Батыр Каррыев - Вот пришло землетрясение. Факты, причины, гипотезы и последствия

• Название: Вот пришло землетрясение. Факты, причины, гипотезы и последствия
• Автор: Батыр Каррыев
• Жанр: История

Книга о землетрясениях и связанных с ними явлениях природы. Рассказывается о том, почему происходят землетрясения. Приводятся малоизвестные сведения о сейсмических катастрофах прошлого и настоящего. О достижениях сейсмологии и о той роли, которую землетрясения играли и играют в истории человечества.

---

Сообщения о землетрясениях напоминают сводки с передовой – разрушено, погибло, ранено и т. д. Так с кем идёт война? И кто этот безжалостный противник, с которым никаким образом нельзя договориться?

Почему происходят землетрясения?

«Изучающему любой предмет чрезвычайно полезно читать оригинальные мемуары, относящиеся к этой теме, потому что знание усваивается наиболее полно тогда, когда видишь процесс его зарождения».

Джеймс Кларк Максвелл «Трактат об электричестве и магнетизме», 1873 год

Земля сейсмически активна, но это её фундаментальное свойство, несмотря на всю очевидность землетрясений, за ней было признано далеко не сразу. Для понимания природы землетрясений сначала потребовалось осознать то, что Земля это шар и, следовательно, у неё есть внутреннее строение.

Сразу после открытия шарообразной формы Земли появились сомнения в том, что её недра однородны и сложены только из видимой на поверхности породы. На это указывала выброшенная при извержениях вулканов магма и астрономические наблюдения. Математика и астрономия помогли оценить общий вес планеты, но тайна её внутреннего строения оставалась неразгаданной до тех пор, пока не появилась сейсмология.

Благодаря сейсмическим исследованиям доказано, что в земных недрах происходит непрерывная трансформация огромных масс материи. Если на самой дневной поверхности она также связана с воздействием процессов, порождаемых поступающей на Землю энергией солнечного излучения, то глубинные трансформации и движения происходят благодаря энергии внутренних источников.

Оказалось, что Земля полна движений, от медленных вековых смещений огромных масс суши и морского дна – брандисейсмических, и быстрых, происходящих при землетрясениях – сейсмических. Они воздействуют на земную кору и вызывают непрерывные вертикальные и горизонтальные смещения отдельных её участков и блоков. Это явление получило называние тектонического процесса связанного с магматическим (вулканическим) процессом – проникновением через трещины в земной коре на дневную поверхность – глубинного расплавленного вещества магмы.

Под воздействием глубинных процессов и внешних воздействий в течение миллионов и миллиардов лет формируется рельеф дневной поверхности, и происходит кругооборот вещества в природе. Осадочные породы опускаются в земные недра, где преобразуются в магму, а затем вновь поднимаются тектоническими процессами на поверхность.

Схема круговорота вещества на Земле

Недра планеты под воздействием внутренних и внешних факторов постоянно накапливают и растрачивают механическую энергию. Значительная её часть теряется при землетрясениях. Их роль в этом огромна. Сейсмическая машина Земли «вырабатывает» около 5х1019 Дж ежегодно. Сами же колебания дневной поверхности, как доказал в XVIII веке Джон Митчелл, являются результатом прохождения через земную кору упругих волн возникающих в момент разрыва сплошности горных пород – т.н. очаговых зонах землетрясений.

Одним из крупных достижений современной науки является создание теории тектоники плит создавшей основу для понимания целого ряда геофизических и геологических явлений. Ещё в XVII веке совпадение очертаний береговых линий западного побережья Африки и восточного побережья Южной Америки наводило на мысль о том, что континенты перемещаются.

В 1620 году английский философ Франсис Бэкон в книге «Новый Органон» первым обратил внимание на поразительное сходство береговой линии континентов по разные стороны Атлантики.

В 1858 году итальянский географ Антонио Снидер-Пеллегрини соединил пять континентов. Он предположил, что Америка есть не что иное, как легендарная Атлантида, отколовшаяся от Африки и Европы.

В 1911 году Бейкер подогнал друг к другу материки по очертаниям их береговой линии.

В 1912 году немецкий учёный приват-доцент Марбургского университета Альфред Лотар Вегенер выдвинул гипотезу континентального дрейфа, по которой относительное положение континентов менялось на протяжении всей истории Земли. В опубликованной в журнале «Геологише Рундшау» статье и книге «Возникновение материков и океанов» Вегенер привёл аргументы в пользу того, что в далёком прошлом континенты были одной структурой. Тем не менее, его теорию отвергли и только в 60-х годах прошлого века идея о движениях в твёрдой оболочке Земли – мобилизме снова возродилась.

Благодаря исследованиям рельефа и геологии океанического дна доказано существование процессов расширения (спрединга) океанической коры и пододвигания одних частей коры под другие (субдукции). В 1958 году Кэри, в 1965 году Буллард и Ле Пишон в 1977 году научно обосновали теорию тектоники плит.

Примерно 90% твёрдой современной поверхности Земли образовано восемью литосферными плитами, а остальная часть десятками меньшего размера и множеством мелких. За миллионы лет под воздействием конвекционных процессов в мантии, гравитационных и ротационных сил литосферные плиты совершают сложные разнонаправленные движения. Образуются новые и исчезают старые образования, а вместе с ними меняется лик земной поверхности.

Схема спрединга в срединно-океанических хребтах и субдукции у континентальных окраин с образованием вулканов.

Тектоника литосферных плит лучше всего объясняет распределение вулканов на поверхности земного шара. Определены три основных механизма межплитового взаимодействия и современного вулканизма. Если литосферные плиты раздвигаются, то между ними образуется рифтовая зона – крупная линейная впадина в земной коре в областях спрединга. Она приурочена к разломным зонам в земной коре, из которых на океаническое дно изливается базальтовый расплав. Вулканы рифтовых зон находятся в осевой части Срединно-атлантического хребта и вдоль Восточноафриканской системы разломов.

Там где одна океаническая плита пододвигается под другую, опускаясь в мантию, образовались зоны субдукции. В них вещество погружающейся плиты расплавляется, а затем может вновь подняться к поверхности и образовывать островные дуги – цепочки вулканических островов над зоной субдукции. К ним относятся Алеутские, Курильские, Марианские острова и другие архипелаги, помеченные в рельефе океанического дна глубоководными желобами расположенных параллельно береговым линиям и островным дугам.

Иной тип взаимодействия происходит при смещении тектонических плит относительно друг друга по трансформным разломам. Наибольшее их число находится океаническом дне. Наиболее известен разлом Сан-Андреас в Калифорнии, возникший между Тихоокеанской и Североамериканкой плитами, смещающимися относительно друг друга примерно на 0,6 сантиметра за год.

Общая площадь земной поверхности остаётся квазипостоянной в силу того, что расширение земной коры в зонах спрединга компенсируется погружением участков литосферных плит в мантию в зонах субдукции. Само погружение плиты под островные дуги и континентальные окраины трассируется очагами землетрясений возникающих по наклонной плоскости до глубин в 700 километров получившей название зоны Вадати-Бениофа. Она была обнаружена учёными Бениофом и Вадати по сейсмическим записям.

Поскольку угол погружения плиты близок к 45 градусам вулканы располагаются между сушей и глубоководными желобами на удалении до 150 километров от их осей, образуя в плане повторяющую очертания желоба и береговой линии вулканическую область. В этих местах на глубинах до 150 километров от дневной поверхности формируются магматические очаги, содержащие расправленное вещество, водяные пары и различные газы.

Образование очагов магмы под земной корой приводит к деформированию и подъёму её поверхности. В Андах огромный купол магмы поднимает плато Альтиплано-Пуна с действующими вулканами. Оно шириной в сотни километров и поднято на километр относительно уровня моря. Из-за давления магмы расположенный в центре купола вулкан Утурунчу растёт примерно на один сантиметр в год.

Скорость перемещения плит может достигать десяти сантиметров в год. Казалось бы, это немного, но если учесть что горизонтальный размер одной плиты порядка одной тысячи километров то «время её жизни» будет равно десяти миллионам лет. Иными словами, вся история человечества несопоставима с временным масштабом глобального тектонического процесса.

Реконструкция характера перемещения литосферных плит показала, что с периодом 500—600 миллионов лет блоки континентальной коры собираются в единый суперконтинент. Определено, что примерно 530—750 миллионов лет назад вокруг Южного полюса существовал суперконтинент Гондвана. Он состоял из современных материков – Африки, Южной Америки, Антарктиды, Австралии и субконтинента Индии.