Опубликовано: Март 15, 2011 в 09:52
Землетрясение, ставшее причиной рекордных разрушений, и последующее цунами, ударившие по Японии рано утром в пятницу – жестокое напоминание о разрушительных природных катастрофах, которые могут обрушиться на заселенные города – особенно на те, которые находятся в зонах высокого риска, например, вдоль линий главных разломов земной коры.
Взгляните на пять городов, которые больше всего подвергнуты угрозе подобных катастроф из-за своего расположения.
1. Токио, Япония
Построенный точно на тройном пересечении трех главных тектонических плит – Северо-Американской плиты, Филиппинской плиты и Тихоокеанской плиты – Токио постоянно находится в движении. Долгая история и ознакомленность с землетрясениями подтолкнули город к созданию максимальных уровней тектонической защиты.
Токио – город, вне всяких сомнений, больше всего подготовленный к землетрясениям, это означает, что мы, вероятно, недооцениваем потенциальные разрушения, которые может нанести природа.
Столкнувшись с землетрясением силой 8,9 баллов, самое сильное землетрясение в истории Японии, Токио, находящийся в 370 км от эпицентра, перешел в автоматизированный режим остановки: лифты прекратили работу, метро остановилось, людям пришлось пройти много километров холодной ночью, чтобы добраться до своих домов за городом, там произошли наибольшие разрушения.
Цунами высотой 10 метров, последовавшее за землетрясением, смыло сотни тел на северо-восточном побережье, тысячи людей считаются пропавшими.
2. Стамбул, Турция
Восточный Сан-Андреас, сдвиговый Северо-Анатолийский разлом – самый длинный в мире разлом с трещинами, по линии разлома рвущийся в западном направлении с 1939г.
Город – смешение богатой и бедной инфраструктуры, подвергающей огромную часть 13 миллионов жителей риску. В 1999г. землетрясение силой 7,4 балла ударило по городу Измит, это всего 97км от Стамбула.
В то время как более старые здания, такие как мечети, выстояли, более новые здания 20 века, часто построенные из бетона смешанного с солеными грунтовыми водами и с игнорированием местных строительных норм, превратились в пыль. В регионе погибло около 18000 людей.
В 1997г. сейсмологи прогнозировали, что с 12% возможностью такое же землетрясение может повториться в регионе до 2026г. В прошлом году сейсмологи в журнале Nature Geoscience опубликовали данные о том, что следующее землетрясение, вероятно, произойдет на западе Измита вдоль разлома – опасные 19км на юг от Стамбула.
3. Сиэтл, Вашингтон
Когда жители Тихоокеанского Северо-западного города думают о катастрофах, на ум приходят 2 сценария: мегаземлетрясение и извержение вулкана Рейнир.
В 2001г. землетрясение на территории проживания индейцев племени нискуолли подтолкнуло город к совершенствованию плана готовности к землетрясению, были внесены несколько новых усовершенствований к строительным нормам. Как бы то ни было, много более старых зданий, мостов и дорог до сих пор не модернизированы в соответствии с новыми нормами.
Город находится на активной тектонической границе вдоль Северо-Американской плиты, Тихоокеанской плиты и плиты Хуан-де-Фука (Juan de Fuca). Древняя история обоих землетрясений и цунами записана в земле превратившихся в камень заливных лесов, а также в изустных историях, передающихся из поколения в поколения тихоокеанских северо-западных коренных американцев.
Неясно вырисовывающийся вдалеке, а когда облачный покров находится достаточно высоко открывающийся впечатляющий вид вулкана Рейнир напоминает, что это спящий вулкан и в любое время он может подтолкнуть также и гору Святой Елены.
Хотя сейсмологи чрезвычайно хорошо осуществляют мониторинг вулканических толчков и предупреждают власти о надвигающемся начале извержения – в прошлом году извержение исландского вулкана Эйяфьядлайёкюдль показало, что протяженность и продолжительность извержения всего лишь чье-то предположение. Большинство опустошений затронет восток вулкана.
Но если будет дуть нехарактерный северо-западный ветер, аэропорт Сиэтла и сам город столкнутся с большим количеством горячего пепла.
4. Лос-Анджелес, Калифорния
Катастрофы - не новинка для территории Лос-Анджелеса – и обо всех не говорят по телевизору.
За последние 700 лет мощные землетрясения происходили в регионе каждые 45-144 года. Последнее сильное землетрясение силой 7,9 балла произошло 153 года назад. Другими словами, Лос-Анджелес должен подвергнуться следующему сильному землетрясению.
Лос-Анджелес с населением около 4 миллионов человек при следующем сильном землетрясении может столкнуться с сильными толчками. Согласно некоторым предположениям, беря в учет всю Южную Калифорнию с населением около 37 миллионов человек, природная катастрофа может убить от 2000 до 50000 человек и нанести ущерб на миллиарды долларов.
5. Сан-Франциско, Калифорния
Сан-Франциско с населением более 800000 человек – другой большой город на западном побережье Соединенных Штатов, который может быть опустошен мощным землетрясением и/или цунами.
Сан-Франциско расположен рядом, хотя не точно на северной части разлома Сан-Андреас. Есть также несколько родственных разломов, проходящих параллельно по региону Сан-Франциско, повышая вероятность чрезвычайно разрушительного землетрясения.
В истории города уже была одна такая катастрофа. 18 апреля 1906г. Сан-Франциско подвергся землетрясению силой между 7,7 и 8,3 баллов. Катастрофа стала причиной гибели 3000 человек, принесла убытки на полмиллиарда долларов и сравняла с землей большую часть города.
В 2005г. эксперт по землетрясениям Дэвид Шварц (David Schwartz), житель Сан-Франциско, предположил, что с вероятностью в 62% регион подвергнется сильному землетрясению в течение следующих 30 лет. Хотя некоторые здания в городе построены или укреплены так, чтобы выдержать землетрясение, но, согласно Шварцу (Schwartz), многие все равно находятся в зоне риска. Жителям также советуют держать всегда при себе в готовности наборы с предметами крайней необходимости.
Возможно, некоторые читатели слышали рассуждения на тему отождествления планеты Земля с неким живым сверхорганизмом. В частности, обычно утверждается, что Земля способна сама по себе контролировать процессы, происходящие на ней и с ней, помимо этого отвечая за существование жизни. Речь идёт о теории Геи . Гея в свою очередь являлась древнегреческой богиней Земли. По большому счёту совершенно не важно будет ли жизнь на планете следствием «осознанной» деятельности самой планеты как организма, стечением ряда «случайных» обстоятельств или же следствием существования вселенского закона о благоприятных для жизни зонах.
Так или иначе, жизнь на планете существует, и вполне вероятно, что для того чтобы она возникла, необходимы были множество различных по своей природе совпадений или допущений. Одним из которых, безусловно, является геология планеты.
За геологическую активность на Земле отвечают тектонические или литосферные плиты.
Литосферные плиты нашей планеты
Для более наглядного представления можно посмотреть 3D-модель:
Считается, что движение плит может влиять на существование жизни на планете. Так, геологическая активность свойственна не только Земле, но и небесным телам Солнечной системы. Впрочем, Земля уникальна не наличием землетрясений, которые есть даже на или Марсе (которые называются лунотрясения и марсотрясения, соответственно), а скорее наличием развитой и сильной тектонической активности.
Сейсмометр на Луне
Также Земля единственная планета в Солнечной системе, внешняя кора которой разбивается на плиты. Тектонические плиты достигают десятков километров толщины.
Мощность (толщина) слоёв Земли
Причину движения тектонических плит и материков пытались описать расширением радиуса Земли. Это очень красивая гипотеза, которая вряд ли имеет что-то общее с действительностью.
Модели Кристофа Хильгенберга, демонстрирующие расширяющуюся Землю
На самом деле, основной причиной активного движения литосферных плит является тепловая конвекция. Нижние слои при нагревании становятся легче и всплывают, а верхние вдали от источника тепла остывают и, тяжелея, опускаются вниз. Конвекцию можно наблюдать при движении ветра, когда в одних частях Земли воздух нагревается, а в других охлаждается в месте соприкосновения и создаётся движение. И если наблюдать ветер и воздушные потоки мы, по сути, не можем (их возможно только почувствовать), то на явление конвекции в лавовой лампе можно посмотреть.
Конечно масло в лавовой лампе - это не магматические горные породы в мантии, но не стоит забывать и про такой фактор как время. А именно, тот факт, что в масштабе секунд (в котором по сути живёт и мыслит отдельный человек) вещество мантии Земли твёрдое, но в масштабе лет и десятилетий это вещество приобретает жидкие свойства. Возможно, также это зависит от размеров рассматриваемого объекта.
Сравнение конвекции в мантии Земли и в лавовых лампах
Отчасти это говорит и о том, что жизнь и скорость восприятия окружающего пространства предпочтительнее всего именно в масштабе секунд (или максимум минут). Тогда как глобальные и космические процессы должны существовать в более медленном масштабе времени. Получается, что помимо необходимости существования благоприятных зон для жизни, существует необходимость и некоторого временного окна определённого масштаба. Но об этом мы поговорим позже.
Интересно будет посмотреть на явление конвекции в мантии по результатам современных исследований Шмеллинга , которые отображают холодные (синим) и горячие (красным) области в мантии Земли.
Конвективное движение в мантии Земли, цвет отображает температуру. Координата z отображает глубину до границы мантии с ядром (разрыв Гутенберга), а координата x отображает часть длины окружности ядра (или разрыва Гутенберга)
На данном изображении хорошо видно конвективное движение внутри мантии. Движение, вызываемое конвекцией, приводит к ряду процессов, а именно движению тектонических плит и его последствиям.
Движение между двумя плитами очевидно может быть либо сходящимся и сталкивающимся, либо же расходящимся с образованием разлома. Схождение или конвергенция приводит к субдукции (одна плита залезает под другую) или коллизии (смятие двух плит с образованием горных цепей). Расхождение или дивергенция приводит к спредингу (раздвижению плит с образованием хребтов в океанах) и рифтингу (с образованием разлома континентальной коры). Также существует третий тип движения плит - трансформный, когда плиты двигаются вдоль разлома. Так или иначе о характере движения плит стоит поговорить отдельно, особенно учитывая большое количество терминологии.
Скорость движения тектонических плит Земли, и типы движения этих плит у их границ
Также стоит упомянуть о толщине плит, или их мощности. Земная кора бывает материковой и океанической; океаническая земная кора достигает 5–15 км, тогда как материковая земная кора достигает 15–80 км. Это говорит о том, что по сравнению с мантией земная кора крайне «тонка». Поэтому движение плит и их стабильное состояние даже в масштабе секунд крайне сложно себе вообразить (если это вообще возможно). И поэтому движение тектонических плит само по себе может вызвать крайнее удивление своей невозможностью структуры, сложностью реализации и кажущейся ненадёжностью. Так или иначе, ничего лучшего нам не дано.
Результатом движения плит, помимо существующей жизни (хотя это и не доказано), можно назвать землетрясения и вулканизм. Если вулканы распространены не только на границах плит, то карта землетрясений за последние десятки лет чётко вырисовывает границы тектонических плит, и зависимость здесь видимо прямая. Кольцо вулканов вокруг Тихоокеанской плиты называют «Тихоокеанское огненное кольцо».
Карта недавних землетрясений и активных вулканов
К чему же приведёт движение тектонических плит на Земле в будущем, и что из этого получится, мы расскажем в последующих материалах.
Кора Земли разделена разломами на литосферные плиты, представляющие собой огромные цельные блоки, достигающие верхних слоев мантии. Они являются крупными стабильными частями земной коры и находятся в непрерывном движении, скользя по поверхности Земли. Литосферные плиты состоят либо из материковой, либо из океанической коры, а в некоторых континентальный массив сочетается с океаническим. Выделяют 7 наиболее крупных литосферных плит, которые занимают 90% поверхности нашей планеты: Антарктическая, Евразийская, Африканская, Тихоокеанская, Индо-Австралийская, Южноамериканская, Североамериканская. Кроме них существуют десятки плит средних размеров и много мелких. Между средними и крупными плитами находятся пояса в виде мозаик из мелких плит коры.
Теория тектоники литосферных плит
Теория литосферных плит изучает их движение и процессы, связанные с этим движением. Данная теория гласит о том, что причиной глобальных тектонических изменений является горизонтальное перемещение блоков литосферы - плит. Тектоника литосферных плит рассматривает взаимодействие и движение блоков земной коры.
Теория Вагнера
О том, что литосферные плиты горизонтально перемещаются, впервые высказал предположение в 1920-х годах Альфред Вагнер. Он выдвинул гипотезу о «дрейфе континентов», но она в то время не была признана достоверной. Позже, в 1960-х годах, проводились исследования океанического дна, в результате которых подтвердились догадки Вагнера о горизонтальном движении плит, а также выявлено наличие процессов расширения океанов, причиной которых является формирование океанической коры (спрединг). Основные положения теории в 1967-68 годах сформулировали американские геофизики Дж. Айзекс, К. Ле Пишон, Л. Сайкс, Дж. Оливер, У. Дж. Морган. Согласно этой теории границы плит находятся в зонах тектонической, сейсмической и вулканической активности. Границы бывают дивергентными, трансформными и конвергентными.
Движение литосферных плит
Литосферные плиты приходят в движение вследствие перемещения вещества, находящегося в верхней мантии. В зонах рифтов это вещество прорывает кору, расталкивая плиты. Большая часть рифтов располагается на океаническом дне, так как там земная кора гораздо тоньше. Наиболее крупные рифты, которые существуют на суше, находятся возле озера Байкал и Великих Африканских озер. Движение литосферных плит происходит со скоростью 1-6 см за год. Когда они между собой сталкиваются, на их границах возникают горные системы при наличии материковой коры, а в случае, когда одна из плит имеет кору океанического происхождения, образуются глубоководные желоба.
Основные положения тектоники плит сводятся к нескольким пунктам
- В верхней каменной части Земли существуют две оболочки, которые значительно отличаются по геологическим характеристикам. Этими оболочками являются жесткая и хрупкая литосфера и находящаяся под ней подвижная астеносфера. Подошва литосферы представляет собой раскаленную изотерму температурой 1300°С.
- Литосфера состоит из непрерывно движущихся по поверхности астеносферы плит земной коры.
Теория литосферных плит — самое интересное направление в географии. Как предполагают современные ученые, вся литосфера поделена на блоки, которые дрейфуют в верхнем слое. Их скорость составляет 2-3 см в год. Они именуются литосферными плитами.
Основатель теории литосферных плит
Кто же основал теорию литосферных плит? А. Вегенер одним из первых в 1920 г. сделал предположение о том, что плиты движутся горизонтально, но его не поддержали. И только в 60-х годах обследование океанического дна подтвердили его предположение.
Воскрешение этих идей привело к созданию современной теории тектоники. Её важнейшие положения были определены командой геофизиков из Америки Д. Морганом, Дж.Оливером, Л. Сайксом и др. в 1967-68 г.
Ученые не могут сказать утвердительно, что вызывает такие смещения и как формируются границы. Еще в 1910 г. Вегенер полагал, что в самом начале палеозойского периода Земля состояла из двух материков.
Лавразия охватывала область нынешней Европы, Азии(Индия не входила), Северной Америки. Она являлась северным материком. Гондвана включала Южную Америку, Африку, Австралию.
Где-то двести млн. лет назад эти два материка объединились в один — Пангею. А 180 млн. лет назад он вновь делится на два. Впоследствии Лавразия и Гондвана также были разделены. За счет этого раскола были образованы океаны. Причем Вегенер нашел свидетельство, которое подтверждало его гипотезу об едином материке.
Карта литосферных плит мира
За те миллиарды лет, в течение которых осуществлялось движение плит, неоднократно происходило их слияние и разделение. На силу и энергичность движения материков большое влияние оказывает внутренняя температура Земли. С её повышением увеличивается скорость движения плит.
Состоит из множества слоев, нагромождающихся друг на друга. Однако лучше всего нам известны земная кора и литосфера. Это не удивляет - ведь мы не только обитаем на них, но и черпаем из глубин большинство доступных нам природных ресурсов. Но еще верхние оболочки Земли сохраняют миллионы лет истории нашей планеты и всей Солнечной системы.
Эти два понятия так часто встречаются в прессе и литературе, что вошли повседневный словарь современного человека. Оба слова используются для обозначения поверхности Земли или другой планеты - однако между понятиями есть разница, базирующаяся на двух принципиальных подходах: химическом и механическом.
Химический аспект - земная кора
Если разделять Землю на слои, руководствуясь различиями в химическом составе, верхним слоем планеты будет земная кора. Это относительно тонкая оболочка, заканчивающаяся на глубине от 5 до 130 километров под уровнем моря - океаническая кора тоньше, а континентальная, в районах гор, толще всего. Хотя 75% массы коры приходится только на кремний и кислород (не чистые, связанные в составе разных веществ), она отличается наибольшим химическим разнообразием среди всех слоев Земли.
Играет роль и богатство минералов - различных веществ и смесей, созданных за миллиарды лет истории планеты. Земная кора содержит не только «родные» минералы, которые были созданы геологическими процессами, но и массивное органическое наследие, вроде нефти и угля, а также инопланетные, включения.
Физический аспект - литосфера
Опираясь на физические характеристики Земли, такие как твердость или упругость, мы получим несколько иную картину - внутренности планеты будет укутывать литосфера (от др. греческого lithos, «скалистый, твердый» и «sphaira» сфера). Она намного толще земной коры: литосфера простирается до 280 километров вглубь и даже захватывает верхнюю твердую часть мантии!
Характеристики этой оболочки полностью соответствуют названию - это единственный, кроме внутреннего ядра, твердый слой Земли. Прочность, правда, относительная - литосфера Земли является одной из самых подвижных в Солнечной системе, из-за чего планета уже не раз изменяла свой внешний вид. Но для значительного сжатия, искривления и прочих эластических изменений требуются тысячи лет, если не больше.
- Интересный факт - планета может и не обладать поверхностной корой. Так, поверхность - это его затвердевшая мантия; кору ближайшая к Солнцу планета потеряла давным-давно в результате многочисленных столкновений.
Подводя итог, земная кора - это верхняя, химически разнообразная часть литосферы, твердой оболочки Земли. Первоначально они обладали практически одинаковым составом. Но когда на глубины воздействовала только нижележащая астеносфера и высокие температуры, в формировании минералов на поверхности активно участвовали гидросфера, атмосфера, метеоритные остатки и живые организмы.
Литосферные плиты
Еще одна черта, которая отличает Землю от других планет - это разнообразие на ней разнотипных ландшафтов. Конечно, свою невероятно большую роль сыграли и вода, о чем мы расскажем немного позже. Но даже основные формы планетарного ландшафта нашей планеты отличаются от той же Луны. Моря и горы нашего спутника - это котлованы от бомбардировки метеоритами. А на Земле они образовались в результате сотен и тысяч миллионов лет движения литосферных плит.
О плитах вы уже наверняка слышали - это громадные устойчивые фрагменты литосферы, которые дрейфуют по текучей астеносфере, словно битый лед по реке. Однако между литосферой и льдом есть два главных отличия:
- Прорехи между плитами небольшие, и быстро затягиваются за счет извергающегося с них расплавленного вещества, а сами плиты не разрушаются от столкновений.
- В отличие от воды, в мантии отсутствует постоянное течение, которое могло бы задавать постоянное направление движения материкам.
Так, движущей силой дрейфа литосферных плит является конвекция астеносферы, основной части мантии - более горячие потоки от земного ядра поднимаются к поверхности, когда холодные опускаются обратно вниз. Учитывая то, что материки различаются в размерах, и рельеф их нижней стороны зеркально отражает неровности верхней, движутся они также неравномерно и непостоянно.
Главные плиты
За миллиарды лет движения литосферных плит они неоднократно сливались в суперконтиненты, после чего снова разделялись. В ближайшем будущем, через 200– 300 миллионов лет, тоже ожидается образование суперконтинента под именем Пангея Ультима. Рекомендуем посмотреть видео в конце статьи - там наглядно показано, как мигрировали литосферные плиты за последние несколько сотен миллионов лет. Кроме того, силу и активность движения материков определяет внутренний нагрев Земли - чем он выше, тем сильнее расширяется планета, и тем быстрее и свободнее движутся литосферные плиты. Однако с начала истории Земли ее температура и радиус постепенно снижаются.
- Интересный факт - дрейф плит и геологическая активность не обязательно должны питаться от внутреннего самонагрева планеты. К примеру, спутник Юпитера, обладает множеством активных вулканов. Но энергию для этого дает не ядро спутника, а гравитационное трение с , из-за которого недра Ио разогреваются.
Границы литосферных плит весьма условны - одни части литосферы тонут под другими, а некоторые, как Тихоокеанская плита, вообще скрыты под водой. Геологи сегодня насчитывают 8 основных плит, которые покрывают 90 процентов всей площади Земли:
- Австралийская
- Антарктическая
- Африканская
- Евразийская
- Индостанская
- Тихоокеанская
- Северо-Американская
- Южно-Американская
Такое разделение появилось недавно - так, Евразийская плита еще 350 миллионов лет назад состояла из отдельных частей, во время слияния которых образовались Уральские горы, одни из самых древних на Земле. Ученые по сей день продолжают исследование разломов и дна океанов, открывая новые плиты и уточняя границы старых.
Геологическая активность
Литосферные плиты движутся очень медленно - они наползают друг друга со скоростью 1–6 см/год, и отдаляются максимально на 10-18 см/год. Но именно взаимодействие между материками создает геологическую активность Земли, ощутимую на поверхности - извержения вулканов, землетрясения и образование гор всегда происходят в зонах контакта литосферных плит.
Однако есть исключения - так называемые горячие точки, которые могут существовать и в глубине литосферных плит. В них расплавленные потоки вещества астеносферы прорываются наверх, проплавляя литосферу, что приводит к повышенной вулканической активности и регулярным землетрясениям. Чаще всего это происходит неподалеку от тех мест, где одна литосферная плита наползает на другую - нижняя, вдавленная часть плиты погружается в мантию Земли, повышая тем самым давление магмы на верхнюю плиту. Однако сейчас ученые склоняются к той версии, что «утонувшие» части литосферы расплавляются, повышая давление в глубинах мантии и создавая тем самым восходящие потоки. Так можно объяснить аномальную отдаленность некоторых горячих точек от тектонических разломов.
- Интересный факт - в горячих точках часто образуются щитовые вулканы, характерные своей пологой формой. Они извергаются много раз, разрастаясь за счет текучей лавы. Также это типичный формат инопланетных вулканов. Самый известный из них на Марсе, самая высокая точка планеты - высота его достигает 27 километров!
Океаническая и континентальная кора Земли
Взаимодействие плит также приводит к формированию двух различных типов земной коры - океанической и континентальной. Поскольку в океанах, как правило, находятся стыки различных литосферных плит, их кора постоянно изменяется - разламывается или поглощается другими плитами. На месте разломов возникает непосредственный контакт с мантией, откуда поднимается раскаленная магма. Остывая под воздействием воды, она создает тонкий слой из базальтов - основной вулканической породы. Таким образом, океаническая кора полностью обновляется раз в 100 миллионов лет - самые старые участки, которые находятся в Тихом океане, достигают максимального возраста в 156–160 млн лет.
Важно! Океаническая кора - это не вся та земная кора, что находится под водой, а лишь ее молодые участки на стыке материков. Часть континентальной коры находится под водой, в зоне стабильных литосферных плит.
Загрузка...
