ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕКТОНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПЛАНЕТЫ

Критические параллели и широтные распределения землетрясений и вулканизма. Вопросы поиска пространственно-временных закономерностей тектонической активности Земли в общепланетарном масштабе давно привлекали пристальное внимание исследователей. Уже в начале ХХ века механиком Л. Лейбензоном (Россия, 1910) и математиком А. Вероне (Франция, 1912) были получены первые фундаментальные результаты по теоретическому обоснованию так называемых критических параллелей планеты, которые сначала были частично выявлены геологами по геофизическим особенностям рельефа планеты. Затем эти исследования были глубоко развиты Ленинградской школой планетарной геофизики (астрогеологии), одним из видных представителей которой являлся М.В. Стовас. В его трудах [9] был исследован практически весь набор критических параллелей земного шара: 0° – экватор, ±19°, ±35°, ±48°, ±62°, ±90° – полюса. Ряд авторов выделяли еще две критические широты (±45° и ±65°), а также два основных критических меридиана: пояс  100°-105° восточной и 70°-75° западной долготы, 15° восточной и 165° западной долготы.

В конце 1960-х годов старая гипотеза мобилизма материков А. Вегенера получила мощный толчок и развитие сначала в виде кинематической схемы движения литосферных плит по подстилающей мантии. Эта схема со временем превратилась в господствующую сегодня концепцию глобальной тектоники, а многочисленные сторонники этой концепции связывают активизацию тектонических сил, которая проявляется в сейсмичности и вулканизме, лишь с эндогенными процессами внутри Земли. В этой концепции, которую многие исследователи называют теорией, фактически нет места для учета ротационных сил за счет собственного вращения планеты, а также внешних гравитационно-приливных воздействий [1,11] со стороны Луны, Солнца и других планет на Землю, сложным образом движущуюся в неоднородном космическом пространстве.

Поэтому к середине 1980-х годов, когда модная концепция тектоники литосферных плит стала доминировать в умах геофизиков, важные эмпирические обобщения и теоретические результаты астрогеологов [9] быстро забылись даже в России.

Показательно, что сторонники концепции тектоники литосферных плит не знают или просто игнорируют эмпирические факты существования критических широт на других планетах и на Солнце [3,9]. В частности, на поверхности Юпитера четко различимы разноцветные полосы зонально-широтного вращения, что рядом исследователей трактуется как проявления так называемых “глубинных вулканов Риза” [9]; на Сатурне с его знаменитыми кольцами в последнее время зафиксированы мощные электрические штормы именно вблизи критической широты в 35°, которая является одной из главных и для геоида; а на Марсе и даже медленно вращающейся в обратную сторону Венере с ее непрозрачной атмосферой обнаружена с помощью средств радиозондирования явная связь тектонических разломов и следов вулканической активности с критическими параллелями.

Естественно, что проявления критических широт на плазменном (Солнце), газовом (Юпитер, Сатурн) или твердом (Земля, Марс, Венера) эллипсоидах вращения могут быть качественно различными. Однако вариации деформирующих сил приводят по Стовасу [9] к изменению многих параметров интегрально несжимаемого (с сохранением общего объема) эллипсоида вращения независимо от фазового состояния заполняющего его вещества [3]. При этом пограничными линиями смены знака деформирующих воздействий будут критические параллели ±35°, а экватор и критические широты ±62° являются сопряженными параллелями: увеличение длины одной из них сопровождается уменьшением другой [9], т.е. когда вдоль одной из этих широт происходит растяжение, то вдоль другой – сжатие земных недр.

В последнее время появились работы, где в статистических исследованиях по распределению землетрясений [5] и вулканических извержений [10] критические параллели снова явно проявились.

Астрономическая хронология тектонической активности Земли. Еще во второй половине XIX века А. Перре на основе анализа распределений более 20 тыс. дней с землетрясениями за 1750-1872гг. установил, что при движении Луны от квадратур к сизигиям и от апогея к перигею число дней с землетрясениями в среднем возрастало до 20%. Эти эмпирические законы Перре были высоко оценены Французской академией наук и косвенно подтверждались данными небесной механики и глубокой аналогией с морскими приливами, которые в сизигиях значительно выше, чем в квадратурах. Уже тогда было известно, что Луна в апогее находится на 1/9 дальше от Земли, чем в перигее; следовательно, гравитационно-приливное воздействие на Землю со стороны Луны в перигее больше примерно на 1/3, чем в апогее. К сожалению, эмпирические законы Перре не стали широко известны за пределами Франции и потом неоднократно переоткрывались [9] геофизиками других стран, причем часто на локальном уровне отдельных сейсмоопасных регионов или при меньшей базе статистических данных.

После появления подробных каталогов и баз данных по распределениям землетрясений и вулканических извержений многие геофизики занялись чисто статистическими исследованиями временных распределений этих наиболее грозных проявлений эндогенной активности Земли, но при этом часто получали противоречивые выводы. Обширную библиографию по этим вопросам и обзоры подобных исследований последних лет можно найти в [2,13,14] и главе  8 коллективной монографии [8]. Противоречивость выводов – практически неизбежное следствие применения чисто математических методов статистики (без учета геофизических факторов) в обычной календарной системе отсчета времени, связанной с годовым обращением Земли вокруг Солнца и собственно суточным вращением планеты. В первую очередь подобный подход характеризует электромагнитное воздействие на Землю со стороны Солнца и связанные с этим тепловые и метеорологические эффекты на планете, но камуфлирует неоднозначные причинно-следственные связи гравитационно-приливных взаимодействий [1,10] в солнечной системе, в том числе – определяющее воздействие Луны на Землю (Рис. 1).

Рис. 1. Гистограммы распределений вулканических извержений (а)

и землетрясений (б) в зависимости от эклиптической широты Луны.

Этот существенный недостаток был вскрыт в серии работ В.М. Федорова, что уже в 2000 г. нашло адекватное отражение в монографии [11]. К сожалению, геофизики (в том числе сейсмологи и вулканологи) до сих пор не знают или просто игнорируют убедительные данные статистического анализа [11] о закономерностях временного распределения сейсмичности и вулканизма в зависимости от особых астрономических конфигураций, т.е. взаиморасположения Земли с Луной, Солнцем и другими ближайшими планетами солнечной системы: Венерой, Марсом и Юпитером.

Не вдаваясь в детали, которые подробно изложены в [11], далее обратим внимание на случаи неординарных проявлений тектонической активности, которые с начала ХХ века пришлись на даты особых астрономических конфигураций с участием планеты Земля.

В порядке уменьшения приливных воздействий на Землю со стороны других тел солнечной системы очередность следующая: Луна, Солнце, Венера, Юпитер, Марс… Приведем особые астрономические конфигурации Земли, Солнца и Венеры с начала ХХ века по основным линиям земной орбиты: апсид (афелий-перигелий), равноденствий и солнцестояний [11]. В 1916 г. соединение с Венерой происходило по линии апсид, а Земля была в афелии своей орбиты на максимальном расстоянии от Солнца. За ±4 года (в 1912 и 1920 г.г.) на этой линии были оппозиции, а за ±8 лет (в 1908 и 1924 г.г.) вблизи линии апсид были соединения, когда приливные воздействия на Землю со стороны Венеры максимальны. В 1956 г. соединение реализовалось по линии солнцестояний.

Аналогичные особые конфигурации Земли, Солнца и Юпитера за тот же период случились 2 раза: в 1913 и 1996 г.г. соединения произошли по линии апсид, когда Земля была в афелии орбиты, и в 1919 и 2002 г.г., когда Земля находилась в перигелии. Точные соединения по линии солнцестояний произошли в 1960г., а по линии равноденствий – в 1969 г.

Вблизи перечисленных выше дат были великие противостояния с Марсом в 1909, 1924, 1956 и 2003 г.г.; а в декабре 2012 г. практически реализовался неполный парад внешних планет: Земля, Марс, Юпитер и Сатурн фактически выстроились в одну линию. Далее конспективно перечислены известные случаи сильных землетрясений, вулканических извержений и других неординарных проявлений эндогенной активности Земли, которые произошли вблизи этих дат (±полгода), с краткими комментариями.

Неординарные случаи проявления тектонической активности Земли. Сильные землетрясения с магнитудой М>7 произошли:

– 28.12.1908 г. в Мессинском проливе (между Италией и Сицилией) вблизи критической широты 35°N с М=7.5 и образованием волны цунами высотой до 12 м; а за 2 месяца до этого в г. Мессина наблюдался необычный светящийся туман, в небе – огненный крест, 2 раза выпадал кроваво-красный дождь;

– в 1912 и 2002 г.г. в малонаселенной Аляске вблизи широты 62°N произошли сильные землетрясения, причем последнее вызвало ощутимые колебания земной поверхности и появление новых гейзеров на расстояниях до тысячи километров;

– в 1920 г. сильно трясло Китай вблизи 35°N, а в 1923-1925 г.г. в процесс резкого роста сейсмичности попала и Япония после мощного с М=7.9 Токийского землетрясения 01.09.1923 г., вызвавшего волны цунами высотой более 10 м и гибель около 150 тыс. людей; многие из этих землетрясений в Китае и Японии предварялись и сопровождались световыми предвестниками землетрясений различных геометрических форм и расцветок [7]; а 16.05.1968 г. в Японии около широты 40°N случилось самое мощное за ХХ век землетрясение с М=8.2 и сильным афтершоком М=7.7;

– 29.05.1960 г. в результате мощного землетрясения в Чили около 35°S и образования цунами, горных обвалов и оползней сильно пострадали города Компенсьон, Вальдивия, Пуэрто-Монт и масса деревень; в некоторых местах побережья полоса в 20 км шириной оказалась под водой с глубиной до 2 м;

– на 1996 г. приходится максимум числа землетрясений с 5.6<М<6.2 [2], а на 1997-98 г.г. – явный спад и последующий скачок в тренде землетрясений с М>6, который совпал с так называемым геомагнитным толчком – резким изменением параметров геомагнитного поля Земли и ускорением дрейфа магнитного полюса из Канады через Ледовитый океан по направлению Восточно-Сибирской магнитной аномалии;

– 19.08.2002 г. произошло редчайшее событие: два близких глубокофокусных землетрясения с М=7.7, которые входят в десятку самых мощных за все время инструментальных наблюдений с 1960 г; 17.11.2002 г. в Охотском море у берегов Камчатки с М=7.3 точно реализовался первый из шести официальных прогнозов [15] по Камчатской сейсмоопасной зоне, а реализация двух последних прогнозов по эмпирической схеме [4] Научного центра оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ) произошла в результате глубокофокусных землетрясений 14.08.2012 г. с М=7.7 и 24.05.2013 г. с М=8.3;

– 11.04.2012 у западного побережья Северной Суматры случилось еще более мощное землетрясение с М=8.6 и сильным афтершоком М=8.2, но на этот раз обошлось без волн цунами.

Не менее впечатляющим выглядит и список мощных извержений вулканов вблизи этих же дат:

– в 1907 г. взорвался вулкан Ксудач на Камчатке, выбросив более 3 км³ пепла и образовав кратер более 1.5 км в диаметре (ныне – озеро Штюбеля); к маю 1908 г. после 15 лет “спячки” проснулась Этна в Италии, сильные извержения вулканов произошли на Гаваях (Килауа) и островах Самоа, 17.06.1908 г. резко активизировался Эребус в Антарктиде, а 30.06.1908 г. произошел широко известный, но до сих пор загадочный Тунгусский взрыв [6,7] над жерлом Куликовского палеовулкана;

– 06.06.1912 г. на Аляске произошло грандиозное извержение вулкана Катмай (10²⁵ эрг, 28 км³ пепла); в 1914 г. – мощное извержение Сакурадзимы (Япония) с выделением 1.5 км³ лавы и чуть меньше пирокластики; а с середины 1955 г. Сакурадзима находится в состоянии затяжного эпизодически взрывного извержения [12];

– в 1923 г. было зафиксировано единственное извержение вулкана Желтовский (Камчатка); 30.03.1956 г. мощно взорвался вулкан Безымянный (10²¹ эрг, 3 км³ пепла), активизация которого началась в сентябре 1955 г., а до этого он считался давно потухшим и даже не имел имени, т.к. выглядел маленьким “холмиком” на юго-восточном склоне вулкана-гиганта Камень.

– в 1983-95 г.г. наблюдалась самая длительная в ХХ веке пауза в деятельности Карымского вулканического на Камчатке, однако 02.01.1996 г. после роя землетрясений с 4.5<М<7 неожиданно произошла мощная вспышка базальтового вулканизма в кальдере Академии Наук после более 20 тыс. лет покоя [12]; большие деформации и рои землетрясений с растущей средней магнитудой наблюдаются с 1996 г. и в больших кальдерах Фрегрейских полей (Италия) и супервулкана Лонг-Велли (Калифорния, США), где первые признаки активизации стали проявляться еще с 1980 г.

Неординарными проявлениями неожиданной вулканической активности можно считать аномальные случаи пробуждения в перекрестии критических параллелей и меридианов давно потухших вулканов: Пуйеуе 06.06.2011 г. в Чили (35°S, 70°W) и 30.06.1908 г. Куликовского палеовулкана (61°N, 102°W) в эпицентре знаменитой Тунгусской катастрофы, о причинах и природе которой до сих пор идут жаркие споры [6,7].

Оставляя за рамками данной работы анализ аварий и взрывов газа на шахтах, а также многие другие, часто неординарные проявления эндогенной активности Земли, авторы считают, что приведенных аргументов и примеров достаточно, чтобы сформулировать следующий вывод.

Тектоническая активность Земли во многом определяется космо-геофизическими факторами, в первую очередь гравитационно-приливными взаимодействиями, а по схеме НЦ ОМЗ краткосрочного прогноза тригером землетрясений и вулканических извержений обычно бывают геомагнитные возмущения, возникающие в результате резких вариаций солнечной активности типа вспышек или корональных выбросов массы.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (в соответствии с требованием соглашения №14.577.21.0109, уникальный идентификатор проекта RFMEFI57714X0109).

ЛИТЕРАТУРА

1. Авсюк Ю.Н. Приливные силы и природные процессы. М.: ОИФЗ, 1996.
2. Баркин Ю.В., Клиге Р.К. Гравитационные воздействия гелиокосмических факторов на эндогенную активность Земли // Современные глобальные изменения природной среды. Т. 3. Факторы глобальных изменений. М.: Научный мир, 2012. С. 46-61.
3. Беднова В.Б., Натяганов В.Л., Скобенникова Ю.Д. Солнечная активность, геомагнитные возмущения и проблемы энергетической безопасности // Возобновляемые источники энергии: Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием и IX научной молодежной школы.­­ М.: Университетская книга, 2014. С. 273-280.
4. Дода Л.Н., Натяганов В.Л., Степанов И.В. Эмпирическая схема краткосрочного прогноза землетрясений.// ДАН, 2013. Т. 453. N С. 551-557.
5. Левин Б.В., Чирков Е.Б. Особенности широтного распределения сейсмичности и вращение Земли // Вулканология и сейсмология, 1999. № 6. С. 65-69.
6. Натяганов В.Л. Тунгусская катастрофа как вулканогенное землетрясение // Современные глобальные изменения природной среды. Т. 3. Факторы глобальных изменений. М.: Научный мир, 2012. С. 350-396.
7. Ольховатов А.Ю. Тунгусский феномен 1908 года. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008.
8. Современные глобальные изменения природной среды. Т. 1. М.: Научный мир, 2006.
9. Стовас М.В. Избранные труды. М.: Наука, 1975.
10. Федоров В.М. Гравитационный и ротационный факторы вулканической активности // Современные  глобальные изменения природной среды. Т. 2. М.: Научный мир, 2006. С. 751-763.
11. Федоров В.М. Гравитационные факторы и астрономическая хронология геосферных процессов. М.: Изд-во МГУ, 2000.
12. Федотов С.А. Магматические питающие системы и механизм извержений вулканов. М.: Наука, 2006.
13. Хаин В.Е., Халилов Э.Н. Цикличность геодинамических процессов: ее возможная природа. М.: Научный мир, 2009.
14. Шестопалов И.П., Дубовик В.М. О взаимосвязи эндогенной активности Земли с солнечной активностью и наземный мониторинг нейтронов для разработки нового подхода прогнозирования землетрясений, вулканических извержений и других неблагоприятных природных явлений // Система «Планета Земля»: 200 лет Священному союзу. М.: ЛЕНАНД, 2015. С. 68-101.
15. Doda L.N., Malashin A.A., Natyaganov V.L., Stepanov I.V. Seismotectonics and Ground-Space Monitoring of Signs of Natural Disasters in the Earth // Acta Astronautica, 2015. V. 109. P. 254-263.[schema type=»book» name=»ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕКТОНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПЛАНЕТЫ» author=»Натяганов Владимир Леонидович, Нечаев Андрей Мартенович, Степанов Иван Владимирович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-04-28″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.03.2015_03(12)» ebook=»yes» ]