Планета Земля. Познакомьтесь с миром, который мы называем домом

Это звучит как предупреждение. Землетрясения, подобные тем, что были в Вирджинии и Нью-Мадриде, могут произойти где угодно, в том числе в Бостоне, Чикаго, Нью-Йорке и других крупных городах. Землетрясение магнитудой 5,7 балла произошло в 1580 году в Дуврском проливе у юго-восточной части Англии. Оно привело к тому, что с Вестминстерского аббатства в Лондоне, на расстоянии около 150 километров, упала остроконечная башенка (пинакль). В том же регионе в 2007 году произошло землетрясение магнитудой 4,3 балла. Но не стоит преувеличивать риски: большинство современных зданий в западных городах может легко выдержать землетрясения магнитудой 5 или 6 баллов. Небоскребы, в частности, достаточно устойчивы к качаниям, но исторические памятники и старые здания, построенные из неармированного кирпича, могут быть уязвимы. В зоне риска находятся также критически важные объекты инфраструктуры, такие как электрические и телекоммуникационные сети, водные и топливные трубопроводы.

Сейсмологи стремятся выяснить, существует ли какая-то систематичность в возникновении внутриплитовых землетрясений. В каждом третьем штате США имеется ущелье или расселина, которые можно считать несостоявшимися разломами. Некоторые из них (например, озеро Рилфут) проявляют сейсмическую активность, а другие – нет. Ответ на вопрос, почему это так, пока не найден. Не имея четкой схемы происхождения внутриплитовых землетрясений, мы можем ожидать, что их возникновение возможно где угодно и когда угодно.

Мощность плюмов

Не только землетрясения возникают «в неправильных местах». К вулканам это тоже относится. Американский геофизик Джейсон Морган положил начало исследованию тектоники плит (см. главу 4); кроме того, в 1970-х годах он также был одним из первых ученых, обнаруживших ошибку в теоретическом объяснении вулканизма Гавайских островов.

Эти острова лежат в тысячах километров от края Тихоокеанской плиты, на которой они покоятся. Согласно теории тектоники плит, все значительные геологические события должны происходить на границах плит. Таким образом, с точки зрения тектоники литосферных плит вулканизм на этих островах объясняется слабостью плиты, которая позволяет более горячему веществу пассивно изливаться из мантии. Но Морган вспомнил выдвинутую ранее канадским геофизиком Джоном Тузо Вильсоном идею и предположил, что поток горячего мантийного вещества (плюм) прорывается на поверхность с глубины многих тысяч километров.

Это противоречило общепринятой теории, и только в середине 1980-х годов другие ученые начали склоняться к тому, что Морган, возможно, прав. Перелом в сознании случился, когда благодаря сейсмическим волнам, выделяемым землетрясениями, удалось раскрыть некоторые тайны строения нашего подземного мира.

Рис. 5.3. Гавайские острова имеют вулканическое происхождение, хотя рядом с ними нет границы тектонических плит. Как это объясняется?

Сейсмические изображения являются весьма приближенными и нечеткими, но они показывают, что мантия обладает сложной динамикой. Очень важно то, что измерения выявили две массивные области очень горячего плотного вещества. Их назвали термохимическими сваями. Они расположены на самом дне мантии, вблизи ее границы с внешним ядром. Одна термохимическая свая находится под южной частью Тихого океана, а другая – под Африкой. Каждая из них имеет тысячи километров в поперечнике и над каждой из них поднимается вверх, к поверхности, суперплюм из еще более горячего вещества.

Наличие суперплюма объясняет, почему дно в центре южной части Тихого океана возвышается примерно на 1000 метров над окружающим подводным рельефом. Этот факт не находил объяснения в теории тектоники плит. Нечто подобное можно сказать и об африканском суперплюме, который поддерживает территорию от юга Конго до самой нижней оконечности Южной Африки, включая Мадагаскар. Сейсмическая съемка позволила обнаружить под Исландией и Гавайскими островами более мелкие особенности, также похожие на плюмы и простирающиеся вверх, к литосфере. Возможно, эти мини-плюмы объясняют существование этих островов и их вулканизм.

Между тем у берегов Аргентины морское дно понижается почти на километр. Эта территория расположена прямо над областью мантии, которая, согласно результатам сейсмовидения, является холодной и отождествляется с нисходящим мантийным потоком. Аналогичным образом бассейн реки Конго расположен в холодной зоне и находится на сотни метров ниже, чем его окрестности. Почти везде, где были проведены измерения, обнаружены свидетельства вертикальных движений внутри Земли, которые приводят к изменениям ее поверхности.

Глубокое воздействие