Japonija yra vienoje tektoniškai aktyviausių pasaulio teritorijų. Japonijoje, anot ekspertų, dar labiau išaugo smarkaus žemės drebėjimo rizika. Tikimybė, kad per ateinančius 30 metų šalį supurtys 8 ar 9 balų stiprumo žemės drebėjimas siekia 75-82 proc., ketvirtadienį pareiškė vyriausybės paskirta ekspertų taryba. Iki šiol ši tikimybė buvo 74-81 proc.
„Paskutinysis žemės drebėjimas įvyko prieš 79 metus. Kito drebėjimo tikimybė kasmet padidėja maždaug vienu procentu“, - sakė ekspertų komandos atstovas. Jo padariniai esą būtų pražūtingi. Manoma, kad mažesnes salas pakrantėje gali užlieti daugiau kaip 30 metrų aukščio cunamio bangos. Praėjusių metų rugpjūtį Japonijos meteorologijos ir seismologijos tarnyba po 7,1 balo stiprumo požeminių smūgių pirmą kartą nuo naujos perspėjimo sistemos sukūrimo 2011 m. įspėjo dėl mega žemės drebėjimo Nankai duburyje.
Tektoninių plokščių vaidmuo Japonijos regione
Plokštė yra pluta, tada po ja šiek tiek mantijos .... O po ja yra silpnesnė medžiaga. Ši silpnesnė medžiaga yra karštesnė ir judresnė. Būtent šių sluoksnių stiprumo skirtumas leidžia judėti viršuje esančioms plokštėms - susidurti, išsiskirti ir grumdytis vienai į kitą. Šiose zonose formuojasi plyšiai ir kalnai, kyla ugnikalniai ir žemės drebėjimai.
Mokslininkams jau ilgą laiką žinoma, kad į mantiją gali patekti tankesnė vandenyninė plokščių dalis - šis procesas aktyviai vyksta subdukcijos zonose, kur viena tektoninė plokštė sprūsta po kita. Šio proceso metu susidaro gilios vandenyninės įdubos. Pirmuoju atveju, kai sunkesnė vandenyninė plokštė susiduria su lengvesne žemynine plokšte, ji nyra gilyn, formuodama gilius povandeninius lovius, o dar giliau - nirimo, arba subdukcijos, zoną. Šioje zonoje plokščių pakraščiai dėl trinties trupa ir lydosi. Ištirpusi plokštės uoliena yra lengvesnė, negu mantija, todėl magma kyla aukštyn ir išsiverždama formuoja ugnikalnius bei ištisas vulkaninius kalnų grandines, tokius kaip Andai, Kaskadiniai kalnai.
Antruoju atveju, susidūrus dviem vandenyninėms plokštėms, senesnioji (taigi labiau atvėsusi ir sunkesnė) grimzta po jaunesniąja, ir tokioje sandūroje formuojasi vulkaninių salų lankai, pavyzdžiui, Marianų, Vanuatu ir Saliamono salos Ramiajame vandenyne. Jeigu tarpusavyje susiduria dvi žemyninės plokštės, formuojasi raukšliniai kalnai (Himalajai, Alpės).
Plokščių tipai ir jų sandūros - Japonijos pavyzdžiui
Plokščių sandūrose formuojasi trijų tipų pakraščiai: konstruktyvieji (plokštės tolsta viena nuo kitos), destruktyvieji (plokštės spaudžia viena kitą) ir konservatyvieji (plokštės slysta viena palei kitą). Konverguojančios ribos stumia plokštes viena į kitą, divergentinės ribos jas traukia, o transformuojančios ribos stumdo plokštes viena pro kitą. Kiekviena iš jų sukuria unikalius geologinius darinius, tokius kaip kalnai ar žemės drebėjimai.
Ramiojo vandenyno plokštė yra didžiausia plokštė ir yra po Ramiojo vandenyno dugnu. Ramiojo vandenyno plokštė yra bene greičiausia - ji juda į šiaurės vakarus 7-10 centimetrų per metus, teigia C. Rychert. „Greitą judėjimą lemia aplink esantis subdukcijos zonų žiedas, kitaip vadinamas Ugnies žiedu, kuriame gravitacinės jėgos traukia plokštes žemyn į Žemę“, - pasakoja ji, pridurdama, kad nuolatinis judėjimas gali net praryti žemynus.
Plokščių judėjimas vyksta dėl šiluminės kilmės mantijos srautų - konvekcijos. Šios energijos šaltinis - šilumos pernešimas iš labai įkaitusio Žemės branduolio (apie 5000 °C). Viršutinėje šio ciklo dalyje medžiagos juda horizontaliai ir traukia tektonines plokštes. Greta šiluminės energijos egzistuoja ir daugiau jėgų, įtakojančių litosferos plokščių judėjimą, būtent, vandenyninei plutai grimztant į mantiją, bazaltinės uolienos virsta eklogitais - uolienomis, tankesnėmis ir sunkesnėmis už įprastines mantijos uolienas - peridotitus.
Plokščių sistema pasaulyje ir Japonijos geologinis kontekstas
Dauguma geologų sutaria, kad yra 12-14 „pagrindinių“ plokščių, kurios dengia didžiąją dalį Žemės paviršiaus, sako Londono imperatoriškojo koledžo geofizikė Saskia Goes. Kiekvienos iš jų plotas yra mažiausiai 20 mln. kvadratinių kilometrų, o didžiausios yra Šiaurės Amerikos, Afrikos, Eurazijos, Indo-Australijos, Pietų Amerikos, Antarktidos ir Ramiojo vandenyno plokštės. „Be šių septynių labai didelių plokščių, yra dar penkios šiek tiek mažesnės: Filipinų jūros, Kokoso, Nazkos, Arabijos ir Chuano de Fukos plokštės“, - pasakoja S. Goes.
Situacija tampa dar sudėtingesnė, kai pažvelgiame į plokščių ribas, kur dėl plokščių tektonikos jos skyla į mažesnius fragmentus, vadinamus mikroplokštėmis. Jų plotas yra mažesnis nei 1 mln. km2, o kai kurių mokslininkų skaičiavimais, Žemėje jų yra apie 57. Tačiau į pasaulio žemėlapius jos paprastai neįtrauktos - šis neatitikimas atspindi tam tikrą neaiškumą, kaip jos susiformuoja.
Japonijos „Ugnies žiedas“ ir plokščių sankirtos
Japonija guli jų sankirtoje, kur kelios plokštės susiduria ir viena po kitos grimzta į mantiją. Tokios subdukcijos zonos formuoja stiprius žemės drebėjimus ir ugnikalnių grandines. Vidurinės ir gilios subdukcijos zonos yra būtent vietos, kur vystosi gilių vandenynų tranšėjų sistema ir staigūs energijos išsiskyrimai seisminei veiklai.
Žemės drebėjimų rizika ir prognozavimas
„Paskutinysis žemės drebėjimas įvyko prieš 79 metus. Kito drebėjimo tikimybė kasmet padidėja maždaug vienu procentu“, - sakė ekspertų komandos atstovas. Tokius vertinimus remia ilgi seismologiniai tyrimai ir istoriniai įrašai. Plokščių judėjimas įvertinamas ištyrus geologinį įrašą - magnetizmą, kuris teikia duomenis apie subkontinentų istorinę padėtį Žemės sukimosi ašies atžvilgiu ir uolienų mėginiuose užfiksuotų medžiagų tipus, kurie padeda suderinti praeities geologinių plokščių dėliones.
Vienas iš iššūkių prognozuojant seizmų elgesį yra tai, kad plokščių judėjimas dažniausiai yra labai lėtas (centimetrai per metus), tačiau jėgos kaupiasi ilgą laiką ir išsiskiria staigiais ir destruktyviais smūgiais. Žemės drebėjimų poveikis gali būti sustiprintas atitinkamų pakrančių geomorfologija ir galimi cunamio formavimo mechanizmai.
Istorinės teorijos ir šiuolaikinis supratimas
Ankstesnioji teorija, aiškinusi Žemės plutos struktūros ypatybes, buvo Dž. Deno geosinklinalių teorija, kurios iškelta kontrakcijos hipotezė (XX a. pradžia) teigė, kad Žemė vėsdama, panašiai kaip keptas obuolys, raukšlėjasi, ir jos paviršiuje atsiranda raukšlės - kalnai. Po Vegenerio mirties 1930 m. Vegenerio teorija atgimė XX a septintajame dešimtmetyje, kai buvo sudarytas Pasaulinio vandenyno reljefo žemėlapis, kuriame matėsi, kad vandenynų centre driekiasi vandenynų vidurio kalnagūbriai, 1,5-2 km iškylantys virš abisalinių lygumų.
Remdamiesi šiais naujais duomenimis, Robertas S. Dietzas ir Haris Hesas 1962-1963 m. iškėlė sprėdingą teoriją (jūros dugno plėtimasis). Anot šios teorijos, mantijoje vyksta konvekcija (maždaug 1 cm per metus). Kylantys konvekciniai srautai kelia mantijos medžiagą, kuri kas 300-400 metų atnaujina vandenyno dugną ties kalnagūbrio ašies pagrindu. Patys kontinentai ne plaukia vandenynų pluta, o slenka mantija, būdami litosferos plokščių dalimi.
Plokščių judėjimo modeliavimas ir ateities scenarijai
Plokščių tektonikos modeliavimas leidžia sutalpinti milijardus metų geologinių procesų į trumpus vaizdus, kurie padeda suvokti plokščių judėjimo pasekmes. Viename iš išsamiausių kada nors sudarytų tektoninių plokščių judėjimo modelių mokslininkai sutelkė milijardą metų į 40 sekundžių trukmės vaizdo klipą, taigi galime pamatyti, kaip šios milžiniškos uolienų plokštės sąveikauja laikui bėgant. „Pirmą kartą buvo sukurtas išsamus tektonikos modelis, įskaitant visas ribas“, - sakė geologas Michaelas Tetley.
„Žemės planeta yra nepaprastai dinamiška, jos paviršius susideda iš plokščių, kurios nuolatos viena kitą stumia“, - sako geomokslininkas Sabinas Zahirovičius. „Šios plokštės juda tokiu pat greičiu, kaip auga mūsų nagai, bet kai milijardas metų sutalpinama į 40 sekundžių, atsiskleidžia hipnotizuojantis šokis. Vandenynai atsiveria ir užsidaro, žemynai išsisklaido ir periodiškai rekombinuojasi, kad susidarytų didžiuliai superkontinentai.“
Ateities rizikos ir parengties svarba Japonijoje
Supratimas apie plokščių sandūras, subdukciją ir trokštamą seismologinį monitoringą yra gyvybiškai svarbus rengiant evakuacijos planus, statybų reglamentus ir infrastruktūros atsparumą. Nustatyta didėjanti 8-9 balų žemės drebėjimų tikimybė per artimiausius dešimtmečius pabrėžia būtinybę nuolat atnaujinti parengties priemones ir investuoti į pažangias perspėjimo sistemas bei urbanistinį planavimą, atsižvelgiant į plokščių tektoniką ir potencialų cunamio pavojų.
| Faktorius | Reikšmė Japonijai |
|---|---|
| Subdukcijos zonos | Didžiausias žemės drebėjimų ir ugnikalnių pavojus |
| Ramiojo vandenyno plokštė | Greitas judėjimas (7-10 cm/yr), „Ugnies žiedas“ |
| Seismologinis monitoringas | Esminis prognozavimui ir perspėjimui |
| Cunamio grėsmė | Galimi >30 m bangų potvyniai mažoms saloms |
Praktiniai aspektai: moksliniai tyrimai ir visuomenės parengimas
Mokslininkai ir institucijos turi išsamiai tirti plokščių ribas, mikroplokštes ir plokščių judėjimo detales, kad pagerintų prognozes. Vykdydami šią veiklą studentai tektonines plokšteles paženklins pasaulio žemėlapyje. Atkreipkite dėmesį į žemėlapį, kurį galite rasti per „Storyboard That - jis apima tik pagrindines tektonines plokšteles. Jis neapima kai kurių mažesnių plokštelių. Studentai taip pat turėtų identifikuoti supanašėjusius, išsiskyrusius ir pertvarkyti ribas bei parodyti savo judėjimą rodyklėmis.
Norint mažinti katastrofų pasekmes, būtina suderinti seisminius tyrimus, infrastruktūros prisitaikymą ir viešąsias švietimo programas. Tokio pobūdžio priemonės padeda sumažinti gyventojų nuostolius ir padidina atsparumą plokščių tektonikos sukeliamiems pavojams.