Сейсмические пояса Земли

Сейсмические пояса Земли – это протяжённые зоны, в которых сосредоточена большая часть землетрясений. Они почти совпадают с границами литосферных плит: здесь плиты сталкиваются, расходятся или скользят относительно друг друга, а накопившееся напряжение разряжается смещением по разлому. На карте особенно заметны Тихоокеанский пояс, Альпийско-Гималайская зона и система срединно-океанических хребтов.

Тихоокеанский пояс окружает почти весь Тихий океан и связан с большинством крупнейших землетрясений планеты. Альпийско-Гималайский тянется от Средиземноморья через Турцию, Иран и Гималаи к Юго-Восточной Азии. Третий крупный рисунок образуют подводные хребты Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов. Сейсмический пояс не является линией одинаковой опасности: характер толчков зависит от типа границы плит, глубины очага, строения пород и расстояния до населённых пунктов.

Землетрясения возможны и внутри плит, но происходят там значительно реже. Поэтому карта поясов показывает общую тектоническую закономерность, а не точный прогноз следующего события. Предсказать дату, место и магнитуду конкретного землетрясения современная наука не умеет.

Что такое сейсмический пояс и почему он возникает

Литосфера разделена на крупные и малые плиты, которые перемещаются со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в год. Движение кажется медленным, однако края плит неровные и могут долго оставаться сцепленными. Напряжение в горных породах растёт, пока прочность участка разлома не будет превышена. После резкого смещения высвобождается энергия, распространяющаяся в форме сейсмических волн.

Цепочки эпицентров хорошо очерчивают границы плит. В зонах субдукции одна плита погружается под другую, поэтому очаги располагаются от поверхности до глубины около 700 км. На расходящихся границах формируется новая океаническая кора, а толчки обычно неглубокие. На трансформных разломах блоки скользят в стороны, создавая преимущественно мелкофокусные, но иногда разрушительные землетрясения. Подробнее механизм описан в материале о движении литосферных плит.

Тихоокеанский сейсмический пояс

Циркумтихоокеанский пояс, известный как Тихоокеанское огненное кольцо, повторяет контуры океана не одной непрерывной линией, а системой дуг, желобов и разломов. На востоке он проходит вдоль Анд, Центральной Америки, Мексики и западной окраины Северной Америки. На севере охватывает Аляску и Алеутские острова. Западная часть включает Камчатку, Курильские и Японские острова, Филиппины, Индонезию, Тонга и Новую Зеландию.

Главную роль играют зоны субдукции. Погружающаяся океаническая плита образует наклонную полосу очагов, которую называют зоной Вадати – Беньоффа. Мелкие события происходят у контакта плит, промежуточные и глубокие – внутри холодной погружающейся плиты. Именно здесь возможны мегаземлетрясения, когда разрывается протяжённый участок контакта. Если морское дно резко смещается по вертикали, возникает угроза цунами.

С поясом связаны Анды, Каскадные горы, Алеутская, Курило-Камчатская, Японская и другие вулканические дуги. Однако землетрясение и извержение не обязательно происходят одновременно: оба явления имеют общую тектоническую причину, но развиваются по разным механизмам. Географию вулканизма подробнее показывает статья о Тихоокеанском огненном кольце.

Альпийско-Гималайский сейсмический пояс

Альпийско-Гималайский, или Альпидный, пояс сформирован взаимодействием Африканской, Аравийской, Индийской и Евразийской плит, а на востоке связан со сложной тектоникой Юго-Восточной Азии. Его западная часть охватывает Средиземноморье, Альпы, Апеннины, Балканы и Карпаты. Далее активные зоны проходят через Анатолию, Кавказ, Иранское нагорье, Гиндукуш, Памир и Гималаи.

В Средиземноморье сохраняются небольшие океанические фрагменты и зоны субдукции, а в Турции важную роль играют Северо-Анатолийский и Восточно-Анатолийский разломы. В Гималаях Индийская плита продолжает внедряться под Евразию, утолщая кору и поддерживая рост гор. Поэтому пояс сочетает надвиги, сдвиги и глубокие зоны деформации. На востоке он соединяется с Сундской дугой, где возможны особо мощные подводные землетрясения.

Называть эту систему просто «широтным поясом» неточно. Она сильно изгибается, разветвляется и местами перекрывается с Тихоокеанским поясом. Внутри одной страны уровень опасности также неодинаков: он зависит от конкретных активных разломов, местных грунтов и качества строительства.

Срединно-океанические хребты и другие активные зоны

Третья глобальная система сейсмичности проходит по срединно-океаническим хребтам. В Атлантике она тянется от острова Буве через Срединно-Атлантический хребет, Исландию и хребты Норвежско-Гренландского бассейна. Здесь плиты расходятся, магма поднимается, застывает и формирует новую океаническую кору. Большинство очагов неглубокие, а вдоль поперечных трансформных разломов возникают дополнительные цепочки землетрясений.

В Индийском океане активны Юго-Западный, Центрально-Индийский и Юго-Восточный Индийский хребты. Одновременно северо-восточная окраина океана входит в Сундскую зону субдукции, поэтому утверждение, что здесь происходят только слабые толчки, неверно. Океанические котловины тоже нельзя считать полностью асейсмичными: редкие внутриплитные события возможны вдали от основных границ.

В Арктике современная граница Северо-Американской и Евразийской плит проходит по хребту Гаккеля и продолжается к шельфу моря Лаптевых. Хребет Ломоносова не является продолжением Срединно-Атлантического хребта и не объясняет основную полосу арктических землетрясений. На континентальных окраинах Арктики встречаются и другие локальные зоны напряжений.

Типы границ литосферных плит

Положение пояса важно рассматривать вместе с типом границы. Сходящиеся плиты создают наиболее широкий диапазон глубин и самые крупные события. Расходящиеся границы дают частые неглубокие толчки, а трансформные разломы способны вызывать сильное горизонтальное смещение рядом с поверхностью. Внутриплитные землетрясения встречаются реже, но могут быть опасными из-за неподготовленности территорий.

Сейсмические волны

Сейсмические волны возникают при быстром смещении по разлому и расходятся от очага. Объёмные волны проходят через внутренние слои Земли. P-волны сжимают и растягивают среду вдоль направления движения, распространяются быстрее остальных и проходят через твёрдые породы, жидкости и газы. S-волны смещают частицы поперёк направления движения, идут медленнее и не проходят через жидкости.

Поверхностные волны формируются у земной поверхности и обычно приходят позже. Волны Лява вызывают горизонтальное поперечное движение, а волны Рэлея создают сложное качение с вертикальной и продольной составляющими. Их амплитуда может быть большой, а затухание с расстоянием – более медленным, поэтому они заметно влияют на продолжительность и характер колебаний.

Разница во времени прихода P- и S-волн позволяет вычислить расстояние от станции до источника. Для определения координат эпицентра сопоставляют записи нескольких станций. Сам очаг, или гипоцентр, расположен в глубине, а эпицентр является его проекцией на поверхность. Эти понятия подробно разобраны в материале про очаг и эпицентр землетрясения.

Глубина, магнитуда и интенсивность землетрясений

По глубине очага землетрясения условно делят на мелкие, до 70 км, промежуточные, от 70 до 300 км, и глубокие, от 300 до 700 км. Глубокие события встречаются только в погружающихся литосферных плитах. При одинаковой магнитуде мелкий очаг обычно создаёт более сильное локальное колебание поверхности, а глубокое землетрясение может ощущаться на большой территории.

Магнитуда характеризует размер источника и высвобожденную энергию. Для крупных событий используют моментную магнитуду Mw, основанную на площади разрыва, величине смещения и свойствах пород. Выражение «баллы по шкале Рихтера» часто употребляют в быту, но локальная шкала Рихтера имеет ограниченную область применения. Интенсивность – другой показатель: она описывает наблюдаемые последствия в конкретном месте и зависит от расстояния, грунта и уязвимости зданий.

Сейсмические зоны России

Наиболее активные территории России расположены на восточной окраине страны. Камчатка и Курильские острова входят в Тихоокеанский пояс, где Тихоокеанская плита погружается под соседние плиты. Здесь возможны сильные землетрясения, вулканическая активность и цунами. Сахалин связан с системой разломов в сложной переходной зоне между окраиной Евразии и Тихим океаном.

Повышенная сейсмичность характерна также для Кавказа, Алтая, Саян, Прибайкалья и Забайкалья. Байкальская рифтовая зона является областью растяжения земной коры. В Арктике активность связана прежде всего с хребтом Гаккеля и продолжением границы плит к морю Лаптевых. Уровень опасности определяют не только история толчков, но и данные геодезии, активность разломов, свойства грунтов и сценарии колебаний.

События последних лет не меняют положение глобальных поясов, но уточняют оценку отдельных сегментов и требования к строительству. Например, крупное землетрясение у Камчатки в 2025 году вновь показало значение мониторинга субдукционной зоны, предупреждения о цунами и готовности прибрежных населённых пунктов.

Как читать карту сейсмических поясов

На учебной контурной карте сначала отмечают границы литосферных плит, затем глубоководные желоба, островные дуги, молодые горные системы и срединно-океанические хребты. Тихоокеанский пояс проводят вдоль западных берегов обеих Америк и восточных окраин Азии и Австрало-Тихоокеанского региона. Альпийско-Гималайский пояс показывают от Средиземноморья через Кавказ, Иран и Гималаи к Индонезии. Срединно-океаническую систему наносят по центральным частям Атлантического и Индийского океанов и через Арктику.

Цветом можно разделить типы границ и глубины очагов: мелкие события встречаются во всех тектонических обстановках, а промежуточные и глубокие образуют наклонные зоны только при субдукции. Вулканы следует отмечать отдельно, поскольку не всякая сейсмическая граница сопровождается вулканизмом. Трансформные разломы, например Сан-Андреас, очень сейсмичны, но не создают вулканическую дугу.

Карта не показывает точное время будущего землетрясения и не заменяет карту сейсмического районирования. Для оценки риска дополнительно учитывают ожидаемую интенсивность колебаний, вероятность оползней и разжижения грунта, близость к морю, плотность населения и сейсмостойкость зданий.

Автор:

Власов Роман Ильич

Фитоэколог