Землетрясения - Пьер Руссо

Одно место в предыдущем разделе могло вызвать удивление читателя. Отмечая, что теория обвальных землетрясений годится лишь для объяснения самых поверхностных возмущений, мы привели в качестве примера Тюрингию, где очаг землетрясения находился на глубине 5 километров.

«Как же, — воскликнет читатель, — можно считать глубину 5 километров незначительной? Разве она не того же порядка, что глубина французских нефтяных скважин?»

Да, эта глубина кажется нам значительной, хотя в бурении уже достигнут рекорд, превышающий 7 километров. Но подумайте, насколько такая глубина ничтожна по сравнению с радиусом Земли!

Глубина 5 километров означает, что сейсмический очаг находится в самых поверхностных слоях земной коры, толщина которой приближается к 30 километрам.

Почти то же самое происходит и при землетрясении вулканического происхождения.

Геотермическая ступень[43] позволяет подсчитать, что глубина, на которой находится жидкая лава, составляет примерно 40 километров. По всей вероятности, именно на этом уровне расположены резервуары, питающие вулканы, а следовательно, и очаги вулканических землетрясений. «Многие толчки, — заявляет американский сейсмолог Маселуэйн, — исходят из какой-нибудь точки горного массива, возвышающегося над окружающей местностью».

Из этого мы делаем вывод: если бы все землетрясения были геологического или вулканического происхождения, то их очаги находились бы на глубине, не превышающей 40 километров.

Ниже мы покажем, как определяют глубину очага землетрясения. Между тем первые исследователи, научившиеся подсчитывать эту глубину в 1922 году, в том числе англичанин Тернер, были очень удивлены: вместо того чтобы получить величины, близкие к 40 километрам, они убедились, что на самом деле очаги размещаются на любой глубине — от нескольких метров до 700 километров.

«Этого не может быть! — запротестовали некоторые. — На глубине свыше 100 километров материя находится в жидком состоянии: как же могут происходить там сотрясения, вызывающие сейсмические возмущения?»

Однако ученым пришлось сдаться перед фактами и приступить к составлению статистических таблиц, подобных тем, которые включили в свой труд «Сейсмичность Земли» Гутенберг и Рихтер[44].

Познакомимся с этой поучительной таблицей.

Мы видим, что очаги огромного большинства землетрясений находились на глубине, не превосходившей 100 километров. Более детальное исследование позволило даже локализировать их на глубинах от 8 до 30 километров. Впрочем, значительным остается и число землетрясений с очагами на глубине 200 километров. Далее, по мере возрастания глубины очагов число землетрясений заметно снижается и доходит до минимальной цифры при глубине 300 километров. Затем число землетрясений медленно увеличивается, достигая невысокой предельной цифры при глубине очага 600 километров, после чего окончательно падает.

Весьма знаменательно, что в большинстве случаев глубокие землетрясения происходят недалеко от берегов Тихого океана. Еще недавно можно было заменить слова «в большинстве случаев» словом «все», но в 1954 году Ротэ обнаружил, что очаг землетрясения, происходившего на юге Испании 29 марта был глубже 600 километров. Напротив, очаг землетрясения, которое 11 июня 1938 года наделало столько шума в районе Парижа, находился на глубине 25 километров.

«Прекрасно, — скажете вы, — существуют землетрясения неглубокие (от 0 до 60 километров глубины), промежуточные (от 70 до 300) и глубокие (свыше 300 километров). Но говорит ли нам что-нибудь о происхождении землетрясений это непостоянство глубин? Может ли оно ответить на вопрос, который мы настойчиво себе ставим: чем же вызываются землетрясения?

Отступление, посвященное горообразованию

Да, именно анализ глубин, как мы надеемся, даст нам ключ к разгадке. Прежде всего примечательно, что избранное место глубокофокусных землетрясений — побережье Тихого океана. Об этом свидетельствует линия на рис. 21, которая проходит вдоль Индонезии, затем поднимается, окаймляя Японские острова, и снова спускается, проходя вдоль Северной и Южной Америки. На этом «бульваре Тихого океана» не только случаются самые сильные землетрясения, но и вулканов здесь более чем достаточно.

Так вот, как раз этот «бульвар», или по крайней мере определенная его часть, представляет собой место зарождения будущих гор. Именно здесь, по всей вероятности, будут возвышаться через несколько миллионов лет новые Альпы и Гималаи, которые заменят наши современные горы, к тому времени уже рассеченные, отшлифованные и разрушенные эрозией[45].

Мы не собираемся рассказывать здесь, как в наши дни объясняют процесс горообразования. Это уже сделано в цитировавшемся выше труде Ротэ[46], и нам остается изложить проблему в самых общих чертах. Для этого в первую очередь обратимся к отложению морских осадков и постараемся представить себе все мельчайшие их частицы: продукты эрозии, пустые ракушки, скелеты рыб, которые падают непрестанно на дно Мирового океана. Если мы примем во внимание, что процесс этот длится не веками, не тысячелетиями, а миллионами лет, то сможем представить себе мощность толщ, нагромождающихся друг на друга, и вес, которым они давят на морское дно.

Рис. 8. Схематический разрез геосинклинали. Дно моря прогибается, образуя нечто вроде рва.

В определенное время на каком-то участке дно поддается. Оно оседает, прогибается, в нем образуется своего рода впадина, ров, который называется геосинклиналью (см. рис. 8). Затем, по мере того как сотни тысячелетий складываются в миллионы, ров углубляется, его склоны становятся круче и сближаются, а зажатые между ними пласты, которые, разумеется, непрерывно утолщались, вытесняются вверх, образуя выпуклость: так зарождается корень складки. Этот зародыш горной цепи, зачатый на дне океана, можно обнаружить с момента его появления. Приборы для замера глубин выявляют выпуклость, выступающую на дне моря, а гравиметры фиксируют меньшее ускорение силы тяжести по сравнению с окружающими точками. Это вполне естественно, ведь выпуклость сложена породами, снесенными с поверхности континентов и, следовательно, не очень плотными, тогда как повсюду в других местах дно состоит из тяжелого базальта. Некоторые вершины, уже сейчас выступающие над поверхностью воды и образующие множество рассеянных островков, выдают секрет зарождения будущей горной цепи.

Рис. 9. Чем больше прогибается геосинклиналь, тем сильнее сминаются в складки отложившиеся в ней осадки. Так образуется выпуклость, которая все больше приближается к поверхности океана. Процесс закончится появлением над водой горной цепи.

Такие явления наблюдаются у берегов Индонезии, как уже отметил в 1930 году голландский геофизик Венинг-Мейнес. То же самое происходит вдоль восточного побережья японского острова Хонсю. И там на дне океана образовался ров глубиной 10 000 метров, в котором накапливаются толщи легких осадочных пород, о чем свидетельствуют гравиметры. Подобный процесс развивается и в водах, омывающих западное побережье Центральной Америки. Возможно, впадины, обнаруженные на траверсе Акапулько (Мексика) и у берегов Гватемалы, таят в своих глубинах зародыши будущих гор.

Люди, склонные к обобщениям, будут рассматривать эти явления как различные фазы горообразования. Хребет у побережья Индонезии, готовый вот-вот появиться над поверхностью воды, можно считать более поздней стадией по сравнению с геосинклиналью, которая окаймляет побережье Центральной Америки. Эта геосинклиналь представляет нечто вроде колыбели бесформенного зародыша, тогда как хребет готов выйти из чрева! океана, как Афродита из пены морской. Согласно этой концепции, еще более поздней стадией горообразовательного процесса будут Альпы. Прошло приблизительно 70 миллионов лет, с тех пор как они появились над поверхностью моря, но их рост еще не закончен. Впадина, в которой они возникли, уже давно покинутая морем, продолжает тем не менее сужаться и прогибаться. Отпрыск Альп, Апеннины, — более молодые горы, их можно считать еще подростками.

Кризисы в горообразовательном процессе

Идет ли речь о побережье Тихого океана, дугах Альп и Апеннин или о подводной впадине Бартлетт, которая, начинаясь от Гондурасского залива, проходит между Кубой и Ямайкой и заканчивается в водах, омывающих Венесуэлу, — всюду мы имеем дело с орогеническими зонами, то есть с такими районами, где зарождаются горы. Это как бы цеха, где не прекращается работа земной коры. По сравнению с районами почти абсолютной стабильности и неподвижности, такими, как Канадский и Сибирский щиты, орогенические зоны, где земная кора смялась, прогнулась и истончилась, представляются более хрупкими. Эта их хрупкость и вызывает всякого рода катастрофы. Разумеется, не может быть и речи о том, чтобы человек непосредственно изучал процесс горообразования. Зарождение, появление на свет и развитие горной цепи — это события геологической истории, которые развертываются неприметно для человеческого глаза и удручающе медленно. Нужно, говорят ученые, несколько тысячелетий, чтобы на дне морских впадин отложился слой осадков толщиной от 4 до 40 миллиметров, но ничто не мешает нам вообразить Альпы вершиной склона исполинского прогиба, сводом корневой складки, основание которой уходит на 60 или 80 километров под землю. В течение миллионов лет осадочные толщи накапливались в этой впадине, прогибались, сминались в складки на тысячу ладов. Породы, сложившие Альпы, были всегда достаточно пластичными, чтобы покорно сминаться в складки, и никаких разрывов не происходило. Но случалось и так, что к ним прилагались более мощные усилия и тогда, сопротивляясь, породы сминались в более резкие складки. Это резкое сопротивление приводило к толчку, который распространялся до поверхности земли и проявлялся как землетрясение.