Исследование опубликовано в авторитетном журнале Science. В научной работе участвовали специалисты из Техасского университета в Остине, Чешской академии наук, Центра геонаук Гельмгольца и университета Рома Тре. Авторы проекта проанализировали масштабные изменения, происходившие глубоко под земной корой на огромном расстоянии друг от друга.
Двойная субдукция у берегов Японии
Сян Хэ, аспирант Техасского университета и один из авторов работы, пояснил суть масштабных тектонических сдвигов. В западной части Тихого океана существовала единственная зона субдукции, но со временем там сформировалась вторая. Субдукция представляет собой процесс, при котором две тектонические плиты сталкиваются, и одна из них уходит под другую. Когда такие процессы происходят одновременно и начинают влиять друг на друга, исследователи говорят о двойной зоне субдукции. Основные события разворачивались в районе современной Японии, где плиты приходили в движение из-за особенностей двойной субдукции.
Компьютерное моделирование показало, что эти тектонические процессы породили дополнительное напряжение растяжения в плитах возле Нижней Калифорнии. Давление приводит к истончению земной коры и образованию новых линий разломов. Сян Хэ руководил численным моделированием и отметил, что ученых поразило отчетливое проявление роста напряжения на огромном расстоянии от западной части Тихого океана. В других регионах планеты подобных резких изменений не наблюдалось.
Трехмерное моделирование земной коры
Исследователи сопоставили сценарии с одной и двумя зонами субдукции с помощью трехмерной физической модели. Они применили открытое программное обеспечение ASPECT, которое позволяет детально просчитывать поведение литосферы. Ученые учли актуальные данные о геометрии плит, аномалиях в мантии и структуре земной коры, чтобы вычислить скорость движения плит и возникающие нагрузки.
Калифорнийский залив начал бы открываться из-за региональных слабостей литосферы. Однако двойная субдукция рядом с Японией ускорила этот тектонический процесс примерно на тридцать — восемьдесят миллионов лет. Торстен Беккер, соавтор исследования и профессор Техасского университета, пояснил механику движения. Если тянут сразу две погружающиеся плиты, ведомая плита движется не в два раза быстрее, а примерно в 1,7 раза.
Перспективы прогнозирования землетрясений
Авторы работы надеются, что созданную ими модель можно будет использовать в качестве справочного материала. Она поможет прогнозировать поведение плит в сложных уголках планеты, которые подвержены землетрясениям. Похожие процессы сегодня можно наблюдать в Восточной Африке. Там континент медленно раскалывается, что сопровождается землетрясениями и активными извержениями вулканов.
Новое исследование позволяет гораздо точнее моделировать глобальные взаимодействия плит и их прямую связь с эволюцией зон субдукции. Торстен Беккер подчеркнул, что ученые должны учитывать эти глобальные драйверы. Если Африка столкнется с дополнительными нагрузками, этот импульс способен полностью реорганизовать текущий рифт. Команда исследователей планирует использовать суперкомпьютеры для изучения сложных глобальных эффектов с переходом на региональный уровень. Полученные данные помогут лучше понимать эволюцию границ плит с точки зрения природных опасностей.