Зачем нужна геология - Дуг МакДугалл

что это связано с необычным характером этой конкретной зоны субдукции. Литосфера, которая погружается здесь вглубь, является частью плиты Хуан-де-Фука (рисунок 11) — небольшой молодой плиты, которая сформировалась в каком-то центре спрединга, расположенном недалеко от побережья. Плита, все еще «теплая» после образования на океаническом хребте и потому относительно плавучая, проскальзывает под Северную Америку под небольшим углом, а не ныряет круто в земную мантию. Возможно, это каким-то образом препятствует ее «заклиниванию» и возникновению сильных напряжений, что в свою очередь объясняет причины того, что при скольжении плит возникают только слабые землетрясения, а по-настоящему сильные — не происходят.

Однако геологические данные, собранные Атуотером, показали, что в сейсмической активности вдоль зоны субдукции Каскадия нет ничего необычного. В недалеком прошлом здесь были сильные землетрясения магнитудой 8 и больше. Самое последнее датируется январем 1700 года, когда поселенцев здесь еще не было. Оно несет ответственность за некоторые затопленные прибрежные леса штата Вашингтон и почти наверняка стало источником хорошо задокументированного цунами, которое обрушилось в то время на Японию. Исследования Атуотера стали тревожным сигналом для региона, поскольку показали, что при долгосрочных стратегиях планирования нельзя опираться только на недавний опыт. Сильные землетрясения в этом районе побережья неизбежны, а катаклизм в зоне Каскадия сегодня нанес бы огромный ущерб таким городам, как Сиэтл, Портленд и Ванкувер. Он также может вызвать волны цунами, которые посеют хаос по всему побережью. К сожалению, несмотря на большое количество исследований, проведенных после первоначальной работы Атуотера, геологические данные все еще не дают надежной основы для прогноза, когда именно случится следующая катастрофа. В прошлом землетрясения происходили с неодинаковыми интервалами, а геологическая летопись насчитывает всего шесть или семь тысяч лет. Единственный вывод, который можно сделать — то, что существует очень высокая вероятность того, что в течение следующей тысячи лет в этом регионе произойдет еще одно сильное землетрясение. Возможно, в какой-то момент появятся предвестники землетрясения: быстрые изменения высоты, свидетельствующие о нарастании напряжения в земной коре и литосфере.

Мощность землетрясений, не зафиксированных в письменных источниках, можно оценить только по свидетельствам в геологической летописи — по степени смещения вдоль какого-нибудь разлома или на основании данных о протяженности территории, на которой оказалась катастрофа. Землетрясения, обнаруженные Брайаном Атуотером в северо-западном регионе, можно с уверенностью именовать сильными на основании подобных данных (включая тот факт, что они вызывали цунами). Однако в современном мире мощность землетрясения можно гораздо точнее измерить с помощью сейсмометров.

Один из способов измерить силу землетрясений — шкала Рихтера, разработанная в 1930-х годах американским сейсмологом Чарльзом Рихтером. Метод Рихтера был создан специально для землетрясений в Калифорнии и основан на реакции сейсмографа определенного типа. Шкала логарифмическая, то есть одна единица шкалы означает десятикратное изменение интенсивности: землетрясение силой 6,5 оказывается примерно в десять раз более разрушительным, чем землетрясение в 5,5. Однако оказалось, что первоначальный метод Рихтера не очень хорош для точного определения энергии, выделяющейся при сильных землетрясениях[38]. Сегодня слова «шкала Рихтера» употребляют редко: обычно говорят о магнитуде землетрясения[39]. Однако с практической точки зрения разница между старой и новой версиями невелика. Землетрясение магнитудой 2,3 — по-прежнему слабое, с магнитудой 5,6 — по-прежнему среднее, а с магнитудой 8,5 — очень сильное, и такие землетрясения нередко называют суперземлетрясениями или мегаземлетрясениями. Конца у шкалы Рихтера и ее преемника нет, однако землетрясения магнитудой более 8 (к счастью) редки. По данным Геологической службы США, самое сильное из зарегистрированных землетрясений, которое произошло в 1960 году в зоне субдукции у берегов Чили, имело магнитуду 9,5.

Одно из самых разрушительных землетрясений последних лет — с магнитудой 7,9 — произошло 12 мая 2008 года в китайской провинции Сычуань. Китай имеет долгую историю сильных землетрясений и создал активную национальную программу по отслеживанию разломов и оцениванию риска землетрясений. Страна также является центром международных исследований в области сейсмологии. Несмотря на это, Сычуаньское землетрясение удивило специалистов, поскольку произошло вдоль разлома, который, казалось, представлял лишь небольшую опасность перемещения — или как минимум перемещения в таких масштабах. Это напомнило ученым, как трудно точно предсказывать такие явления. Катастрофическое землетрясение, обрушившееся на Гаити в январе 2010 года, тоже ясно показало, что эти бедствия не всегда появляются там, где их можно ждать.

Сычуаньское землетрясение произошло в центре Китая, вдали от ближайшей границы литосферных плит. Аналогично и другие китайские землетрясения в основном удалены от краев плит. И тем не менее, именно тектоника плит — наилучший способ понять основную природу сейсмичности в этой стране. При некотором воображении источник китайских землетрясений можно проследить на 200 миллионов лет назад до огромного континента Гондвана, который состоял из всех современных южных континентов, собранных в единый массив суши. Гондвана распадалась постепенно, и примерно 130 миллионов лет назад Индия отделилась от того, что сейчас называется Антарктидой, и начала медленно перемещаться на север в сторону Азии. Как описано в предыдущей главе, это привело к столкновению массивов суши около 50 миллионов лет назад. Однако в результате столкновения Индийская плита не остановилась совсем: как показывают данные GPS, она по-прежнему вдвигается в Азию примерно на 5 сантиметров год. Вдоль по дуге гималайского фронта, отмечая границу между плитами, проходят гигантские разломы, и сильные землетрясения вдоль этих разломов время от времени снимают напряжение от столкновения.

Напряжение рассеивается и другими способами. Продвигаясь все глубже в Азию, Индия не только сминала и превращала в высокие горы породы континента: она также сдвигала на своем пути крупные участки территории Азии, толкая их к востоку вдоль сети разломов, которые сегодня пересекают юго-восточную Азию и Китай. Такое медленное вытеснение на восток можно сравнить с выдавливанием зубной пасты из тюбика.

Сычуаньское землетрясение было слабой реакцией земной коры на такое вытеснение на восток, хотя для людей оно оказалось весьма большим потрясением. В районе, где произошло землетрясение, породы Тибетского нагорья, перемещающиеся на восток вследствие столкновения, выталкиваются вверх относительно твердой коры Сычуаньской впадины (рисунок 18). Вдоль границы между этими двумя типами коры проходит сеть разломов и наблюдается резкое изменение высоты: перепад высот от вершин нагорья до низменной Сычуаньской впадины является одним из самых больших на Земле. Ясно, что для того, чтобы поддерживать такое неравновесное состояние, нужны огромные геологические силы.

Сычуаньское землетрясение произошло на разломе Бэйчуань — одном из нескольких разломов, идущих по границе между этими фрагментами земной коры. Хотя в прошлом вдоль разлома происходили и другие землетрясения, ни одно из них не было таким сильным, как случившееся в 2008 году. Город Бэйчуань, расположенный прямо