Изобретатель - природа - Изот Литинецкий

Без допущения дрейфа континентов трудно увязать между собой все отмеченные Вегенером геологические данные. Тем не менее гипотеза о дрейфе континентов была предана лет на пятьдесят забвению, геологи в своей работе руководствовались в основном представлением о незыблемом расположении материкой.

В последние 20 лет, когда увеличился объем геологических и геофизических исследований с применением новой техники, появились дополнительные свидетельства о крупномасштабных горизонтальных перемещениях как океанских, так и континентальных блоков земной коры. И гипотеза Вегенера вновь "ожила". Ныне теория дрейфа континентов признается справедливой подавляющим большинством геофизиков.

Теоретически каждую тектоническую плиту можно сравнить с ленточным транспортером. Расселина, образовавшаяся в результате разлома океанического хребта (цепи гор длиной в 70 тысяч и шириной от 500 до 3 тысяч километров, расположенные на дне Мирового океана), начинает заполняться горячей и вязкой магмой, поднимающейся из астеносферы. Достигнув поверхности, она "прирастает" к краям, охлаждается, застывает, давая дорогу следующему потоку. На другом конце ленточного транспортера соответствующее количество породы должно исчезнуть. Именно это происходит в глубоководных впадинах, сосредоточенных в основном на дне Тихого океана, где одна тектоническая плита как бы заплывает, "ныряет" под другую и уходит на глубину под углом 50-70 градусов (как правило, "ныряет" та плита, на которой нет континентального массива, состоящего из более легкого материала, который, как понтон, держит край и не дает ему погрузиться). По мере оседания затвердевшее вещество литосферы вновь попадает в условия температуры и давления, свойственные подземным глубинам, и мало-помалу снова превращается в пластическую магму (рис. 11).

Рис. 11. Очертания наиболее крупных литосферных плит: 1 - границы между плитами, вдоль которых происходит расширение дна океана; 2 - границы, на которых преобладает сжатие; 3 - границы, вдоль которых происходили или происходят сдвиговые движения; 4 - растяжение; 5 - сжатие. Обозначение плит: А - Евразийская; Б - Индийская; В - Тихоокеанская; Г - Американская; Д - Антарктическая; Е - Африканская

Жесткие, внутри спокойные тысячекилометровые глыбы-платформы толщиной до 100-150 километров движутся по раскаленной полупластичной подкладке со скоростью от 1 до 10 сантиметров в год. Взаимное перемещение блоков земной коры происходит по-разному. То они удаляются друг от друга, то сближаются, то спокойно скользят по отношению друг к другу. Наползая друг на друга, они образуют складки - горы, раздвигаясь - глубокие впадины, такие, как, например, озеро Байкал. Однако бывают случаи, когда громады-блоки как бы сцепляются и движение затрудняется. При этом горная порода, образующая блоки, начинает деформироваться. В ней, как в пружине, накапливается упругая энергия - тем большая, чем больший объем охвачен деформациями, пока не будет превзойдена прочность горной породы. Как только это происходит и порода начинает разрушаться, блоки получают возможность подвигаться скачками, а титаническая энергия, накопленная в породе, освобождается в виде сейсмических волн - происходит землетрясение.

Такова в упрощенном, схематическом изложении теория тектоники литосферных плит, смысловые основы которой были сформулированы немецким ученым Альфредом Вегенером еще в 1912 году.

Любопытную гипотезу высказал член-корреспондент АН СССР В. Л. Барсуков. Ее суть в том, что в истории планеты положение полюсов Земли несколько раз менялось, и всякий раз это было связано с активными тектоническими движениями и горообразованием. Так, 400 миллионов лет назад магнитный полюс переместился из Западной Австралии в точку к востоку от Японии. Спустя 200 млн. лет, когда образовались Анды и Кордильеры, Урал и Тибет, полюс снова переместился - на этот раз в современное положение. Стало быть, очередное перемещение полюсов (и магнитных и географических) возможно в современную геологическую эпоху. И действительно, ученые отмечают, что Северный географический полюс сейчас смещается к Северной Америке с большой по геологическим понятиям скоростью. А раз меняется положение оси вращения, то усиливается движение блоков земной коры. При этом в тех областях, что оказались в зоне нового экватора, линейная скорость вращения возрастает, а у новых полюсов - уменьшается. "Трения" в этих условиях неизбежны, причем наиболее сильные - преимущественно у экватора и в поясах между 35-м и 40-м градусами северной и южной широты. То есть именно там, где на наших глазах произошли наиболее сильные землетрясения последних лет...

Итак, все гипотезы и теория "тектоники плит" сходятся в том, что землетрясение случается, когда растущее напряжение в земной коре превосходит предел прочности горных пород. Однако последние работы ученых показывают, что может быть и по-иному.

Дело в том, что механические свойства горных пород, особенно в районах, где происходят активные тектонические процессы и горообразование, не остаются постоянными. Возрастает трещиноватость пород, появляются очень тонкие трещины. Ученые Института физики Земли имени О. Ю. Шмидта АН СССР считают, что под воздействием постоянных напряжений в земной коре начинает нарастать образование трещин, и в какой-то момент этот процесс становится лавинообразным. Тут и происходит землетрясение.

Американские исследователи полагают, что микротрещины, а также очень мелкие поры, которые есть даже в самых твердых гранитах, заполняются жидкостью, что также вызывает сильное снижение прочности пород. Обе гипотезы приводят к одному и тому же выводу: землетрясение может произойти и при постоянных, стабильных напряжениях в земной коре - в момент падения прочности горных пород.

В последнее время развивается так называемая волновая гипотеза землетрясений. Ее авторами являются советские ученые. Суть гипотезы кратко такова: в возникновении землетрясений повинны особые волны, одновременно зарождающиеся на полюсах земного шара и распространяющиеся к экватору; встретившись, эти волны поворачивают вспять, в результате чего образуется система узлов и пучностей. Иначе говоря, поверхность Земли колеблется, как струна, и в местах, где эти колебания имеют наибольший размах, происходят наиболее сильные землетрясения.

Из этой гипотезы следует, что наиболее опасные сотрясения земной поверхности должны наблюдаться на определенных широтах, составляющих геометрическую прогрессию: 5,625... 11,250... 16,875... И действительно, именно на этих широтах наблюдаются наиболее сильные землетрясения. Но из этой же гипотезы следует, что положение опасных широт не должно зависеть ни от скорости распространения волн (то есть от характеристик материала, по которому они распространяются), ни от размеров тела. Значит, и на других планетах Солнечной системы наиболее активные сейсмические зоны должны располагаться теми же поясами ( Тем, кто заинтересуется этими гипотезами более подробно, советуем прочитать книги: Ганус А. Тайны земных катастроф. М., Мысль, 1977; Кэдлер Н. Беспокойная земля. М., Мир, 1975; Болт Б. Землетрясения. М., Мир, 1981).

И верно: зоны лунотрясений, а также крупнейшие вулканы на Марсе, Меркурии и Венере находятся почти в точности на тех же широтах, что и на Земле. Иными словами то, что уже известно о геологической жизни планет Солнечной системы, не расходится с предложенной волновой гипотезой. Есть основания полагать, что и там существуют волны, подобные земным.

Разумеется, окончательные выводы из волновой гипотезы сегодня делать рано. Никаких подтверждений реальности "особых волн" пока еще нет. Тем не менее в науке не раз случалось, что появившиеся на свет новые гипотезы при всей своей первоначальной фантастичности впоследствии обретали реальность. Возможно, что подобное произойдет и с волновой гипотезой землетрясений...

Позывные стихии

Поскольку истинные причины "подземных бурь" сегодня еще до конца не известны ученым, приходится идти самым невыгодным путем: наблюдать происходящие землетрясения, изучать события и явления, им предшествующие, и устанавливать связь между ними и самими землетрясениями, т. е. вести поиск предвестников.

А что следует понимать под предвестниками? В самом общем смысле - это необычные, аномальные явления, которые можно заметить и зарегистрировать перед землетрясением.

Несмотря на отдельные важные наблюдения, проведенные учеными Японии и других стран, за первую половину XX века убедительных свидетельств о существовании предвестников "подземных бурь" не было. Решительный перелом в развитии проблемы прогноза землетрясений произошел в 60-х годах. В 1964-1965 гг. по инициативе и под непосредственным руководством академика М. А. Садовского были организованы комплексные исследования предвестников: от создания прогностических полигонов до разработки физических основ и моделей процессов разрушений больших горных масс.