Геодинамика Анатолии: как взаимодействие плит провоцирует землетрясения в Турции
Сотрудница Новосибирского государственного университета изучила движение литосферных плит в районе Анталийского побережья на юге Турции и выявила новые свидетельства процесса деламинации — отслоения части литосферы от коры и ее погружения в мантию. Последствия деламинации могут приводить к геодинамическим изменениям на поверхности, включая подъем рельефа (рост гор), проявление вулканической активности, появление землетрясений, а также тектонических разломов. Результаты исследования опубликованы в журнале Tectonophysics.
Анатолия — тектоническая плита, бóльшую часть которой занимает территория Турции. Анатолия активно взаимодействует с окружающими ее плитами, что приводит к возникновению мощнейших землетрясений, которые регулярно сотрясают территорию Турции, угрожая инфраструктуре и людям. Например, разрушительные землетрясения, произошедшие 6 февраля 2023 года, в юго-восточной Турции и северо-западной Сирии привели к гибели более 50 000 человек и нанесли значительный экономический ущерб. Механизмы, управляющие взаимодействиями плит, всё еще во многом остаются загадкой. Ключ к пониманию глубинных процессов — карта неоднородностей земной коры и верхней мантии. Получить ее позволяют методы геофизики, и один из самых эффективных — сейсмическая томография. Этот аналог компьютерной томографии для Земли использует сейсмические волны от землетрясений, чтобы создать трехмерные изображения недр. Опираясь на модели сейсмической томографии, ученые могут выдвинуть гипотезы о геодинамических сценариях эволюции Земли и лучше оценивать сейсмические риски по всему миру.
Катализатором тектонических и геодинамических изменений в районе Анталийского побережья Анатолии ученые называют Африканскую плиту — одну из семи крупнейших литосферных плит Земли. По мере своего движения на север она глубоко погружается под Кипр и Анатолию — этот процесс называется субдукцией, которая в итоге приводит к высокой сейсмической активности. Процесс столкновения схожих по толщине и геохимическому составу плит называют коллизией, которая приводит к образованию гор и разломов. В совокупности эти процессы считаются основной причиной землетрясений, в частности на Анталийском побережье.
«Наше исследование основано на методе сейсмической томографии. Сеть сейсмических станций, расположенных в Турции, фиксирует время прихода сейсмических волн, источниками которых служат землетрясения. Зная место сейсмического события и скорость распространения волн, мы смогли воссоздать скоростную модель до 120 километров вглубь земли. Из-за активного взаимодействия тектонических плит Анатолия обладает высокой сейсмичностью. Мощная и древняя Евразийская плита, расположенная севернее Анатолии, выступает в роли упора: она не позволяет двигаться на север Аравийской и Африканской плитам, которые, в свою очередь, оказывают прессинг на Анатолийскую плиту, выдавливая ее на запад. Граница между западной и центральной частями Анатолийской плиты проходит по углу Испарты (регион на юго-западе Турции. — Прим. ред.), который испытывает растяжение. Именно под углом Испарты прослеживается низкоскоростная аномалия сейсмических волн, что характерно для зоны растяжения», — рассказала старший научный сотрудник лаборатории обработки и анализа сейсмических данных НГУ кандидат геолого-минералогических наук Ирина Викторовна Медведь.
Деламинация — это гипотетический процесс, при котором тяжелая нижняя часть литосферы отрывается от более легкой континентальной коры и тонет в глубине мантии. Хотя эту идею предложили еще в 1980-х годах, ее долго ставили под сомнение. Ученые утверждали, что континентальные плиты, сталкиваясь, являются слишком легкими и плавучими, чтобы их часть могла погружаться таким образом.
Однако сегодня набирает силу гипотеза, согласно которой при столкновении двух тектонических плит в нижней части коры происходят изменения, приводящие к погружению плит на глубину. При этом освободившееся место погруженных в мантию частей плит занимает материал горячей астеносферы. Оказываясь вблизи земной коры, астеносфера прогревает ее нижнюю часть. Это проявляется в виде аномалий на моделях сейсмической томографии.
«Описания природы глубинных процессов Земли формулируются в виде гипотез, так как методы их изучения имеют большую степень неопределенности. Для изучения глубинного строения Земли применяются геофизические методы, но на сегодняшний день они еще не обладают высоким качеством и точностью. Существующие геофизические инструменты позволяют приблизительно выстроить картину глубинных неоднородностей, которая на базовом уровне дает понимание о глубинных взаимодействиях. Описание процесса деламинции существует также на уровне гипотезы, но полученные в нашем исследовании модели позволяют утверждать в пользу его существования», — отметила Ирина Медведь.
Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.
Автор: Кирилл Сергеевич
Разместила: Наталья Сафронова