Почему землетрясения провоцируют появление цунами? Какие физические процессы запускают формирование таких волн? Есть ли зависимость между силой землетрясения и высотой возникающего цунами? Отвечает заместитель директора по научной работе Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН доктор геолого-минералогических наук Сергей Захарович Смирнов.
Фото Дианы Хомяковой
– Конечно же, между землетрясением и цунами связь прямая. Особенно, если мы имеем в виду то, что совсем недавно произошло в районе Южной Камчатки и Северных Курил. Дело в том, что часть Северо-Американской плиты (как это ни странно звучит, но Камчатка принадлежит именно Северо-Американской, а не Евразийской плите), под которую на северо-западе ныряет Тихоокеанская плита, стыкуется с ней глубоко под водой. Вдоль этого контакта поверхность дна океана представляет собой глубоководный Курило-Камчатский желоб. Поэтому любое сотрясение, которое будет испытывать земная твердь, неизбежно передастся в толщу воды и пойдет по ней волной. На поверхности воды эта волна и станет тем самым цунами.
Можно легко промоделировать этот процесс дома в ванной. Для этого надо взять гибкую пластину (пластик или металл), поместить под воду и согнуть ее так, чтобы изгибом она смотрела в сторону водной поверхности. Потом один конец опустить. Пластина выпрямится, а на поверхности возникнет водяной бугор, от которого в стороны пойдут волны. Так всё и происходит.
Тектонические плиты — это очень тяжелые сооружения. На границах они перемещаются относительно друг друга и трутся. Представьте себе, как будут тереться две гигантские каменные глыбы, продвигаясь друг около друга. В районе Камчатки одна такая глыба, тяжелая Тихоокеанская плита, погружается под другую — легкую Северо-Американскую. Иногда глыбы как бы цепляются друг за друга в одном месте и замирают в геологическом смысле ненадолго, например лет на 70, как в нашем случае. Однако движение плит не прекращается, оно идет примерно с постоянной скоростью, поэтому вокруг места зацепления начинают накапливаться напряжения — как будто сжимается или сгибается гибкая пластина. В один момент зацеп не выдерживает и отпускает задержавшийся фрагмент. Плита, чтобы высвободить накопленную энергию, как бы прыгает. Это похоже на ситуацию, когда вы под водой отпустите согнутую пластину. Такой скачок и есть главная фаза землетрясения — самый мощный его эпизод.
Долгое накопление напряжений в такой колоссальной массе, как тектоническая плита, не разрешается одним прыжком. В толще этой сжатой, как пружина, плиты происходят более мелкие, но тем не менее мощные разрывы и перемещения. Поэтому перед прыжком идет рой землетрясений с нарастающей силой — форшоки. После главного события плита также успокаивается не сразу. Как пластина под водой, она еще дрожит, колеблется с затухающей амплитудой — идут афтершоки. Происходит это всё на относительно небольшой глубине под поверхностью Земли. Камчатское землетрясение 2025 года произошло где-то между 10 и 50 км. Сейсмологи сейчас ведут напряженную работу, изучая это событие. Я думаю, что скоро мы уже будем знать детали.
Любое подводное землетрясение вызывает цунами, высота которого зависит от силы толчков и ряда других условий. Жители Северо-Курильска периодически сталкиваются с небольшими волнами цунами высотой всего несколько десятков сантиметров, почти незаметными при шторме. Однако мощные землетрясения могут породить волны высотой в несколько метров, способные пройти сотни километров менее чем за полчаса и достигать катастрофической высоты вблизи побережья. Несмотря на свою гигантскую величину, такие волны могут оставаться практически невидимыми вдали от берегов благодаря большой длине.
Цунами редко бывает одиночным событием. Часто следуют серии волн, причем наибольшей может оказаться далеко не первая. Например, трагедия Северо-Курильска в 1952 году привела к гибели сотен людей, поскольку тогда никто не знал, что существует риск нескольких последовательных ударов мощнейших волн, достигающих десятков метров в высоту, и люди вернулись в опасную зону после того, как первый удар прошел. Сегодня население предупреждается заранее, что значительно снижает риск гибели людей. Так, в последнем инциденте максимальная высота волны составила примерно пять метров, и, хотя разрушения всё равно оказались значительными, никто из жителей не пострадал. Город лишился береговых предприятий, портовые сооружения повреждены, рыболовецким судам нанесен серьезный урон. Эти последствия наносят удар по экономике региона, однако местные жители проявляют стойкость перед лицом природной стихии.
Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.
