Тайны мантии Земли

Взгляд из геодинамики: что объединяет Баку и Тель-Авив?

Известный ученый-геофизик Лев Эппельбаум, профессор Тель-Авивского университета (ТАУ), лауреат медали Христиана Гюйгенса Европейской ассоциации наук о Земле, автор порядка 420 печатных работ (включая 10 книг, изданных в престижных международных издательствах) является также почетным профессором Азербайджанского государственного университета нефти и промышленности (АГУНП).

К его многочисленным регалиям добавляется еще несколько - председатель Ассоциации КАМЕА в ТАУ, представитель International Association of Geomagnetism and Aeronomy в Израиле, член торгово-промышленной палаты «Азербайджан-Израиль» и международной общественной организации «АзИз».

Популярная всемирная база данных ResearchGate указывает на почти 200 тысяч скачиваний его работ, что для такой узкой области, как геофизика, является весьма необычным показателем. А в 2019 году влиятельная израильская газета Jerusalem Post включила его в число десяти наиболее влиятельных ученых-репатриантов за последние 70 лет. Сегодня профессор Эппельбаум - гость нашей редакции.

Любимый метод - спутниковая гравиметрия

- Лев Виленович, какое из вышеперечисленных званий для вас самое значимое?

- Особенно важно для меня звание почетного профессора АГУНП. Я закончил этот вуз в далеком 1982 году, когда он еще назывался АзиНЕФТЕХИМ, в нем прошли мои лучшие студенческие годы. А недавно я был награжден медалью, посвященной столетию основания университета.

- Вы как-то сказали в одном из последних интервью, что одно из ваших последних исследований геологически (геодинамически) объединяет Азербайджан и Израиль. Можно ли подробнее?

- Прежде всего, я хочу подчеркнуть, что наши страны объединяют культурные, дружеские, промышленные, научные и другие интересы. Я себя, как и многие другие выходцы из Баку, считаю пожизненным бакинцем, и это - навсегда! По приезде я наслаждаюсь неповторимым колоритом города, изумительным бульваром и встречами с многочисленными друзьями. Что касается геодинамики, этот феномен также имеет место. Но объяснить его необходимо подробно и с рисунками.

Начну с примененного мультифакторного подхода. В научном мире, в том числе, и в науках о Земле, сейчас наблюдается тенденция доминирования узких специалистов. То есть, ученый знает хорошо свою узкую область, но не имеет понятия (и часто не хочет знать), что делается вокруг этой области. Для такого сложного комплекса дисциплин, как науки о Земле, это в корне неверно и значительно обедняет проводимые исследования. Я же, как воспитанник известной азербайджанской геолого-геофизической школы, стараюсь привлечь к исследуемому явлению как можно больше разносторонних данных.

- Но для этого необходимо иметь очень широкий кругозор…

- Здесь вы абсолютно правы. Но, к сожалению, большинство сегодняшних студентов (и не только) ограничено рамками «подставить данные в нужную программу, посчитать и графически эффектно представить». Все.

- Какие же методы исследования вы применяли?

- Началось все с одного из моих любимых методов - спутниковой гравиметрии. Ранее многие площади, особенно в морях и океанах, были покрыты лишь разрозненными гравитационными наблюдениями малой точности. Развитие спутниковой гравиметрии позволило получить данные по регулярной сетке практически по всей Земле. Полученные данные с использованием специальной методологии были пересчитаны на земную поверхность с точностью 1-1.5 мГал. Это открывает большие возможности для применения различных способов обработки и трансформации гравитационного поля в целях изучения глубинного строения. Так вот, рассчитанные трансформации этого поля по достаточно большому региону (см. изолинии гравитационного поля на

рис.1) позволили обнаружить аномальный объект, залегающий на большой глубине. На основе применения количественных методов интерпретации, специально разработанных для сложных физико-геологических условий, было рассчитано положение верхней кромки объекта - 1650 км.

В зоне критической широты

- В какой части Земли находится этот объект?

- Согласно современной классификации, это нижняя мантия Земли. Кстати, американские исследователи в недавно вышедшей в журнале Nature статье отметили, что мы еще ничтожно мало знаем о мантии Земли, и многое нам еще предстоит выяснить.

- И в этом заключается суть вашего открытия?

- Отнюдь нет, это было только начало. Анализ одного лишь гравиметрического поля мог быть случайным, и ничего не гарантировал. Помните, что я говорил про мультифакторный анализ?

- Конечно. А как дальше развивались ваши исследования?

- Анализ палеомагнитных данных на рис.1 (черные изогнутые стрелки) показывает вращение тектонических блоков в основном против часовой стрелки в пределах проеции выделенной структуры. Такое же движение показывают и прямые черные стрелки на рис.2 по данным Global Positional System (GPS). То есть обнаруженная нижнемантийная аномалия вращается против часовой стрелки, и скорость вращения составляет в среднем 20-30 мм в год. Далее - центр обнаруженной глубинной аномалии располагается под островом Кипр. Происхождение гигантской гравитационной аномалии на Кипре (до +180 мГал) до последнего времени оставалось загадкой. Теперь же мы можем утверждать, что эту аномалию генерирует «отросток» суперплюма глубинной аномалии.

- Почему у вас на первом рисунке написано «критическая параллель - 35о»? Это важно?

- Хороший вопрос. Широты Земли +35о и -35о, как вращающегося эллипсоида, являются критическими (т.е. наиболее нестабильными). Это было показано французским ученым Veronnet еще в 1912 году и уточнялось далее рядом авторов (напр., Levin et al., 2013). На рис.1 легко видеть, что критическая параллель совпадает с центром о. Кипр и центром проекции глубинной аномальной структуры на поверхность.

- Интересно…

- Еще бы! Далее, серия глубокофокусных землетрясений (рис.1) залегает вдоль длинной оси проекции глубинной структуры - это еще одна нестабильная зона. Распределение кайнозойских траппов вдоль длинной оси структуры (рис.2) также является характерным показателем.

- На обоих рисунках представлена палеомагнитная гиперзона Киама. Что это такое?

- Доказательство существования древнего блока океанической коры, относящегося к палеомагнитной гиперзоне Киама, было получено мной в 2014 году. Эта зона, характеризующаяся только обратной намагниченностью, соответствует временному интервалу 255-308 млн лет назад. Классическая же геодинамика, в целом, отвергает существование блоков океанической коры возрастом более 200 миллионов лет, более древние блоки теоретически должны быть субдуцированы, т.е. поглощены верхней мантией. Но в данном конкретном случае этому процессу препятствовало вращение глубинной структуры, без сомнения, оказывающее воздействие на вышележащие слои Земли. Так что блок океанический коры палеомагнитной гиперзоны Киама в Восточном Средиземноморье, является, по-видимому, древнейшим в мире.

Уникальная для всей Земли структура

- Какие еще доказательства были получены?

- Это аномалии изолиний геоида (хорошо коррелирующие с выявленной остаточной гравитационной аномалией), многочисленные минералого-петрологические данные, указывающие на тектоно-геодинамическую активность в пределах проекции глубинной структуры на приповерхностную часть геологического разреза. Это также ряд сейсмическо-томографических данных, показывающих аномальные зоны на глубинах, близких к 1650 км, и палеобиогеографические данные, свидетельствующие о вращении поверхностных структур в изучаемом регионе против часовой стрелки.

Добавлю, что случайное вероятностное совпадение всех этих факторов, считая по самым неблагоприятным критериям, составляет весьма малую величину - 0.05% (0.0005), что делает это событие крайне маловероятным.

- Где были опубликованы полученные результаты?

- В нескольких работах, но главными считаю две - Eppelbaum, L.V., Ben-Avraham, Z., Katz, Y., Cloetingh, S. and Kaban, M., 2020 (Combined Multifactor Evidence of a Giant Lower-Mantle Ring Structure below the Eastern Mediterranean. Positioning, 11, 11-32) и Eppelbaum, L.V., Ben-Avraham, Z., Katz, Y., Cloetingh, S. and Kaban, M., 2021 (Giant quasi-ring mantle structure in the African-Arabian junction: Results derived from the geological-geophysical data integration. Geotectonics (Springer), 55, No.1, 67-93).

- Какие геодинамические выводы могут быть сделаны на основе вашего открытия для Азербайджана, и в целом - всего региона Южного Кавказа?

- Выводов несколько. Скажу сейчас только об одном, бросающемся в глаза. В течение долгого времени не находил объяснения тот факт, что на Западном Кавказе (ЗК) наблюдался в основном поворот тектонических блоков против часовой стрелки, а на Восточном Кавказе (ВК) - по часовой (см. рис.1). Сейчас это очевидно, учитывая проекцию вращения глубинной структуры против часовой стрелки. ЗК заключен в пределы проекции структуры, а ВК оказывается за ее пределами.

- Получается, что эта выявленная структура является уникальной (единственной) для всей Земли?

- Я обнаружил несколько таких зон в северном полушарии Земли, в регионах, сопряженных с широтой 35о.

- А когда вы начнете их исследовать?

- Вы знаете, это требует громадных затрат времени и большого коллектива исследователей. И весьма желательно - финансово значимого гранта от какой-нибудь международной организации.

- Что вы можете сказать о своих соавторах?

- Профессор Ц.Бен-Аврахам (Тель-Авивский университет, Израиль) - один из известнейших тектонистов мира, профессор С.Клозинг - знаменитый геолог и тектонист (совсем недавно оставивший пост президента Academia Europaea (Утрехтский университет, Нидерланды), д-р Ю.Кац - мой давний соавтор и универсальный геолог (Тель-Авивский университет, Израиль), д-р М.Кабан - известный гравиметрист (Геофизический институт в Потсдаме, Германия).

- Итак, суммируя все вышесказанное...

- Ничто не разлучит Азербайджан и Израиль! Судя по всему, мы находимся в пределах одной гигантской геодинамической структуры уже много десятков миллионов лет (понятно, что я имею в виду территории, существовавшие до начала возникновения государственности). И этот процесс будет длиться еще очень долго.

Галия АЛИЕВА

Бакинский рабочий.-2022.- 9 сентября.- С.6.