Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога

Хотя пока мы не научились точно предсказывать, где и когда произойдут сильные землетрясения, одно можно сказать наверняка: они будут продолжаться. Глобальные инструментальные сейсмические данные, собранные почти за столетие, показывают, что мегаземлетрясение с магнитудой около 9 следует ожидать вдоль одной из планетарных зон субдукции в среднем каждые несколько десятилетий. По всему миру на всех типах разломов каждый год происходит одно-два 8-балльных и несколько десятков 7-балльных землетрясений[46]. Таким образом, строительство сейсмостойких зданий в сейсмически активных регионах должно стать одним из ключевых гуманитарных приоритетов во всем мире. В XXI в. нам должно быть стыдно со средневековым ужасом и удивлением взирать на развалины городов и тысячи жертв, как это случилось в январе 2010 года на Гаити, когда 7-балльное землетрясение унесло более ста тысяч человеческих жизней.

В замедленном темпе

На протяжении десятилетий геологи считали, что деформация земной коры в зонах разломов происходит в двух радикально разных режимах: быстро и бурно (со скоростью несколько метров в секунду) во время землетрясений и медленно и спокойно (со скоростью несколько сантиметров в год) в остальное время. Поскольку считалось, что между этими физическими явлениями в зонах разломов, столь различающимися по своим временны́м характеристикам, мало общего, сейсмологи — ученые, изучающие землетрясения, — и геологи-«структурщики» (такие как я), изучающие постепенные горообразующие тектонические процессы, традиционно относились к двум разным академическим кланам. Однако позднее эти две области геологической науки начали сближаться. В конце 1980-х гг. было установлено, что характерная стекловатая порода с труднопроизносимым названием псевдотахилит, иногда встречающаяся в древних зонах разломов, является продуктом локализованного фрикционного плавления, которое могло возникнуть только при смещении пород вдоль плоскости разлома со скоростью в несколько метров в секунду, т. е. при землетрясениях. Таким образом, ученые впервые смогли непосредственно наблюдать физические последствия воздействия сейсмического сдвига на породы, находившиеся в очаге землетрясения. А в начале XXI в. появление сейсмических «антенн» нового поколения в сочетании с высокоточным GPS-мониторингом движений земной коры и развитие вычислительных мощностей для обработки данных привели к удивительному открытию, что разломы в действительности демонстрируют более широкий спектр поведения, чем считалось раньше.

Между «ползучими» тектоническими движениями, происходящими медленно и долго, на фоновых тектонических скоростях, и обычными землетрясениями, длящимися считаные секунды или минуты, геологи зарегистрировали промежуточные события, называемые медленными землетрясениями. Эти события длятся от нескольких дней до нескольких недель и сопровождаются генерацией очень низкочастотных подземных толчков (тремора), которые прежде считались шумом и игнорировались. В отличие от обычных землетрясений, при которых разрыв разрастается со скоростью нескольких километров в секунду, медленные землетрясения распространяются вдоль зоны разлома со скоростью пешехода— на 16–32 км в день. Еще одна странность состоит в том, что некоторые из них затем разворачиваются и распространяются в обратном направлении с чуть более высокой скоростью[47], подобно туристу, который торопливо возвращается по своим следам, чтобы подобрать потерянную рукавицу. Что еще более странно, в некоторых зонах разлома такие медленные сдвиговые события повторяются с регулярными, но необъяснимыми интервалами. Например, в зоне субдукции Каскадия, проходящей вдоль побережья штата Вашингтон и Британской Колумбии, медленные землетрясения в среднем повторяются каждые 14 месяцев[48].