года (CASIE21), проведенного на борту исследовательского судна Marcus G. Langseth. Под руководством ученого Ламонта Сюзанн Карботт и соавтора Анны Бесель команда посылала звуковые волны в морское дно и улавливала их эхо с помощью 15-километровой гирлянды подводных датчиков.

Этот метод позволил получить детальные изображения разломов и трещин глубоко под океанским дном. Эти изображения четко показывают, что участки плиты разрываются.

«Это первый случай, когда мы получили четкую картину зоны субдукции, застигнутой в процессе умирания, — сказал Шак. — Вместо того чтобы отключиться разом, плита разрывается на части, создавая более мелкие микроплиты и новые границы. Так что вместо большого крушения поезда это похоже на то, как поезд медленно сходит с рельсов, вагон за вагоном».

Карботт отметила, что ученые давно знали, что субдукция может замедляться или останавливаться, когда более легкие части плиты достигают границы. «Но раньше у нас не было такой четкой картины этого процесса в действии, — говорит она. — Эти новые открытия помогают нам лучше понять жизненный цикл тектонических плит, формирующих Землю».

Гигантские разломы и «тихие» зоны

Исследователи выявили несколько крупных разрывов, прорезающих плиту Хуан-де-Фука, включая один крупный разлом, где плита опустилась примерно на пять километров. «Существует очень большой разлом, который активно ломает [субдуцирующую] плиту, — объяснил Шак. — Он еще не оторван на 100%, но уже близок к этому».

Данные о землетрясениях подтверждают эту картину. Вдоль 75-километрового разрыва одни участки все еще производят землетрясения, в то время как другие необычно тихи. «Как только кусок полностью отрывается, он перестает производить землетрясения, потому что породы больше не скреплены друг с другом», — сказал он. Эти «тихие» промежутки позволяют предположить, что части плиты уже отделились и разрыв постепенно расширяется.

Медленный, поэтапный распад

Исследование показывает, что зоны субдукции не отмирают все сразу. Вместо этого они останавливаются в процессе, известном как «эпизодическое» или «поэтапное» завершение. Плита разрывается на стадиях, причем разные участки отламываются с течением времени.

По мере отделения более мелких фрагментов большая плита теряет силу, тянущую ее вниз. В течение миллионов лет эта постепенная потеря импульса может привести к полной остановке всей системы субдукции.

Ключи к геологическому прошлому Земли

Этот поэтапный распад помогает объяснить загадочные особенности, наблюдаемые в других местах на Земле. В некоторых регионах ученые находили фрагменты древних тектонических плит и всплески вулканической активности, которые ранее не находили полного объяснения.

Один из примеров находится у побережья Нижней Калифорнии, где остатки древней плиты Фараллон сохранились в виде окаменевших микроплит. В течение многих лет исследователи подозревали, что эти фрагменты связаны с умирающими зонами субдукции, но точный процесс был неясен. Новые наблюдения из Каскадии позволяют предположить, что эти древние плиты, вероятно, разрушались таким же постепенным образом.

Что это значит для землетрясений в Каскадии

Ученые сейчас изучают, как эти недавно обнаруженные разрывы могут повлиять на будущие землетрясения. Ключевой вопрос заключается в том, может ли крупный разрыв распространиться через эти разломы или же трещины могут изменить то, как распространяется сейсмическая энергия.

На данный момент эти находки существенно не меняют общую оценку рисков в регионе Каскадия. Эта зона по-прежнему способна вызывать очень сильные землетрясения и цунами. Однако включение этих новых деталей в модели позволит исследователям лучше понимать и моделировать сейсмические опасности на Тихоокеанском Северо-Западе.

Источники: sciencedaily.com

Материалы предоставлены Колумбийской климатической школой.

Brandon Shuck, Brian Boston, Suzanne M. Carbotte, Shuoshuo Han, Anne Bécel, Nathaniel C. Miller, J. Pablo Canales, Jesse Hutchinson, Reid Merrill, Jeffrey Beeson, Pinar Gurun, Geena Littel, Mladen R. Nedimović, Genevieve Savard, Harold Tobin. Slab tearing and segmented subduction termination driven by transform tectonics. Science Advances, 2025; 11 (39) DOI: 10.1126/sciadv.ady8347