Почему в Японии часто бывают землетрясения

Четыре плиты под одним архипелагом

Внешняя оболочка Земли состоит из отдельных твёрдых фрагментов, называемых литосферными плитами. Они плавают по верхнему, вязкому слою мантии, словно льдины на поверхности весенней реки. Большинство стран мира спокойно лежат в глубине какой-то одной крупной плиты, где земная кора стабильна и спокойна. Японские же острова буквально прижаты к точке, где сходятся сразу четыре гигантских геологических блока.

Под архипелагом взаимодействуют следующие участки земной коры:

• Тихоокеанская плита, которая образует дно крупнейшего океана и движется на северо-запад со скоростью от восьми до девяти сантиметров в год
• Филиппинская плита, подпирающая архипелаг с юга со скоростью около четырёх сантиметров за год
• Евразийская плита, удерживающая юго-западную часть страны
• Северо-Американская плита, южный отрог которой ученые часто называют Охотоморской плитой, перекрывающей северные территории Японии

Такая теснота превращает весь регион в зону бесконечной тектонической давки. Плиты не могут разойтись без помех или легко проскользнуть мимо. Океаническая кора состоит из плотного базальта, поэтому она гораздо тяжелее относительно лёгкой гранитной континентальной коры. При встрече океаническая плита наклоняется вниз и уходит глубоко в мантию под континент. Геологи называют этот процесс субдукцией.

Как накапливается и вырывается энергия

Горные породы тверды, шероховаты и обладают огромной массой. Из-за колоссального трения на границе стыка плиты не скользят гладко. Они цепляются краями, тормозят друг друга и намертво застревают. Движение из глубин мантии при этом не останавливается ни на секунду. В результате край верхней континентальной плиты начинает прогибаться вниз вслед за тонущей соседкой, сжимаясь подобно чудовищной пружине.

Напряжение в породах может копиться десятилетиями или целыми веками. Рано или поздно сопротивление камня исчерпывается. Скалы ломаются, сцепка мгновенно срывается, и край верхней плиты со страшной силой распрямляется вверх. Накопленная потенциальная энергия моментально переходит в колебания земной толщи. Эти упругие колебания расходятся во все стороны со скоростью несколько километров в секунду, раскачивая здания, мосты и саму поверхность островов.

Тихоокеанское огненное кольцо

Япония расположена на северо-западном краю так называемого Тихоокеанского огненного кольца. Это гигантская дугообразная область по периметру Тихого океана протяжённостью около сорока тысяч километров. Здесь сосредоточено примерно девяносто процентов всех землетрясений планеты и подавляющее большинство действующих вулканов. Вдоль побережья Японии на дне океана пролегают глубоководные желоба, где плиты погружаются в недра. Самые известные среди них — Японский жёлоб глубиной свыше восьми тысяч метров и впадина Нанкай.

При погружении океанической плиты в горячую мантию сжатые породы плавятся. Рождающаяся магма поднимается сквозь трещины к поверхности, формируя цепочки вулканов, включая знаменитую гору Фудзи. Поэтому вулканизм и землетрясения на Японских островах порождены одним общим двигателем — перемещением земных плит.

Реальные масштабы сейсмической активности

Сейсмографы на японской территории регистрируют до двух тысяч подземных толчков каждый год. Подавляющее большинство из них неощутимы для людей и заметны только высокочувствительным приборам. Однако сотрясения средней силы происходят регулярно, а катастрофические события случаются каждые несколько десятилетий.

История сохранила память о тяжелейших сейсмических катастрофах региона:

• Великое землетрясение Канто первого сентября 1923 года магнитудой 7,9, практически полностью разрушившее Токио и Иокогаму из-за вспыхнувших пожаров
• Землетрясение в Кобе семнадцатого января 1995 года магнитудой 6,9, показавшее уязвимость старых автострад и мостовых перекрытий
• Землетрясение Тохоку одиннадцатого марта 2011 года магнитудой 9,0, ставшее сильнейшим за всю историю инструментальных наблюдений в стране и вызвавшее разрушительное цунами высотой свыше тридцати метров

Жизнь на вибрирующей земле

Поскольку изменить геологию региона человек бессилен, Япония создала самую передовую систему сейсмической защиты в мире. Инженеры возводят небоскребы на массивных резиновых подушках и шарнирах, которые изолируют фундамент от качающегося грунта. Внутри высотных башен устанавливают колоссальные маятники-демпферы, которые колеблются в противофазе со зданием и гасят опасную инерцию.

В стране работает автоматическая система раннего предупреждения. Скорость распространения первичных сейсмических волн сквозь скальные породы составляет около шести километров в секунду. Радиосигнал по оптоволоконным сетям распространяется со скоростью света. Это дает электронике от пяти до сорока секунд форы. За это короткое время система успевает экстренно затормозить скоростные поезда синкансэн, отключить подачу газа в домах и отправить громкий сигнал тревоги на смартфоны граждан.