Испания вращается по часовой стрелке: как сближение Африки и Евразии деформирует Иберийский полуостров

Взаимодействие литосферных плит представляют собой обширные зоны деформации, шириной в сотни километров, где действуют разнонаправленные силы. Новое исследование, опубликованное в журнале Gondwana Research, детально пересматривает то, что происходит на стыке Евразии и Африки. Объединив данные о сейсмической активности за сто лет и современные спутниковые измерения, геофизики создали точную модель напряжений в регионе, который исторически является источником разрушительных природных катаклизмов.

Геологическая история Иберийского полуострова и Северной Африки определяется одним процессом: медленным, но неумолимым сближением (конвергенцией) двух гигантских тектонических плит — Евразийской и Африканской. Этот процесс, начавшийся миллионы лет назад, закрыл древний океан Тетис и сформировал Альпийский пояс гор. Но современная динамика этого региона оставалась предметом споров. Традиционные модели часто упрощали картину, рисуя единую границу столкновения. Новая работа доказывает, что реальность намного сложнее: вместо одной линии разлома существует мозаика из блоков земной коры, каждый из которых движется и деформируется по своим законам.

Методология

Новшество исследования заключается в интеграции двух принципиально разных типов данных, которые редко анализируются совместно с такой высокой детализацией.

Первый набор данных — это сейсмический стресс. Когда происходит землетрясение, порода разрушается определенным образом, что позволяет ученым вычислить фокальный механизм события. Это дает информацию о том, какие силы действовали на глубине в момент разрыва: сжатие, растяжение или сдвиг. Авторы проанализировали каталог из более чем 2200 землетрясений, произошедших с 1910 по 2024 год, что позволило реконструировать поле напряжений внутри земной коры.

Второй набор данных — это геодезическая деформация. С помощью сети из 530 постоянных станций GNSS (высокоточных спутниковых систем навигации) ученые измерили, как физически смещается поверхность Земли. Если сейсмические данные говорят о силах (стрессе), то спутниковые данные показывают результат их действия — движение (стрейн).

Сопоставление этих двух полей — сил на глубине и движения на поверхности — позволило выявить участки, где эти векторы совпадают, и, что более важно, зоны, где они расходятся, указывая на скрытые геологические процессы.

Четыре сектора нестабильности

Исследователи установили, что граница между плитами неоднородна. На основе распределения полей напряжений и деформаций регион был разделен на четыре ключевых сектора, каждый из которых имеет уникальный тектонический режим.

• Атлантический сектор: прямое сжатие. К западу от Гибралтарского пролива, в океанической части, взаимодействие плит наиболее прямолинейно. Здесь происходит процесс, который геологи называют транспрессией — сочетание сжатия и горизонтального сдвига. Океаническая кора Африки и Евразии сближается, создавая мощные напряжения. Именно в этой зоне, характеризующейся высокой жесткостью пород, накапливается энергия для потенциально крупных землетрясений. Векторы напряжений здесь ориентированы с северо-запада на юго-восток, что соответствует общему направлению движения Африки.

• Гибралтарский сектор: независимая динамика. Район Гибралтарской дуги демонстрирует аномальное поведение. В то время как общая конвергенция направлена на сближение материков, западная часть Гибралтарской дуги смещается на запад, фактически двигаясь перпендикулярно основному давлению. Это явление сопровождается сложной картиной деформаций: в одних зонах фиксируется сжатие, в других — растяжение. Исследование подтверждает, что этот блок земной коры ведет себя относительно автономно, что, вероятно, связано с процессами в верхней мантии Земли (так называемый откат субдуцирующей плиты).

• Сектор Альборан: деформация тонкой коры. Море Альборан, расположенное между Испанией и Марокко, представляет собой зону, где континентальная кора значительно истончена. Данные показывают, что жесткий Африканский континент буквально вдавливается (индентирует) в эту ослабленную зону. Поскольку кора здесь тонкая и более пластичная, она поглощает деформацию, предотвращая жесткое лобовое столкновение. Это объясняет наличие здесь сдвиговых разломов и умеренной, но частой сейсмичности. Векторы деформации здесь поворачиваются, огибая жесткие блоки, что создает характерный рисунок вихревых смещений.

• Алжиро-Балеарский сектор: поглощение океана. Восточнее, ближе к Алжиру, механизм меняется снова. Здесь молодая океаническая кора Алжирского бассейна уходит под континентальную окраину Африки. Спутниковые данные фиксируют четкое укорочение расстояния между точками в направлении север-юг. Это классическая зона субдукции, где одна литосферная плита погружается под другую, что сопровождается активными процессами сжатия.

Вращение Иберийского полуострова

Самым интересным выводом работы стало подтверждение вращательного движения Иберийского полуострова. Анализ скоростей GNSS показал, что Иберия не является статичной частью Евразии. Под давлением Африканской плиты весь полуостров совершает медленное вращение по часовой стрелке.

Скорость этого вращения очень низкая — порядка 2-4 нанорадиан в год, однако на геологических временных масштабах это движение создает очень высоки напряжения на границах блока. В частности, это объясняет активность в Пиренеях и вдоль северо-западного побережья Испании. Вращение Иберии приводит к тому, что в разных частях полуострова возникают локальные зоны растяжения и сжатия, которые невозможно объяснить только прямым давлением Африки.

Тихие зоны и скрытые угрозы

В ряде регионов, особенно в районе бассейна реки Тахо и Лиссабона, наблюдается нестандартная ситуация. Спутниковые измерения показывают низкую скорость деформации поверхности — земная кора кажется стабильной и неподвижной. Однако анализ фокальных механизмов землетрясений указывает на то, что на глубине действуют значительные напряжения сжатия.

Авторы объясняют это наличием мощного чехла осадочных пород. Осадочные отложения, заполняющие речные бассейны и прибрежные зоны, могут достигать толщины в несколько километров. Они маскируют процессы, происходящие в фундаменте. Глубинные разломы могут быть активны, накапливая критическое напряжение, но этот процесс не проявляется на поверхности в виде смещений до самого момента разрыва.

Такие структуры называются слепыми надвигами. Они представляют особую опасность, так как не имеют выраженного выхода на поверхность, который можно было бы картировать при обычном геологическом осмотре. Вывод ученых: низкая скорость поверхностной деформации в этих регионах не должна интерпретироваться как отсутствие сейсмической угрозы. Напротив, это может свидетельствовать о запертых разломах, энергия которых рано или поздно высвободится.

Значение для современной науки

Публикация в Gondwana Research задает новый стандарт в региональной геодинамике. Использование сеточного подхода позволило перейти от качественных описаний к количественным оценкам. Ученые предоставляют карты векторов, показывающие направление и интенсивность сжатия в каждом квадрате размером 0,5 градуса.

Понимание того, как именно распределяется нагрузка вдоль границы плит, важно для оценки рисков. Исследование показывает, что опасность исходит не только от известных разломов, но и от внутриплитных деформаций, вызванных вращением континентальных блоков и передачей напряжений через жесткую литосферу.

Это знание необходимо не только для науки, но и для пересмотра строительных норм и систем раннего предупреждения в густонаселенных регионах Южной Европы и Северной Африки.

Источник:Gondwana Research