Земля трясётся там, где не должна: мантия оказалась не пластилином, а пороховой бочкой

Землетрясения в мантии Земли долгое время считались редкостью или даже невозможным явлением. Однако новая глобальная карта показывает, что такие толчки происходят гораздо чаще и в самых разных регионах планеты. Это открытие меняет представления о том, как ведет себя средний слой Земли под континентами. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Ниже границы Мохо

Большинство землетрясений зарождается в земной коре — сравнительно хрупком внешнем слое планеты. Под ней проходит граница Мохоровичича, или Мохо, отделяющая кору от более горячей и вязкой мантии. Считалось, что в мантии породы ведут себя пластично и скорее "текут", чем ломаются, поэтому классические механизмы разломов там маловероятны.

Тем не менее сейсмологи уже фиксировали очаги на глубинах более 35 километров, что соответствует или превышает глубину Мохо в ряде регионов. Точная локализация таких землетрясений затруднена: их обычно невозможно почувствовать на поверхности, а толщина коры варьируется от места к месту.

Это оставляло пространство для сомнений — действительно ли толчки происходят в мантии или все же в глубокой коре, где идут сложные процессы перестройки.

Новый метод поиска

Геофизик Саймон Клемперер и его коллега Шици Ван из Стэнфордского университета предложили иной подход. Они использовали особенности распространения сдвиговых волн, которые по-разному ведут себя в коре и мантии. Анализируя задержки и характер этих волн, ученые смогли определить, произошел ли разрыв выше или ниже границы Мохо.

Сначала метод протестировали в Тибете, а затем распространили на глобальные данные. В новом исследовании ученые исключили зоны субдукции, где глубокие землетрясения объясняются погружением коровых плит в мантию. Вместо этого они сосредоточились на континентальных регионах, где механизм возникновения мантийных толчков оставался неясным.

"Мы считаем, что это убедительно доказывает наличие землетрясений под границей Мохоровичича во многих регионах мира", — сказал Клемперер.

География глубинных толчков

Результаты показали, что землетрясения в мантии распределены по планете значительно шире, чем ожидалось. Плотная полоса таких событий тянется от Альп до Гималаев — регионов активного горообразования, где сталкиваются континентальные плиты. Еще одна зона выявлена в Восточной Африке, где происходит растяжение и разлом континентальной коры.

Мантийные толчки также обнаружены под западной частью США и в районе залива Баффина в Канаде. Некоторые находки оказались неожиданными и дополнили представления о том, как устроены глубинные процессы в земной коре.

"Были регионы, где их раньше никто не находил, например, Берингово море", — рассказала Вера Шульте-Пелькум, геолог из Университета Колорадо в Боулдере, не участвовавшая в исследовании.

Что это значит для науки

Глобальный обзор открывает новые возможности для изучения процессов в мантии. Теперь исследователи могут точнее анализировать отдельные события, уточнять их глубину и выяснять механизмы разломов в условиях высоких температур и давлений. Это важно для понимания динамики литосферы и формирования горных систем.

Открытие показывает, что мантия не столь однородна и "пластична", как считалось ранее. В определенных условиях она способна генерировать разломы и высвобождать энергию, формируя землетрясения ниже привычной границы коры. Новая карта глубинных толчков помогает переосмыслить поведение внутренней структуры планеты и расширяет инструментарий современной сейсмологии.