Новый взгляд на тектонические плиты

Ученые-вычислители и геофизики из Техасского университета в Остине и Калифорнийского технологического института разработали новые компьютерные алгоритмы. Впервые они позволяют одновременно моделировать течение мантии Земли, крупномасштабные движения тектонических плит и поведение отдельных разломных зон, создавая беспрецедентную картину тектоники плит и движущих ею сил.

Статья, описывающая модель всей Земли и лежащие в ее основе алгоритмы, будет опубликована 27 августа в журнале Science и также будет представлена на обложке.

Ключом к модели стало включение данных множества масштабов. Например, на самом крупном — всей планеты — движение поверхностных плит является проявлением гигантского теплового двигателя, приводимого в действие конвекцией мантии. Однако границы между плитами состоят из сотен и тысяч отдельных разломов, составляющих активные разломные зоны. «Отдельные разломные зоны играют критическую роль в том, как работает вся планета, — объясняет Майкл Гурнис, соавтор статьи, — и если вы не можете смоделировать зоны разломов, вы не можете смоделировать движение плит», а значит, и динамику всей планеты.

В новой модели исследователям удалось детализировать крупнейшие разломные зоны, создав сетку с разрешением около одного километра вблизи границ плит. После обработки данных, требующей 100 000 часов процессорного времени на один запуск, модель оценила движение как крупных тектонических плит, так и микроплит. Результаты удивительно близко совпали с наблюдаемыми движениями.

Более того, ученые обнаружили, что из глобальных симуляций возникает аномально быстрое движение микроплит. Один неожиданный результат модели касается энергии, высвобождаемой в зонах землетрясений. «Оказалось, что большая часть рассеяния энергии происходит в глубоких недрах Земли. Мы никогда не видели этого, когда рассматривали меньшие масштабы», — отмечает Гурнис.