Дуг МакДугалл – Зачем нужна геология (страница 27)

Однако прогнозы, основанные на геологических данных, не отличаются точностью. Они не скажут нам, что какое-то крупное землетрясение произойдет в октябре 2028 или в апреле 2030 года. Обычно они формулируются в вероятностных терминах: существует 50-процентная вероятность, что сильное землетрясение случится в какой-то момент в течение следующих 30 лет. Но даже такая информация имеет ценность для заинтересованных лиц: возможно, прогноз такого рода не помешает вам купить дом в привлекательном для вас месте, которое входит в зону возможного землетрясения, но он, вероятно, заставит вас позаботиться, чтобы этот дом (и школа ваших детей) оказались максимально сейсмостойкими. А также, возможно, убедит вас озаботиться страховкой от землетрясения.

Рисунок 17. Один из балансирующих камней, которые изучали Джим Брюн с коллегами. Эта скала находится в особой зоне отдыха Форт-Сейдж, расположенной вдоль границы Калифорнии и Невады примерно в 70 километрах к северу от Рино (Невада). (Фото Джима Брюна).

Возможно, наилучший способ исследовать характеристики землетрясений — сосредоточиться на нескольких примерах, изучая известные о них и их последствиях сведения, и искать в геологической летописи подсказки, которые могли бы предупреждать нас о таких событиях в будущем или хотя бы указывать на вероятность аналогичных землетрясений. В последнем случае интересно ожидаемое землетрясение в северо-западной части Северной Америки. Конечно, в будущем произойдет множество землетрясений, однако несколько лет назад большое внимание СМИ привлекла потенциальная возможность сильного землетрясения на северо-западе — когда ученые обнаружили данные, свидетельствующие о происходивших когда-то мощных землетрясениях в этом районе, хотя в исторические времена ничего подобного не фиксировалось. Эта история широко освещалась, и я писал о ней подробно в предыдущей книге «Часы природы», поэтому сейчас изложу ее только кратко.

Серьезная озабоченность по поводу вероятности землетрясения на северо-западном побережье американского материка возникла в 1987 году, когда Брайан Атуотер, работник Геологической службы Соединенных Штатов из Сиэтла, опубликовал доказательства, что за последние семь тысяч лет в этом регионе произошло минимум шесть очень сильных землетрясений. Атуотер обнаружил, что эти землетрясения резко опускали части береговой линии в штате Вашингтон ниже уровня моря: об этом свидетельствует мертвая прибрежная растительность (в том числе целые «затонувшие леса»), погибшая, когда корни растений были внезапно затоплены морской водой. В некоторых местах Атуотер нашел также слои крупного песка, полностью покрывшего мелкий ил внезапно погрузившихся под воду прибрежных болот. Оказалось, что этот песок принесли волны цунами, связанные с землетрясениями.

Работа Атуотера попала в заголовки прессы, поскольку этот регион не считали особо сейсмически активным. Да, землетрясения происходят, но в основном слабые. Упоминаний о сильных разрушительных катастрофах нет в письменных документах вплоть до первых поселенцев. Однако рядом с побережьем есть зона субдукции (геологи назвали ее зоной субдукции Каскадия), которая говорит таким ученым, как Атуотер, о потенциальной возможности сильного землетрясения. Хотя зоны субдукции — место сильных землетрясений по всему миру, северо-западная часть тихоокеанского побережья почему-то выглядела исключением. Предполагалось, 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.