Николай Вершинский - Загадки океана
Что такое су. бдукция и что она может? Если две литосферные плиты движутся навстречу друг другу, т. е. сходятся, то настает момент, когда они сталкиваются. Развивается процесс поддвига и погружения одной из плит под другую. Такой процесс называется субдукцией. Зоны, где она происходит, интересны с точки зрения поиска полезных ископаемых.
Схема «бульдозерного» эффекта.
Край плиты, оказавшийся сверху, сгребает осадки с поверхности плиты, идущей вниз. Верхняя плита работает как нож бульдозера. В результате на поверхности уходящей вниз плиты появляются мощные складки осадочных пород. Складки эти образуют структурные ловушки, где могут скапливаться большие количества нефти и газа (см. рис. на с. 86). Нефть и газ легче воды. Поэтому они стремятся всплыть. Если этому препятствует достаточно плотный слой осадков, то нефть и газ будут скапливаться в самом высоком месте, т. е. в складках под куполами. Предполагается, что подобный механизм способствовал образованию нескольких крупных месторождений нефти и газа в разных частях земного шара.
Но субдукция дает не только положительный эффект. Столкновение литосферных плит приводит к землетрясениям. Иногда очень сильным, когда погибает много людей. Пример — землетрясение в Мексике в 1985 г.
Плита Кокос движется в восточном направлении. Она поддвигается под Северо — Американскую плиту у западного побережья Мексики. Плиты движутся со средней скоростью 6 см/год навстречу друг другу. Поддвиг Кокосовой плиты происходит под ту часть Северо — Американской плиты, которая является участком дна Тихого океана в этом районе. При переме щении плит возникают большие механические напряжения, сосредоточенные на наиболее прочных отрезках.
19 сентября 1985 г. в 7 ч 18 мин на глубине 15 км под г. Ласаро — Карденас произошло вспарывание одного из наиболее напряженных участков на границе между двумя плитами. В этом месте края плит разошлись в течение нескольких секунд почти на 2 метра! Сила подземного толчка достигла 8,1 балла по шкале Рихтера. Но разрушения, как сообщала печать, были сравнительно небольшими. Ускорение движения вблизи эпицентра было в пределах 15 % от ускорения силы тяжести (g). Известно, что при землетрясениях, происшедших раньше в других районах, ускорение достигало единицы g, т. е. 9,81 м/с2. В следующую минуту импульс распространился на 170 км вдоль разлома, через 2 мин с небольшим он прошел 360 км и достиг г. Мехико.
В Мехико живет около 18 млн. человек. Здесь колебания Земли вызвали разрушение многих сотен больших зданий и гибель тысяч жителей. Наиболее сильные колебания были отмечены в плотно застроенном высокими домами центре города. Трагический эффект был особенно велик из‑за неожиданного механического резонанса, возникшего в глинистом грунте, на котором стоит город.
Большая часть города расположена на территории высохшего древнего озера, от которого остался толстый слой глины. Собственный период механических колебаний этого слоя оказался близким к 2 с. Примерно тот же период имели сейсмические колебания, возникшие при вспарывании. В результате под городом возник резонанс, значительно усиливший катастрофу.
Особенно пострадали те здания, собственный период колебаний которых был близок к резонансному.
Каждый этаж дает период колебаний примерно в ОД с, поэтому здания в 20 этажей теоретически имели резонансный период в 2 с. Разрушилось 300 зданий высотой от 6 до 15 этажей. Это свидетельствует о размытости кривой резонанса, что наблюдается всегда при недостаточно добротном резонаторе.
Ученые пока еще не научились точно предсказывать землетрясения. Если бы удалось контролировать механические напряжения в месте контакта двух плит, то, вероятно, можно было бы получить полезную информацию, предупреждающую о надвигающейся катастрофе.
Однако проникнуть в глубину коры океана на полтора десятка километров очень трудно. Ученые еще только осваивают технику сверхглубокого бурения (скважина на Кольском полуострове).
Недавно установлено, что столкновение литосферных плит не только грозит землетрясением, но и влияет на климат. Влияние это обнаруживается за несколько месяцев до катастрофы. В районах, где ожидалось сильное землетрясение, наблюдались резкие аномалии погоды. Над очагами будущих катастроф была задолго отмечена максимальная солнечная радиация, наибольшее количество ясных дней, самая высокая температура воздуха и скорость ветра, минимальная облачность, влажность и наименьшее количество осадков.
Например, перед катастрофическим землетрясением в Ашхабаде 1948 г. прошедшей зимой было самое большое число часов солнечного сияния за много лет. Второй максимум этого параметра наблюдался зимой 1967–1968 г., перед вторым ашхабадским землетрясением.
М. Р. Милькисом собран обширный материал по наблюдениям 120 метеостанций, подтверждающий появление погодных аномалий и в других районах Туркмении и Узбекистана перед большими землетрясениями.
Итак, необходимо наблюдать за погодой, сравнивать с тем, какой она была раньше, и делать соответствующие выводы. Однако сделать правильный вывод не всегда просто.
В 1986 г. на Черноморском побережье Кавказа стояло необычайно жаркое лето. Несколько месяцев не было дождей. Относительная влажность воздуха временами достигала необычайно низких значений. Случались и сильные ветры. Можно ли по этим данным с уверенностью сказать, что будет сильное землетрясение? Думаю, что нет. Ведь такая погода случалась здесь и раньше, примерно один раз в 5–6 лет. И не было землетрясений. Следовательно, необходима еще дополнительная информация.
М. Р. Милькис считает, что погодные аномалии в областях, где подготавливаются землетрясения, связаны с тепловыми и электрическими явлениями, возникающими в процессе подготовки сейсмического удара.
Сходная точка зрения была высказана раньше другими исследователями. 4 марта 1977 г. за несколько часов до сильного землетрясения в Карпатах академик М. А. Садовский совместно со своими сотрудниками Г. А. Соболевым и Н. М. Мигуновым зарегистрировали повышенное количество электрических разрядов на расстоянии около 300 км от будущего эпицентра землетрясения. Направление прихода сигналов было близким к эпицентру. Более 80 % зарегистрированных импульсов отклонялись от направления на эпицентр не более чем на 15°. Наблюдалось свечение атмосферы вблизи эпицентра. Одновременно были отмечены многочисленные сбои в работе ЭВМ и телеграфной связи.
Авторы этой работы подчеркивают, что их прием — ная аппаратура позволяла отделить сигналы сейсмического происхождения от обычных помех, создаваемых грозовыми облаками, тучами пыли, ветром и т. п. Очень интересен вопрос о происхождении радио волновых предвестников землетрясения. Ученые считают их вторичным излучением, возникающим благодаря особой модуляции обычных электромагнитных излучений разрядов молний. Оно возникает при отражении электромагнитных волн разрядов в атмосфере (атмосфериков) от приземного слоя атмосферы, ионизированного вследствие сейсмической активности. Вне сейсмоактивной зоны возникает интерференция прямых и отраженных волн, приводящая к изменению естественного излучения разрядов молний.
В заключение несколько слов об одном геологическом происшествии, случившемся давным — давно.
Ученые умеют вычислять с помощью ЭВМ траектории движения отдельных литосферных плит. Благодаря этому удалось сделать реконструкцию положений материков в разные периоды геологической истории Земли.
Литосферные плиты совершают сложные перемещения по поверхности Земли. Движение любой плиты происходит вокруг своей оси, проходящей через центр Земли. Но иногда некоторые плиты или, точнее, их куски ведут себя странным образом — этого пока не может объяснить теория. Вспомним об Аляске. В наши дни это северная оконечность Северо — Американской литосферной плиты. Но так было не всегда.
Изучение состава горных пород, их намагниченности и окаменелых остатков вымерших организмов привело американского геолога Дж. Сэлиби к выводу, что часть Аляски, прилегающая к Канаде, 375 млн. лет назад принадлежала Австралии. А потом этот кусок оторвался от восточной части Австралии, переместился через Тихий океан, сделал остановку у побережья Перу, затем двинулся в сторону Калифорнии, отрезал от нее небольшую прибрежную часть с золотоносными жилами, после чего пришел на свое нынешнее место…
Образование сульфидных руд. Вода гидротерм — жидкая руда. В ней растворено большое количество соединений различных металлов, таких, как железо, марганец, медь, цинк, кобальт, никель и др.
Измерения в «черных курильщиках» показали, что струя черного цвета с температурой около 330 °C выходит из трубы со скоростью от 0,5 до 2 м/с. Расход воды для трубы с внутренним диаметром 3 см колеблется в пределах от 3,5 до 14 л/с. Концентрация ионов металлов близка к 0,1 г/л. Одна труба с расходом примерно 10 л/с при такой концентрации дает около 100 кг металла в сутки. Значительная часть вынесенных в струе металлов не осаждается тут же на дно, а рассеивается вокруг, образуя полиметаллические осадки и, возможно, конкреции.
