Игорь Шумейко
В декабре прошлого года к северу от Суматры «выстрелило» сразу несколько литосферных блоков.
Для начала напомним общепринятую сегодня парадигму тектоники литосферных плит (ассимилировавшую более раннюю гипотезу Альфреда Вегенера «дрейфа материков»). Основные геологические процессы на Земле определяются взаимодействием нескольких крупных литосферных плит с горизонтальными размерами порядка нескольких тысяч километров и толщиной около 100 км. Эти плиты перемещаются в горизонтальном направлении со скоростью несколько сантиметров в год, в первом приближении – как жесткие тела.
Подавляющее число сильных землетрясений, более 90%, возникает в местах перехода от океанов к континентам, в зонах субдукции, то есть там, где океанская плита пододвигается под континентальную окраину или островную дугу, а затем погружается в мантию Земли. Классические зоны субдукции – западные окраины Южной и Северной Америк, Алеутская островная дуга, Курило-Камчатская дуга, Японская и Филиппинская островные дуги, Зондская островная дуга, включающая Суматру. Сильные землетрясения возникают здесь из-за внезапного высвобождения упругой энергии, накопленной в результате трения литосферных плит.
Наряду с упомянутыми зонами конвергенции (схождения) плит существуют и зоны дивергенции (спрединга) литосферных плит, где они отодвигаются друг от друга, а возникающее между ними пространство заполняется магмой, при охлаждении образующей океаническую кору. В результате образуются новые океаны или окраинные моря. Так в течение последних 130 млн. лет возник современный Атлантический океан.
Средняя скорость конвергенции плит примерно 50 мм/год. В случае достаточно быстрой Индийской плиты, «подныривающей» под Суматру, – 65 мм/год. Другой рекордсмен в этой гонке – район Курило-Камчатской дуги, под которую еще быстрее погружается Тихоокеанская плита.
Как известно, Вегенера на его идею дрейфа материков натолкнул рисунок берегов Южной Америки и Африки, совпадающих как фрагменты пазла. Открытие доктора физико-математических наук, профессора, заместителя директора Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН Леопольда Лобковского, также имело зрительный прообраз.
Если всмотреться в границы упомянутых плит на карте дна Мирового океана, то вы увидите не строгие линии раскроя, но (продолжая образ) скорее – бахрому. То есть края материковых плит разрезаны на почти правильные лепестки, линии разломов перпендикулярны границе плиты. Впрочем, автору, Леопольду Лобковскому, больше пришелся по душе другой образ – клавиши. То есть на океаническую плиту наползает не крышка – но клавиатура рояля. Эти блоки-клавиши, хорошо различимые на картах, имеют ширину 100–150 км. Кажется, всего лишь еще один образ! Но┘
Главное, как мне кажется, в модели Лобковского – вычленение работающей единицы, блока, как бы выделение кванта «землетрясенческой» энергии. Не вся плита, площадью порою с четверть планеты – но малая часть ее, «полоска», блок шириной 100–150 км – истинный источник землетрясений и цунами. Разломы между этими гранитно-базальтовыми блоками: осколки, осадочные породы, – труха, сыпучая фракция между жесткими телами. Получается, что блоки накапливают упругую энергию изолированно. А когда скальная порода не выдерживает, в зоне наибольшего трения возникает срыв: передовая подводная часть блока «выстреливает» в область океана как упругая пружина. Такое смещение, примерно на 10 метров, создает мгновенный удар снизу по грандиозному объему воды. На поверхности океана возникает динамический «горб» высотой порядка 10 м и шириной около 100 км.
Но есть еще важная деталь. Тыловая часть зоны предельно напряженного состояния при «выстреле» часто испытывает погружение, и перед «горбом» возникает небольшая впадина. Огромная одиночная волна расходится в обе стороны, как это случилось 26 декабря 2004 года: к Суматре и в сторону Шри-Ланки. На той стороне, где впереди была водная впадина, цунами предшествовал отлив. Океан отступил на сотни метров, волна цунами пришла через 5 минут. А со стороны «горба» волна идет сразу, и отлив ей не предшествует. Эта схема действует практически во всех случаях возникновения цунами. Скорость распространения волны – 800 км/час в открытом океане.
«В декабре прошлого года к северу от Суматры «выстрелило» сразу несколько блоков, – рассказывает Леопольд Исаевич. – Этот «аккорд» вызвал образование огромного очага землетрясения и гигантского цунами. Блоки по разным причинам «срабатывают» вместе, особенно часто это бывает, когда субдукция не ортогональная, а косая. В этом случае «клавиши» не могут деформироваться независимо, так как они сжимаются еще и вдоль дуги, и если один блок «выстреливает», он увлекает за собой и все остальные. Это напоминает принцип домино, он и лежал в основе сильнейшего землетрясения с гипоцентром у северной оконечности о. Суматра; что явилось причиной возникновения 1300-километрового очага землетрясения с магнитудой больше 9».
На идеализированной схеме видно, что из 4 клавишных блоков один уже «разрядился» и отступает в сторону океана. Три других находятся в стадии накопления напряжений, движутся в обратном направлении. Совместная их разрядка – страшной силы природный аккорд. Математическое моделирование позволяет создать долгосрочный прогноз землетрясений и цунами. Речь идет о частоте примерно в 100–150 лет. В северной половине Зондской островной дуги вся накапливаемая здесь в течение примерно 150 лет конвергентная энергия мгновенно выделилась при землетрясении 26 декабря 2004 г. Теперь к северу от Суматры в этой части дуги возможны перераспределения напряжений, афтершоки, но подобной силы землетрясения здесь можно не опасаться еще 100–150 лет.
«Долгосрочный прогноз, на 100–150 лет, достаточно хорошо обоснован, – подчеркивает Леопольд Лобковский. – Например, в обозримом будущем произойдет крупное землетрясение в районе Токио, поскольку «Токийский блок» приближается к критическому состоянию. Мы не обращались напрямую к японскому правительству, но даем такой прогноз в вышедшей недавно (2004 г.) книге «Современные проблемы геотектоники и геодинамики» (авторы: Л.И. Лобковский, А.М. Никишин, В Е. Хаин). Мы, кстати, сделали в 1991 году своевременный и точный прогноз о критическом состоянии блока, включающего японский город Кобе, где в 1995 году произошло крупное землетрясение».
С позиций клавишной модели следующие катастрофические землетрясения и цунами ожидаются в районе центрального звена Курило-Камчатской островноцй дуги и в районе Каскадных гор на западном побережье США и Канады, что делает тему работ Лобковского значимой общенационально. База нашего Тихоокеанского флота, нефтегазовые проекты у Сахалина┘
В январе 2005 г. в Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН под председательством вице-президента Российской академии наук Николая Лаверова прошел расширенный ученый совет, где была признана огромная прогностическая ценность концепции Лобковского. Но, по-моему, самое важное и самое сложное ожидается в работе связки: научный прогноз – правительственное решение. Не только повышение точности предсказания (месяц, день, час) – но и система работ по прогнозам каждого уровня.
В 1952 году на Камчатку обрушилась волна цунами высотой 15 м, смывшая целиком город Северо-Курильск (погибло около 10 тыс. человек). После этого события в СССР была создана сеть оповещения о цунами.
Как свидетельствует расшифровка данных с американского спутника, пролетевшего по трассе через Индийский океан вскоре после катастрофы у о. Суматра, он «почувствовал» и зарегистрировал аномалию волн в океане. Должная реакция на это наблюдение дала бы заблаговременное оповещение о приближающемся цунами для многих населенных пунктов на побережьях Индии, Шри-Ланки, Африки, что значительно снизило бы число жертв катастрофы.
В настоящее время разворачивается большая международная программа по созданию современной сети прогноза и предупреждения о землетрясениях и цунами в Индийском океане. Для России абсолютно необходимо в срочном порядке развернуть детальные исследования и мониторинг в зоне огромной «сейсмической бреши», расположенной к югу от Северо-Курильска и к северу от о. Уруп. Именно там, согласно модели Лобковского, сильно сжатые клавишные блоки тихо и незаметно готовят природную катастрофу, подобную произошедшей в Индийском океане.
