В апреле 1906 года в Сан-Франциско случилось землетрясение, в результате которого погибли более 3 тысяч человек и 300 000 остались без крова. Спустя 83 года случилось еще одно, хотя и не столь страшное по последствиям. Катастрофисты предсказывают: рано или поздно будет большое землетрясение, которое сровняет Сан-Франциско с землей, и город исчезнет в огромных проломах земной коры. И причина тому — трещина в земле, именуемая разломом Святого Андреаса. Может ли страшное землетрясение быть вызвано искусственно? Куда несутся континенты и какие силы отодвинули Африку от Южной Америки — на эти вопросы искал ответы The New Times
Во времена холодной войны ходила байка, что якобы существует советская ядерная ракета, нацеленная на некую точку («водонапорную башню») в Калифорнии, попадание в которую вызвало бы раскол земной коры штата на два куска. После этого восточный кусок был бы затоплен Тихим океаном, что вызвало бы гибель большинства из 30 миллионов калифорнийцев, в том числе жителей Лос-Анджелеса и Сан-Франциско. Разумеется, эта байка родилась не в Министерстве обороны СССР, а была перевранным изложением голливудского фильма «Супермен» 1978 года.
1300 км страха
Но есть ли зерно реальности в этой байке? Вдоль побережья Калифорнии действительно проходит разлом земной коры СанАндреас длиной 1300 километров, разделяющий Тихоокеанскую и Североамериканскую тектонические плиты. Сан-Андреас (вместе с примыкающими к нему разломами Хейвард, Калаверас и другими) является источником крупных землетрясений.
В некоторых местах Сан-Андреас виден как овраг, в других местах он практически незаметен. Восточная и западная стороны разлома движутся параллельно друг другу: западная — на север, а восточная — на юг. Движение плит происходит примерно со скоростью роста человеческих ногтей — 3–4 сантиметра в год. Это движение можно заметить на дорогах, которые пересекают Сан-Андреас: в месте разлома видны сдвинутая дорожная разметка и следы регулярного ремонта дорожного покрытия. Самым видимым проявлением «работы» разлома является древний вулкан Нинах, который образовался 23 миллиона лет назад, после чего был аккуратно, как торт, «разрезан» разломом Сан-Андреас на две половинки, причем левая половинка за миллионы лет «уехала» по разлому на 314 километров на север и стала Национальным монументом Пиннаклз (Pinnacles National Monument).
Куда несутся континенты?
Какие же силы передвигают тысячекилометровые куски земной поверхности? До XX века ответ на этот вопрос был неизвестен. Точнее, не было даже вопроса: геологическая наука считала, что континенты неподвижны, а участки земной коры двигаются только вниз и вверх, согласно принятой в середине XIX века теории геосинклиналей.
Но еще с XVI века картографы заметили, что побережья Африки и Южной Америки могут быть наложены друг на друга, как два куска разбитой тарелки, после чего некоторые исследователи периодически выдвигали идею, что континенты движутся. Больше всего аргументов привел немецкий ученый Альфред Вегенер. В 1915 году Вегенер показал, что побережья разных континентов не только совпадают по контуру, но и содержат одинаковые породы камней, а также окаменелости сходных видов животных. Вегенер предположил, что 200 миллионов лет назад существовал единый суперконтинент Пангея, который впоследствии раскололся на части, ставшие современными Евразией, Америкой, Австралией и Антарктидой. В течение 50 лет теория Вегенера считалась набором случайных совпадений, так как геофизики полагали невероятным, чтобы континент (масса камня) мог бы передвигаться по другой массе камня (твердому дну океанов), не будучи разрушенным трением. Ситуация изменилась только после Второй мировой войны, когда американские военные, используя сонар, построили карты океанов и обнаружили посреди них длинные цепи подводных гор, явно вулканического происхождения. Исследователь Герри Гесс (Harry Hess) показал, что дно Атлантического океана раздвигается в две стороны от проходящего посреди Атлантики горного хребта. Раздвигающееся океанское дно несет на себе континенты, как эскалатор в метро несет пассажиров.
И кто их двигает...
В результате исследований Гесса и других ученых 1960-х годов в геологии произошла революция, сравнимая с революцией Коперника в астрономии. Выяснилось, что земная кора состоит из нескольких крупных плит (Африканская, Северо-Американская, Тихоокеанская, Евразийская и другие), а также большого количества малых плит, которые двигаются со скоростью нескольких сантиметров в год, сталкиваясь друг с другом. Каждая плита имеет толщину порядка 100 километров. Под плитами, которые образуют «литосферу», находится горячий вязкий слой толщиной порядка 200–400 километров, который называется астеносферой. На нем и «плавают» тектонические плиты, неся на себе континенты.
При столкновении плит, в зависимости от характера столкновения, образуются горы (например, Гималаи), цепи островов (например, Японские острова), впадины и вулканы. Когда сталкиваются океанская и континентальная плиты, океанская уходит вниз. Это связано с тем, что океанская кора имеет другой химический состав и большую плотность. Герри Гесс назвал происходящий процесс «лентой конвейера»: новая кора рождается из затвердевшей лавы посреди океана, медленно движется миллионы лет, после чего снова погружается в недра и расплавляется.
Почему плиты на разломе Сан-Андреас движутся в стороны, а не навстречу друг другу? Дело в том, что на протяжении 40 миллионов лет в регионе происходил сложный «танец» трех тектонических плит (Тихоокеанской, Фараллонской (Farallon) и Североамериканской), границы между которыми проходили под углом друг к другу. Фараллонская плита оказалась «задвинута» под Североамериканскую, после чего Тихоокеанская стала скользить вбок по бывшей границе Фараллонской и Североамериканской плит.
Тектонические плиты подобны пенкам, движимым конвекционными течениями кипящего супа. В XIX веке ученые не понимали, как этот «суп» вообще может продолжать «кипеть». Согласно расчетам знаменитого физика Вильяма Томсона (лорда Кельвина), по законам термодинамики Земля должна была остыть всего за 20 миллионов лет. Это противоречило оценкам возраста Земли, сделанным геологами. Томсон не учитывал разогрева Земли распадом радиоактивных элементов, которые были открыты только в начале XX века. Из-за этого разогрева Земля продолжает быть горячей после четырех с половиной миллиардов лет своего существования. Мы живем на огромном ядерном реакторе — планете Земля!
Трясение земли
Ну хорошо, континенты движутся, а как это отражается на нашей жизни, помимо необходимости периодически чинить несколько мелких дорог, пересекающих разлом СанАндреас? Дело в том, что движение происходит не непрерывно. Каждый сдвиг начинается с накопления напряжения, которое «разряжается» рывком во время большого или малого землетрясения. В центральной части разлом «ползет» за счет тысяч микроземлетрясений, которые не ощущаются человеком. Но иногда напряжение не разряжается длительное время, после чего движение происходит прыжком.
Так случилось во время землетрясения 1906 года в Сан-Франциско, когда в районе эпицентра «левая» часть Калифорнии сдвинулась относительно «правой» почти на 7 метров. Сдвиг начался в 10 километрах под океанским дном в районе Сан-Франциско, после чего в течение 4 минут импульс сдвига распространился на 430 километров разлома Сан-Андреас — от деревни Мендосино до городка Сан-Хуан Батиста.
План главного злодея
Таким образом, затопить прибрежную Калифорнию точечным ядерным взрывом на разломе Сан-Андреас нельзя. Плиты в районе разлома движутся не друг к другу, а в стороны (по линии север —юг), поэтому задвинуть Тихоокеанскую плиту под Североамериканскую менее реально, чем затопить авианосец ударом ноги. Но можно ли вызвать серьезные разрушения искусственным землетрясением? Как ни странно, эта идея была опробована не только в голливудских фильмах. В 1966 году геологи из государственной геологической службы США (USGS) заметили неожиданную последовательность землетрясений в районе военного арсенала Роки Флатс в Колорадо. Время землетрясений в точности совпадало с моментами, когда военные избавлялись от жидких отходов, закачивая их под давлением глубоко под землю. Геологи поставили эксперимент, закачав воду в заброшенное нефтяное месторождение около города Рэнгли в штате Колорадо. Впервые в истории люди искусственно вызвали землетрясение.
После этого в USGS некоторое время обсуждалась идея предотвращения крупных землетрясений вдоль Сан-Андреаса разряжением напряжения разлома с помощью большого количества микроземлетрясений. Однако в USGS решили не экспериментировать, так как понятно, что у них не хватило бы денег заплатить в случае ошибки за полное разрушение Лос-Анджелеса или Сан-Франциско.
Бывает хуже
Несмотря на землетрясения, Калифорния является одним из самых приятных мест для жизни на Земле. Большинство жителей штата проживает в одно-двухэтажных домах и знает меры предосторожности. Поэтому значительное землетрясение в Сан-Франциско в 1989 году вызвало не очень большие разрушения. В конце концов, и в других местах планеты есть проблемы — ураганы, цунами или неблагоприятная политическая обстановка. Да и разлом СанАндреас — не самый опасный геологический объект в Соединенных Штатах. Например, существует Йеллоустонский супервулкан, который около двух миллионов лет назад засыпал пеплом всю западную половину современной территории США. Огромное количество животных погибло даже в тысячах километров от извержения — из-за пыли, попавшей в легкие и загрязнившей питьевую воду. Такие извержения меняют климат всей планеты на годы, вызывая «вулканическую зиму». Но тема вулканов и супервулканов заслуживает отдельной статьи.