Тектонический узел четырёх плит

Японский архипелаг представляет собой островную дугу, сформированную на границе взаимодействия четырёх литосферных блоков. С запада и северо-запада фундамент региона формируют Евразийская плита и Охотская плита (ранее часто рассматриваемая как часть Северо-Американской). На них с востока и юга надвигаются мощные океанические плиты — Тихоокеанская и плита Филиппинского моря.

Эти плиты не статичны. Конвекционные потоки в мантии заставляют океаническое дно двигаться в сторону континентальной окраины с разной скоростью. Плита Филиппинского моря смещается на северо-запад со скоростью примерно 4–5 сантиметров в год, а Тихоокеанская плита движется на запад со скоростью около 8–9 сантиметров в год. В масштабах геологического времени это огромные темпы деформации.

Механизм субдукции и накопление напряжения

Океаническая кора состоит преимущественно из тяжелых базальтов и имеет большую плотность по сравнению с континентальной или переходной корой. При лобовом столкновении тяжелая океаническая плита неизбежно уходит вниз, соскальзывая в верхнюю мантию. Этот процесс в геологии называют субдукцией.

Зоны погружения плит маркируются глубоководными желобами. Вдоль восточного побережья Японии тянутся Японский, Курило-Камчатский и Идзу-Огасавара (Идзу-Бонинский) желоба, а на юге — желоб Нанкай. Глубина этих океанических впадин местами превышает 8–9 километров. Именно вдоль этих линий рождается подавляющее большинство сейсмических толчков региона.

Контакт между двумя каменными массивами никогда не бывает гладким. Из-за колоссальной силы трения край верхней континентальной плиты зацепляется за опускающуюся океаническую плиту. Нижняя плита тянет верхнюю за собой, заставляя край суши постепенно изгибаться вниз и сжиматься, словно гигантская пружина.

Сейсмофокальная зона Вадати-Беньофа

Очаги землетрясений в Японии распределены строго закономерно, отражая геометрию погружающейся плиты. Наклонный слой сейсмической активности, уходящий от глубоководных желобов под острова на глубину до 600–700 километров, называют зоной Вадати-Беньофа. Первым эту закономерность в 1920-х годах описал японский сейсмолог Киёо Вадати, а позже независимо исследовал американец Хьюго Беньоф.

В зависимости от глубины гипоцентра выделяют три типа землетрясений:

  • Мелкофокусные толчки с глубиной очага до 70 километров происходят непосредственно в контакте плит или внутри земной коры Японских островов и наносят максимальные разрушения наземной инфраструктуре.
  • Промежуточные события с очагами на глубинах от 70 до 300 километров связаны с дегидратацией минералов в погружающейся плите и внутренними напряжениями в базальтовом слое.
  • Глубокофокусные землетрясения с гипоцентрами глубже 300 километров возникают из-за фазовых переходов минералов мантии под воздействием экстремального давления.

Внутриплитные разломы и вулканизм

Постоянное региональное сжатие порождает вторичные зоны разломов прямо под сушей. В пределах одного острова Хонсю геологи закартировали более двух тысяч активных разломов земной коры. Землетрясение в Кобе 1995 года магнитудой 6,9 произошло именно на таком неглубоком внутриплитном разломе Нодзима, что привело к сильным разрушениям прямо под жилыми кварталами.

Субдукция напрямую питает и вулканическую активность. Погружающаяся океаническая плита несет в себе гидратированные осадки и воду. На глубине свыше 100 километров вода высвобождается и снижает температуру плавления пород мантийного клина. Возникает магма, которая поднимается к поверхности, формируя вулканический пояс. В Японии насчитывается более 100 действующих вулканов, а движения магматических масс в недрах вызывают частые вулканические землетрясения.

Частые вопросы

Сколько землетрясений регистрируют в Японии за год?

Сейсмические датчики Японского метеорологического агентства фиксируют около 100 000 подземных толчков ежегодно. Подавляющее большинство из них являются микроземлетрясениями, неощутимыми для человека. Толчки, заметные людям (от 1 балла по японской шкале Синдо), происходят в среднем от 1500 до 2000 раз в год.

Какое землетрясение в истории Японии считается сильнейшим?

Великое восточно-японское землетрясение, произошедшее 11 марта 2011 года у побережья региона Тохоку. Его моментная магнитуда составила 9,0–9,1. Разрыв пласта протянулся почти на 500 километров вдоль Японского желоба, вызвав смещение дна на десятки метров и катастрофическое цунами.

Почему не все землетрясения в Японии приводят к цунами?

Цунами образуется только при соблюдении нескольких условий. Гипоцентр должен располагаться неглубоко под океаническим дном (обычно до 40–50 км), магнитуда должна превышать порог примерно в 7,0, а сам механизм подвижки обязан иметь вертикальную составляющую, чтобы резко подбросить или опустить массив морского дна. Глубокие фокусы или горизонтальные сдвиги массивных волн не создают.