Исследователи впервые обнаружили зону субдукции в процессе фрагментации под дном океана. Плита Хуан де Фука постепенно распадается, погружаясь под Северную Америку, а не разрушается сразу. Открытие, опубликованное в журнале Science Advances, предоставляет беспрецедентные доказательства того, как развиваются эти гигантские геологические системы, и может улучшить понимание учеными поведения землетрясений на северо-западе Тихого океана.
Исследовательские группы использовали передовые методы визуализации сейсмических отражений в сочетании с данными о землетрясениях, чтобы выявить активную фрагментацию плиты. Данные получены в ходе эксперимента по сейсмической визуализации Cascadia 2021 года (CASIE21), проведенного на борту корабля «Маркус Г. Лангсет». Исследователи из Климатической школы Колумбийского университета, в том числе Сюзанна Карботт и Анн Бесель, отправили звуковые волны на морское дно, используя 15-километровую сеть подводных датчиков.
Почему зоны субдукции деактивируются
Зоны субдукции перемещают континенты, вызывают сильные землетрясения, извержения вулканов и втягивают древнюю земную кору глубоко в мантию. Однако эти системы не могут существовать бесконечно. Если они продолжатся, континенты скопятся, океаны исчезнут, и большая часть геологической истории будет стерта. Ученые десятилетиями задавались вопросом, что заставляет эти процессы останавливаться.
Брэндон Шак, доцент Университета штата Луизиана и ведущий автор исследования, сравнил это явление с движущимся поездом. Запуск зоны субдукции требует огромных усилий, как если бы поезд толкали в гору. Однако в движении он действует как поезд, идущий на полной скорости, который невозможно остановить. Шак проводил исследование в качестве постдокторанта в Земной обсерватории Ламонт-Доэрти Колумбийского университета.
Постепенная фрагментация под Каскадией
Ответ появляется у побережья острова Ванкувер в регионе Каскадия. Там плиты Хуан де Фука и Эксплорер медленно скользят под Северо-Американскую плиту. Используя передовые методы визуализации и сейсмические данные, ученые наблюдали, как эта зона начала активно распадаться. Тарелка не просто тонет; он ломается в непрерывном процессе.
Сейсмические изображения работают как ультразвук недр Земли. Они выявили участки фрагментации плиты и создания сложных структур на большой глубине. Исследователи выявили несколько крупных разломов, в том числе крупный разлом, в результате которого плита опустилась примерно на три мили.
Основные характеристики наблюдаемой фрагментации:
- Разлом длиной 75 километров с переменной сейсмической активностью.
- Районы с частыми землетрясениями чередуются с зонами необычной сейсмической тишины.
- Участки отслаивания бляшек поэтапно с течением времени
- Создание меньших микроплит и новых тектонических границ.
Как ведет себя плита при разрушении
Шак объяснил, что вместо того, чтобы полностью погаснуть сразу, бляшка постепенно фрагментируется, образуя более мелкие микропластинки. Этот процесс напоминает поезд, медленно сходящий с рельсов, вагон за вагоном. Когда кусок откалывается полностью, землетрясения перестают вызываться, поскольку камни не держатся вместе. Эти бесшумные щели говорят о том, что части пластины уже отделились и трещина постепенно расширяется.
Сюзанна Карботт, ученый из Национальной лаборатории Ламонта, отметила, что исследователям давно известно, что субдукция может замедляться, когда более легкие части плиты достигают границы. Однако никогда не было столь четкой картины происходящего процесса. Новые открытия помогают лучше понять жизненный цикл тектонических плит, формирующих Землю.
Эпизодическое закрытие зон субдукции
Исследование показывает, что зоны субдукции не разрушаются одновременно. Вместо этого они прекращаются посредством эпизодического или частичного прекращения — процесса, при котором бляшка разрывается поэтапно, при этом различные участки со временем отпадают. Когда меньшие кусочки отламываются, большая пластина теряет силу, направляющую ее вниз.
В течение миллионов лет эта постепенная потеря импульса может привести к остановке всей системы субдукции. Этот процесс объясняет интригующие особенности, наблюдаемые в других земных регионах. Примеры включают фрагменты древних тектонических плит и модели вулканической активности, которые ранее не имели полного смысла для исследователей, такие как остатки древней плиты Фараллон, найденные у Нижней Калифорнии.
Последствия землетрясений в Тихом океане
Ученые сейчас исследуют, как эти недавно обнаруженные трещины могут повлиять на будущие землетрясения в регионе. Фундаментальный вопрос заключается в том, может ли разрыв большой силы распространиться через эти разломы или же трещины изменят способ распространения сейсмической энергии.
На данный момент результаты существенно не меняют общий риск в Каскадии. Этот регион по-прежнему способен вызывать землетрясения и цунами огромной силы. Включение этих новых деталей в модели улучшит понимание и моделирование сейсмических опасностей на северо-западе Тихого океана.