Зачем нужна геология - Дуг МакДугалл

Некоторые геологи скептически относятся к идее Ван Арсдэйла и Кокса, поскольку сомневаются в реальности Бермудской горячей точки. В настоящее время нет активных вулканов, с нею связанных, и существуют лишь очень нечеткие следы потухших вулканов, отмечающих движение Североамериканской плиты над нею. Однако геологические свидетельства наличия вулканической деятельности в районе Нью-Мадрида примерно 90 миллионов лет назад неоспоримы, как неоспоримы и свидетельства вздымания земной коры вверх с последующим опусканием — каковы бы ни были их причины. Такая активность, безусловно, могла привести к возобновлению активности разломов, связанных с первоначальным созданием рифта. Возможно, свою роль в возобновлении активности сыграли события последних нескольких миллионов лет — повторяющееся увеличение и уменьшение нагрузки на североамериканскую кору из-за ледников плейстоценового ледникового периода. Из истории крупных прошлых и слабых современных землетрясений ясно, что разломы в регионе рифта Рилфут представляют собой слабые места в земной коре и склонны к перемещениям при устойчивом напряжении в пределах Североамериканской плиты.

Недавние GPS-измерения показывают, что напряжение в регионе рифта Рилфут является сжимающим — разлом с обеих сторон сдавливается. Они также показывают, что за последние двадцать лет перемещения пород в регионе неуклонно уменьшаются; это побудило одну группу исследователей высказать предположение, что накопленная деформация уменьшается, а риск землетрясений снижается. Однако большинство специалистов не разделяет эту точку зрения. Геологическая служба США придерживается своего прогноза — в течение следующих 50 лет с вероятностью 7–10 % здесь состоится сильное землетрясение. К тому же данные геологической летописи показывают, что в прошлом здесь неоднократно происходили сильные землетрясения после длительных периодов затишья.

Откуда мы знаем об этих более ранних землетрясениях? Сейсмическая зона Нью-Мадрида расположена в широкой пойме реки Миссисипи, и весь этот регион покрыт накопившимися за тысячелетия глиной, песком и илом, которые откладывались во время наводнений. Если такой материал встряхивать (как это было во время землетрясений 1811–1812), он разжижается — превращается в основном в суспензию небольшой прочности. Это регулярно происходит, когда землетрясения случаются в районах с рыхлыми, илистыми, богатыми водой отложениями: результатом такого разжижения было обрушение кранов, доков и других портовых сооружений в Порт-о-Пренсе на Гаити при землетрясении магнитудой 7 в январе 2010 года. Во время землетрясений в Нью-Мадриде разжижение привело к «песчаным выбросам» — небольшим вулканоподобным извержениям, когда в воздух выбрасывалась взвесь песка и грязи. Один свидетель утверждал, что видел грязь, песок, воду и уголь, подброшенные на «тридцать ярдов в высоту»[41]. Отложения, образованные такими песчаными выбросами (иногда метровой толщины и до тридцати метров в диаметре), можно найти и сегодня, и когда геологи начали их датировать и наносить на карту, они обнаружили, что некоторые из них гораздо старше землетрясений 1811–1812. Определение возраста отложений, порожденных такими выбросами (практически все они лежат в области над рифтом Рилфут), показывает, что за последние четыре тысячи лет в этом регионе случилось минимум четыре крупных землетрясения.

Несмотря на огромное количество работ, посвященных механизмам землетрясений и событиям в таких местах как сейсмическая зона Нью-Мадрида, зона вдоль разлома Сан-Андреас и сейсмические зоны в Японии, Китае и Индии, прогнозирование землетрясений остается трудной задачей. На сегодняшний день всего один прогноз оказался успешным — в том смысле, что он появился незадолго до серьезного землетрясения и позволил местным властям подготовиться. Однако, хотя в этом случае и имелись явные предвестники бедствия, возможно, отчасти роль сыграла и простая удача.

Этот прогноз был сделан в 1975 году в Китае для окрестностей города Хайчэн на востоке страны. В то время в Хайчэне проживало около миллиона человек, и власти обеспокоились тем, что в течение нескольких месяцев увеличивалось число мелких землетрясений. Поступали сообщения о поднятии грунта и об изменениях уровня грунтовых вод. Затем частота мелких землетрясений резко возросла и власти приняли решение об эвакуации города. Это был смелый шаг, потому что повышение сейсмичности предшествует лишь небольшой доле крупных землетрясений, однако он оправдался: на следующий день землетрясение магнитудой 7,3 практически полностью разрушило город. Времени было мало, и не всем удалось спастись — погибло около тысячи человек. Однако без эвакуации потери были бы гораздо больше.

Возможно, точный прогноз землетрясения в Хайчэне был счастливым случаем, но он иллюстрирует важность подготовки для сведения к минимуму человеческих бедствий. Даже если катастрофу нельзя предсказать точно, очень важно просто знать о высокой вероятности беды — основываясь, возможно, на геологических данных о прошлых землетрясениях, GPS-измерениях перемещений суши, количестве слабых толчков или множестве других факторов. В таких местах как Япония и Калифорния, власти, осознавая угрозу, ввели строгие строительные нормы и правила для повышения сейсмобезопасности и регулярно проводят учения, чтобы население и аварийные службы знали, что делать при ударе стихии (большинство школьников в Калифорнии точно знают, что делать в случае подземных толчков, даже если их родителям это неизвестно). Такие меры значительно сокращают число погибших и пострадавших, а также уменьшают ущерб для зданий и инфраструктуры. Когда строгих строительных норм нет, а подготовка людей ведется бессистемно — удручающе обычная картина для многих сейсмически опасных регионов планеты — то даже умеренные и умеренно сильные землетрясения могут нанести большой вред[42]. В апреле 2009 года землетрясение магнитудой 6,3 около итальянского города Акуила унесло жизни примерно трехсот человек, десятки тысяч людей остались без крова. Один итальянский чиновник позже прокомментировал, что землетрясение аналогичной силы в Калифорнии, вероятно, не привело бы к гибели людей, а ущерб оказался бы минимальным.

Пусть пока нереально делать точные долгосрочные прогнозы о землетрясениях, но с помощью современных технологий можно давать краткосрочные предупреждения, которые помогут смягчить последствия стихии. Благодаря сетям сейсмометров, подключенным к высокоскоростным компьютерам, можно обнаружить и проанализировать первые сейсмические волны, определить эпицентр землетрясения, провести оценку ожидаемой силы толчков в близлежащих городах — и всё это за несколько секунд. Сообщения можно мгновенно передавать в системы метрополитена, на электростанции, в школы, больницы, аварийные службы, рекомендуя им перейти к заранее определенным процедурам. Можно даже отправить предупреждение на все мобильные телефоны, находящиеся в зоне опасности. Волны двигаются с разной скоростью, которая зависит от местных горных пород, но, как правило, составляет примерно несколько километров в секунду. Поэтому предупреждение может опередить волны всего на несколько секунд, однако этого достаточно, чтобы школьники забрались под столы или остановились поезда метро. Система срочных предупреждений уже действует в Японии: в случае сильного землетрясения она отправляет сообщения во все школы страны. Аналогичную систему тестируют в Калифорнии, где в зависимости от местоположения эпицентра время предупреждения может оказаться