11 марта 2011 года под морским дном у Японии произошло землетрясение магнитудой 9 баллов – сильнейшее за последние десятилетия и четвертое в мире с начала учета. Оно породило серию волн, которые местами достигли необычайной высоты в 40 метров. Волны разрушили большую часть густонаселенного побережья Японии, вызвали плавление трех ядерных реакторов и привели к гибели около 20 000 человек. Истинная первопричина ужасающей мощи цунами раскрывается в исследовании, опубликованном в журнале Nature Geoscience.
Казалось бы, очевидная причина цунами: землетрясение произошло в зоне субдукции, где тектоническая плита, лежащая под Тихим океаном, сдвинулась под континентальную плиту. Плиты были прижаты друг к другу на протяжении веков, и давление нарастало. В итоге сотни квадратных километров морского дна внезапно сдвинулись примерно на 50 метров в сторону и на 10 метров вверх. Смещение отразилось на поверхности океана, спровоцировав волны. Когда они приблизились к мелким прибрежным водам, их энергия сконцентрировалась, и они выросли в высоте. Остальное уже история.
Но ученые вскоре поняли, что что-то не складывается. Размеры цунами имеют тенденцию отражать предсказуемые масштабы землетрясений. Но этот сдвиг произвел волны в три или четыре раза больше ожидаемых. Всего несколько месяцев спустя японские ученые обнаружили еще одно, весьма необычное «нарушение» примерно в 50 километрах от берега. По их мнению, именно на нем лежит вина в усилении цунами. Но, как именно это произошло, до сих пор оставалось загадкой. Только теперь геофизическое исследование находит ответ и, возможно, дает понимание, какие еще регионы подвержены риску мощнейших цунами.
Авторы статьи, базирующиеся в Обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета (США), изучили широкий спектр данных, собранных другими учеными до землетрясения и после него, включая топографические карты морского дна, анализ донных отложений из подводных скважин и записи сейсмических толчков.
«Необычная проблема, о которой идет речь, – это так называемое разрывное нарушение земной коры», – сообщают исследователи.
Вслед за землетрясением область вокруг разрывного нарушения сдвинулась примерно на 60 метров в сторону моря, и там можно было увидеть серию обвалов высотой от 3 до 5 метров, что указывает на внезапный мощный разрыв. Территория вокруг него также была теплее, чем окружающее морское дно, что указывало на трение в результате недавнего движения. По мнению геофизиков, именно разрыв коры после землетрясения в разы увеличил силу цунами.
Разрывные нарушения на самом деле распространены вокруг зон субдукции, но только у океанических плит, а не у континентальных, где был обнаружен этот разрыв.
«Как он возник? И могут ли такие признаки опасных цунами скрываться в других частях света?» – задавались вопросами авторы исследования. Они полагают, что ответ заключается в постепенном уменьшении угла, под которым океаническая плита погружается под континент.
Давным-давно океаническая плита опускалась под более крутым углом, не нарушая морского дна на континентальной плите. Затем, около 4 или 5 миллионов лет назад, угол субдукции начал уменьшаться. В результате океаническая плита начала оказывать давление на отложения на континентальной плите, что собрало их в огромный, тонкий горб между границей плит и береговой линией Японии. Рано или поздно он должен был треснуть, и это, вероятно, то, что произошло в момент мощнейшего землетрясения.
Текущее исследование, как и предыдущие, лежащие в его основе, имеют глобальные последствия.
«Если мы сможем заранее определить, движется ли угол субдукции вверх или вниз, и посмотреть, подвергаются ли отложения такой же деформации, мы установим регионы, где присутствует этот вид риска. Кандидатами на такое расследование могут быть районы у Никарагуа, Аляски, Явы и другие регионы в зонах землетрясений Тихоокеанского огненного кольца. Это области, которые важны для миллионов людей», – заключил геофизик и соавтор исследования Роджер Бак из Обсерватории Земли Ламонт-Доэрти.
