В феврале 1861 года землетрясение магнитудой 8,5 заставило содрогнуться землю острова Суматра и подняло стену воды, которая стёрла с лица Земли прибрежные деревеньки, погубив жизни нескольких тысяч людей. Современные исследования показали, что на самом деле эта катастрофа не была изолированным событием, но финалом самого длительного медленного землетрясения в истории, продолжавшегося примерно 32 года.
Так называемые медленные землетрясения известны науке относительно недавно. Как правило, подобные явления происходят в участках медленного скольжения в зонах разломов, где относительно стабильные участки литосферных плит контактируют с чрезвычайно сейсмоактивными участками. Медленное землетрясение может продолжаться от пары дней до нескольких лет. Описанное же учёными из Наньянского технологического университета в Сингапуре событие растянулось на невероятные 32 года и завершилось мощным динамическим срывом в феврале 1861 года. Изучение подобных катаклизмов открывает совершенно новую и неизведанную грань внутренних волнений нашей планеты и их смертельно опасных последствий.
Как и «скоростные» землетрясения, их медленные собратья извергают энергетический потенциал напряжения, скопившийся при движении тектонических плит. Однако это происходит не в виде единичного мощного взрыва, а постепенно. Несмотря на спокойную природу таких землетрясений, последовательные сдвиги слоёв земной коры способны нагружать и деформировать примыкающие к затронутому разлому зоны, что повышает риск более крупного и мощного землетрясения.
История в кораллах
Некоторые кораллы, например, из семейства Поритов, растут вширь и ввысь, останавливаясь у поверхности воды. Если уровень воды в водоёме повышается, коралл стремительно осваивает новые сантиметры, но в случае обратного сценария оказавшаяся над водой часть колонии отмирает. По словам Эммы Хилл, геодезиста из Наньянского технологического университета, скелеты кораллов служат своего рода природным датчиком приливов и отливов. Благодаря их многослойности учёные могут изучать историю колебания уровня воды как по годичным кольцам деревьев. Изменения уровня воды в Мировом океане могут происходить вследствие множества факторов. К примеру, в случае климатических катаклизмов сдвиги уровня происходят относительно плавно. У западного побережья Суматры исследователи обнаружили скелеты древних кораллов, которые многократно переживали гораздо более резкую смену условий, отражающую многовековую борьбу тектонических плит.
Острова Индонезии находятся над зоной субдукции, в которой Австралийская плита погружается под Зондскую. При столкновении литосферных плит одна из них подвигается под другую, заламывая её край. Как следствие, в зоне разлома обе плиты уходят глубже под воду, но по достижении критического предела происходит резкий срыв верхней плиты, который сопровождается землетрясением и взбросом края со стороны столкновения.
Землетрясение 1861 года, а затем и более поздние аналогичные катаклизмы заставили прибрежные территории резко подняться. В итоге коралловые рифы со всей экосистемой оказались над поверхностью воды. Подобную картину учёные наблюдали после землетрясения 2005 года с магнитудой 8,7: все обитатели рифа – морские ежи, моллюски, крабы и неудачливые рыбы в одно мгновение оказались на суше и погибли. Один из авторов исследования геолог Арон Мельтцер принимал участие в изучении рифов в 2005 году, но спустя годы он решил вернуться к кораллам, чтобы «копнуть» глубже и узнать о событиях XIX века.
Исследование кораллов показало, что по состоянию на начало XIX века дно океана у острова Симёлуэ, лежащего в 150 км к западу от Суматры, стабильно углублялось на 2±2 мм в год. Однако в 1829 году темп резко ускорился, и вплоть до 1861 года плита в основании дна уходила вглубь на 10 мм в год. В 2016 году учёные учли данные анализа кораллов в моделировании физики поведения зоны субдукции и окружающей разлом жидкости. Таким образом геологи пришли к выводу, что стремительное ускорение погружения одной из плит спровоцировало высвобождение энергии напряжения, которое ознаменовало собой начало самого длительного медленного землетрясения в истории.
Особенное землетрясение
Международное научное сообщество признало факт существования медленных землетрясений лишь в конце 1990-х годов, когда подобные явление впервые зафиксировали у берегов Тихоокеанского Северо-Запада США и вблизи японского региона Нанкайдо. Постепенное высвобождение энергии таких тектонических событий провоцирует едва заметные изменения на поверхности Земли, потому их удалось идентифицировать только после появления достаточно совершенных GPS-технологий. С тех пор аналогичные явления были обнаружены во многих зонах столкновения литосферных плит у берегов Новой Зеландии, Коста-Рики, Аляски и т. д. Оказалось, что точки медленного скольжения фрагментов земной коры, провоцирующие низкочастотные землетрясения, встречаются не так уж и редко, но в каждом месте сейсмическая активность обретает индивидуальный характер. К примеру, в Каскадии (зоне субдукции, тянущейся вдоль Западного побережья Северной Америки) медленные землетрясения повторяются примерно каждые 14 месяцев, а у берегов Нанкайдо они проявляются и того чаще – каждые 3-6 месяцев. В обоих случаях длительное землетрясение сопровождается множеством треморов – коротких и слабых землетрясений.
За годы исследования данного явления учёные также обнаружили, что медленные землетрясения могут продолжаться невообразимо долго. К примеру, на стыке XX и XXI веков сейсмологи отслеживал на территории Аляски серию тихих, но продолжительных толчков, которые прекратились лишь спустя 9 лет в 2004 году. 32-летнее землетрясение у берегов Суматры и вовсе перевернуло представления исследователей о временных рамках сейсмических событий. Эксперты уверены, что и 32 года – вовсе не предел, и им ещё предстоит зафиксировать наиболее длительные землетрясения, поскольку тщательное наблюдение за зонами субдукции продолжается всего пару десятилетий – крошечный отрезок времени в контексте истории геологии Земли.
Риск мегаземлетрясений
Учёные подчёркивают важность изучения медленных землетрясений, поскольку даже за недолгую историю наблюдения подобных явлений многие из них становились предвестниками невероятно мощных толчков. Более того, некоторые динамические срывы медленного скольжения приводили к стихийным бедствиям исторического масштаба. Например, подводное землетрясение в Индийском океане 2004 года (магнитуда 9,1 – 9,3), Великое восточно-японское землетрясение 2011 года (9,0 – 9,1) или землетрясение в Икеке, Чили в 2014 году (8,2).
К сожалению, по сей день задача идентификации медленных землетрясений остаётся трудновыполнимой, особенно когда затронутая часть разлома находится под водой, и спутники не могут отследить едва заметных изменений ландшафта. На дне океана традиционные GPS-датчики использовать нецелесообразно, поскольку водная среда практически не пропускает электромагнитные волны, используемые системой глобального позиционирования. Увы, немногие зоны субдукции могут похвастаться природными маркерами изменений уровня воды вроде коралловых рифов у берегов Индонезии. По словам исследователей, инструменты для проведения необходимых измерений существуют, однако они, как правило, дороги в эксплуатации. Впрочем, учёные надеются, что уже в скором времени им удастся использовать для измерения степени напряжения сейсмически активных участков литосферы оптоволоконные датчики.
Один из авторов исследования Ришав Маллик утверждает, что в настоящее время тема медленных землетрясений нуждается в более пристальном внимании, поскольку данные наблюдений за сейсмически активными зонами вблизи Индонезии демонстрируют весьма веские основания для беспокойства. За последние несколько лет темпы углубления южных регионов, в частности, острова Энгано, заметно ускорились. Несмотря на скромное количество информации, есть все причины предполагать, что прямо сейчас вблизи острова происходит медленное землетрясение, которое рискует оборваться мощным и сокрушительным подземным толчком.
