Дуг МакДугалл – Зачем нужна геология (страница 30)

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 довольно значительным. Например, в случае сильного землетрясения в южной части разлома Сан-Андреас — что прогнозируется с умеренно высокой вероятностью — Лос-Анджелес получил бы уведомление за целую минуту до прихода волн, а этого времени хватит для принятия многих заранее оговоренных мер.

Сильные землетрясения — суровые реалии жизни, я бы даже сказал — суровые реалии тектоники плит. Когда они происходят, они напоминают нам об огромной силе перемещения литосферных плит на поверхности планеты. Укротить мать-природу не получится, однако геонауки дают нам возможность предвидеть ее ходы, и такие знания вкупе с тщательным планированием могут свести к минимуму ущерб от периодических вспышек ее гнева.

Глава 7

Горы, жизнь и большой холод

Хотя чтение летописи прошлых землетрясений остается сложной задачей, породы содержат массу свидетельств о других геологических процессах, причем даже весьма давних, как мы видели в предыдущих главах. Здесь я продолжу путешествие по истории Земли, начатое в главе 4, и мы посмотрим, что говорят нам горные породы о протерозойском эоне — отрезке времени в два миллиарда лет, заключенном между архейским и фанерозойским эонами. Хотя протерозой включает тот период времени, который некоторые ученые называют «скучным миллиардом» (в течение этого времени с земной поверхностью ничего особенного не происходило), этот эон также стал свидетелем судьбоносных изменений.

Цель этой главы — не столько дать всесторонний обзор того, что происходило в протерозое, сколько сосредоточить внимание на нескольких основных моментах. Породы протерозойского возраста встречаются гораздо чаще, чем архейские, и химическую и биологическую информацию, в них содержащуюся, обычно расшифровать проще. По этой причине мы более уверены в реконструкции событий на этой стадии жизни Земли. Один из наиболее важных аспектов исследований протерозоя состоит в том, что они дают представление о поведении Земли как системы в условиях, кардинально отличающихся от современных. Это не только обеспечивает нас фундаментальной информацией об истории нашей планеты, но и улучшает наше умение отвечать на вопросы «А что, если…?», тем самым помогая пролить свет на будущее.

Термин протерозой образован от древнегреческих слов πρóτερος («протерос»), что означает «первый, старший», и ζωη («зоо»), что означает «жизнь». На заре геологии ученые помещали начало кембрийского периода (то есть конец протерозоя) там, где в осадочных породах внезапно появляются многочисленные окаменелости. Хотя протерозойские породы казались безжизненными, ученые поняли, что у окаменевших организмов кембрия должны существовать примитивные предшественники — отсюда и название протерозой для таких более старых пород. Не существует четкого биологического сигнала, отмечающего начало эона; нет также каких-нибудь последовательностей слоев осадочных пород, где вы могли бы уверенно показать рукой на границу, отделяющую протерозой от архея (как это можно сделать в большинстве случаев для более молодых подразделений геологической шкалы). Поэтому граница проведена несколько произвольно. В большинстве случае отнесение той или иной формации к архею или протерозою приходится проводить на основе геологического датирования.

Если дать ученому полминуты на то, чтобы перечислить основные события протерозоя, большинство назовет что-нибудь из следующего: образование крупных стабильных континентов^[43]; эволюция эукариотов и многоклеточных животных; накапливание кислорода в атмосфере; сильное оледенение во время событий, которые названы термином «Земля-снежок». В списке могут оказаться и другие пункты, но эти четыре — основные события и процессы, характеризующие этот эон. Всё это активно изучали в течение последних нескольких десятилетий. Удивительный и неожиданный результат такой работы — между этими, казалось бы, разными явлениями, возможно, существуют тесные связи.

Вопрос, как сформировались и выросли первые материки нашей планеты, геологи обсуждают уже больше полувека. Технологические достижения помогли найти подсказки, о которых всего несколько десятилетий назад нельзя было и думать, и потому на обсуждение этой темы сильно влияют последние исследования. В частности, новые горизонты открывает умение датировать древние породы с беспрецедентной точностью и возможность анализировать мельчайшие зерна минералов в поисках сведений о химическом составе окружающей среды в далеком прошлом. Как говорилось в главе 4, одним из плодов такой работы стало открытие кристаллов циркона, относящихся к катархейскому эону, и, насколько можно судить по их химическим свойствам, они должны были образоваться в породах, не слишком отличающихся от тех, что характерны для более молодой континентальной коры.

Сведения, полученные из изучения цирконов, в сочетании с наличием пород возрастом 4,28 миллиарда лет на берегу Гудзонова залива указывают, что континентальная кора существовала уже на ранних стадиях жизни планеты. Восходящие к архею небольшие остатки «микроконтинентов» входят во все современные материки (рисунок 20), но общая величина этих фрагментов невелика по сравнению с объемом более молодой коры. Важный вопрос состоит в том, что означает такая скудость: то, что существовали какие-то большие объемы древней коры, но позже их переплавило так, что мы их уже не распознаем, или то, что большего количества древней коры не существовало вовсе. Общая точка зрения, основанная на многих свидетельствах, состоит в том, что поначалу формирование континентальной коры было ограниченным, а первые континенты — маленькими. Вполне вероятно, что вплоть до архейского эона, а, возможно, до начала протерозоя ни один материк не приближался по размеру к сегодняшним.