Поверхность Земли постоянно находится в движении. Литосферные блоки перемещаются относительно друг друга подобно льдинам в половодье. В результате этого образуются океаны (полыньи) и горные системы (торосы). Области растяжения литосферы могут появляться как внутри континентов (так называемые рифтовые зоны), так и в океанах (зоны спрединга вдоль срединно-океанических хребтов). Единственное место на Земле, где сегодня можно наблюдать все стадии раскола континента и начала образования океана – Красное море.
Изучением континентального рифтинга к океаническому спредингу в этом районе занимался доктор геолого-минералогических наук, сотрудник Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, старший преподаватель
Геолого-геофизического факультета НГУ Иван Кулаков в соавторстве с учеными из Университета имени Короля Сауда (Саудовская Аравия) и Национального научно-исследовательского института астрономии и геофизики (Египет).
Статья опубликована в онлайн-журнале Scientific Reports.
В ходе исследования была построена трехмерная модель скоростей сейсмических волн. Это было необходимо для лучшего понимания процессов в литосфере в изучаемом регионе. Для создания модели использованы данные по местным землетрясениям, которые происходят в большом количестве в этой тектонически активной области. Лучи от этих землетрясений пробегают по глубинным слоям коры и мантии, накапливая информацию об их строении. С помощью метода сейсмической томографии возможно эту информацию расшифровать и построить на ее основе объемную модель строения земных недр.
– Следует отметить, что в рамках данного исследования удалось впервые решить политический вопрос совместного использования данных сейсмологических служб Египта и Саудовской Аравии, работающих по разным сторонам Красного моря, что было непросто, – рассказал Иван Кулаков. – Это позволило принципиальным образом повысить качество сейсмической модели под Красным морем. Для реализации томографической инверсии использовались алгоритмы, разработанные в ИНГГ СО РАН.
В результате этой работы удалось выявить три стадии раскола континента и образования нового океана. На первой стадии происходит растяжение континентальной коры с плавным изменением свойств. Этот процесс похож на растягивание в разные стороны жевательной резинки.
На определенном этапе формируется дно будущего моря, где литосфера имеет переходные свойства: уже не континентальная, но еще не океаническая. В этом случае растяжение происходит за счет внедрения магматического вещества в виде даек (вертикально направленных тел), которые пронизывают кору на всей территории моря. Такие структуры проявляются в томографической модели как зоны с повышенными сейсмическими скоростями. У этой области коры переходного типа наблюдаются резкие границы, совпадающие с береговой линией Красного моря, вне которых сохраняется неизменная континентальная кора.
Наконец, на третьей стадии начинает формироваться разлом в центральной части моря, вдоль которого начинает образовываться новая океаническая кора. В северной части Красного моря эта зона только зарождается, в то время как в южной части значительные площади морского дна уже являются океаническими по своей структуре. В томографической модели такие зоны проявляются как вытянутые низкоскоростные аномалии, отражающие процесс подъема горячего астеносферного вещества практически к самой поверхности.
– Эти результаты имеют фундаментально-научное значение, поскольку впервые с помощью геофизики проиллюстрировали наличие трех различных стадий перехода от континентального рифтинга к океаническому спредингу, – прокомментировал Иван Кулаков.
Прикладное значение проделанной работы заключается в том, что реализация томографической инверсии позволила уточнить положения землетрясений в трехмерной сейсмической модели. Это, в свою очередь, важно для освоения новых территорий в регионе. В частности, в районе стыка северного края Красного моря и залива Акаба планируется строительство «города будущего» Неом в Саудовской Аравии. Там же предполагается построить мост в Египет. Такого рода проекты нуждаются в максимально точной информации о фоновой сейсмичности в регионе.
