Дуг МакДугалл – Зачем нужна геология (страница 29)
Даже в разгар хаоса не все теряли чувство юмора. Один человек, путешествовавший по Миссисипи, сообщал: «В Нью-Мадриде… царил ужас; среди жителей преобладали смятение, страх и неразбериха». Однако посреди этого страха и неразберихи один из горожан писал другу:
Один джентльмен, от которого я ожидал более здравых суждений, говорит, что эти «судороги» происходят от того, что наш мир вошел с луной в соприкосновение; и что толчки повторяются всякий раз, как они сталкиваются друг с другом. Внешний вид луны вчера вечером обрушил состояние его духа так же, как землетрясение обрушило мой дымоход. Другой человек с весьма серьезным лицом говорил мне вчера, что не на шутку перепугался, решив, что, когда его выкинуло из кровати, — начался Судный день, но потом немного поразмыслил и решил, что Судный день вряд ли бы наступил ночью.
Спустя двести лет после той катастрофы район Нью-Мадрида по-прежнему остается центром сейсмической активности, хотя нынешние землетрясения и слабы. Тем не менее, юго-восточная часть США находится далеко от границ плит, и не существует никакого процесса, эквивалентного выдавливанию земной коры в Китае, который бы мог связать землетрясения в Нью-Мадриде со столкновением плит. Как же тогда их объяснить? И есть ли серьезная вероятность, что в будущем этот регион снова столкнется с подобным катаклизмом? Оба эти вопроса в последние десятилетия активно изучали, и большинство геофизиков считают, что ответ на второй вопрос — категоричное «да». Правительства штатов, входящих в регион, приняли это к сведению и создали организацию для информирования общественности об опасностях землетрясений и распространению знаний о мерах безопасности.
Эти образовательные усилия получили неожиданный, но, возможно, не особо желательный импульс, когда биолог-пенсионер Айбен Браунинг заявил, что с вероятностью в 50 % в первых числах декабря 1990 года в Нью-Мадриде произойдет разрушительное землетрясение. По вычислениям Браунинга, в эти дни гравитационные силы Луны и Солнца будут максимальными и смогут вызвать катастрофу. Его предсказание вполне предсказуемо привлекло пристальное внимание прессы, и, несмотря на скептическое отношение геофизиков, за ним последовал всплеск безумной суматохи. Закрывались школы, не работали магазины, в Нью-Мадрид приехали съемочные группы телевидения. Самые обеспокоенные жители покинули город. Однако ничего не произошло, и разочарованные — или, возможно, обрадованные — съемочные группы свернули оборудование и уехали. В сети питания Tom’s Grill в центре Нью-Мадрида упал спрос на «сейсмические гамбургеры» с трещиной посередине.
До Святого Грааля точных краткосрочных прогнозов землетрясений еще далеко, и случай Браунинга иллюстрирует, почему большинство геофизиков опасается что-то предсказывать. Даже прогнозы с небольшой научной достоверностью можно раздуть сверх всякой меры. Однако организации, занимающиеся отслеживанием землетрясений, выдают прогнозы в терминах вероятности. На основании последних исследований Геологическая служба США предсказывает, что вероятность сильного землетрясения в районе Нью-Мадрида, аналогичного тем, что произошли в 1811–1812 годах, составляет 7–10 % для последующих 50 лет. Иными словами, есть примерно один шанс из десяти, что за ближайшие 50 лет в регионе произойдет потенциально весьма разрушительное землетрясение. Если же говорить о землетрясениях магнитудой 6, то вероятность такого события возрастает до 25–40 %. Такие заявления звучат далеко не так тревожно, как у Браунинга, и не привлекают десятки съемочных групп, однако у жителей юго-востока США есть все основания воспринимать их всерьез. Даже землетрясение магнитудой 6 может привести к серьезному ущербу, и, хотя большинство американцев считают сейсмической столицей страны Калифорнию, жители нескольких штатов вдоль Миссисипи подвергаются примерно такому же риску, что и население Сан-Франциско.
Из-за силы и удаленности от границ плит землетрясения в Нью-Мадриде стали хрестоматийным примером внутриплитных землетрясений. Годы исследований пролили свет на геологические условия и дали представление о том, как и почему они происходят. Тем не менее, в мире есть места с аналогичной геологией, которые не отличаются сейсмической активностью, и причины таких различий неизвестны. В 1996 году авторы длинной и подробной научной статьи о землетрясениях в Нью-Мадриде цитировали Уинстона Черчилля, который сказал о России: «Это загадка, завернутая в тайну внутри головоломки». Несмотря на значительный прогресс в нашем понимании событий в Нью-Мадриде, эта загадка еще не раскрыта до конца.
Известно, что землетрясения 1811–1812 годов связаны с древней рифтовой долиной — огромным рубцом в земной коре, лежащим глубоко под поверхностью. Он появился несколько сотен миллионов лет назад, когда тектонические силы почти разорвали континент на части, но все же не преуспели. Однако в ходе этого процесса, сопровождавшегося вулканической активностью, образовался широкий разлом, который называется рифт Рилфут.
Сегодня на поверхности явных признаков рифта Рилфут не наблюдается. Его наличие под сейсмической зоной Нью-Мадрид известно по данным дистанционного зондирования, которые показывают, что разлом погребен под осадочными породами толщиной в несколько километров. Длина рифта — около 300 километров, ширина — около 80 километров (рисунок 19). Большинство зарегистрированных в этом регионе землетрясений попадает в эти границы; как правило, они происходят на глубине 3–12 километров. По мнению большинства специалистов, такое соответствие между местами толчков и рифтом означает причинно-следственную связь. Город Нью-Мадрид находится непосредственно на краю скрытого рифта.
Но почему объект в центре литосферной плиты возрастом свыше полумиллиарда лет должен порождать землетрясения сегодня или двести лет тому назад? Одно из последних предположений заключается в том, что рифт «заново активировался» спустя многие годы после своего образования, когда он прошел над какой-то горячей точкой в мантии около 90 миллионов лет назад. Эта интересная идея возникла, когда Рой Ван Арсдэйл и Рэндел Кокс из Мемфисского университета поняли, что Бермудская горячая точка (названная так потому, что предположительно ответственна за вулкан, образовавший Бермудские острова) в то время находилась под южной частью территории Соединенных Штатов.
Рисунок 19. Местоположение скрытого рифта Рилфут в юго-восточной части Соединенных Штатов на основании данных дистанционного зондирования. Сегодня большинство землетрясений в регионе Нью-Мадрида происходит в зонах, закрашенных серым цветом.
Геологи давно знали, что эта часть североамериканского материка 90 миллионов лет назад вздымалась полуторакилометровыми горами, и здесь шла вулканическая деятельность. Затем горы разрушились, весь регион опустился ниже уровня моря, и на затопленной океанической коре накопилось несколько километров морских отложений. Такой подъем и последующее проседание согласуются с прохождением этой области над горячей точкой мантии.
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.