История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие - Дональд Протеро
Передние края сильно деформируются, когда сталкиваются с движущимися вниз крыльями мантийного течения. Океаническая кора, прогибаясь в опускающемся крыле, нагревается и теряет свою воду, которая попадает в океан. В эту дробилку опускающегося крыла затягивает также верхние океанические отложения и вулканические подводные горы; они подвергаются метаморфическим изменениям и в конечном итоге, вероятно, привариваются к континентам.
Здесь мы видим почти все элементы современного представления о зонах субдукции: опускающаяся плита, нагрев и потеря воды (что в основном стимулирует плавление магм с образованием дуговых вулканов), куски океанической коры, подводные горы и другие материалы, которые подвергаются метаморфизму, деформируются в «дробилке опускающегося крыла» и в конечном итоге «привариваются» к континентам.
После того как в 1963 г. Вайн и Мэтьюз опубликовали доказательства спрединга морского дна, в середине 1960-х гг. появилась лавина прорывных статей – Джона Тузо Вильсона, Дэна Маккензи, Уильяма Джейсона Моргана, Ксавье Ле Пишона и многих других ученых. Почти все они рассказывали о «желобах» и «границах сжатия». Поэтому основные загадки того, что именно образовало океанические желоба, почему гравиметрические измерения в них показывали менее плотную породу и почему обнаружились зоны Вадати – Бениоффа погружающихся землетрясений, оказались связаны с новыми моделями тектоники плит.
Фрагмент головоломки № 5: Великое аляскинское землетрясение
Однако ключевым событием, которое буквально потрясло мир и показало субдукцию в действии, стало землетрясение на Аляске в 1964 г. Катастрофа, произошедшая в Страстную пятницу 27 марта, в 17:36, оказалась самым мощным землетрясением в истории Соединенных Штатов с магнитудой 9,2 по шкале Канамори. На тот момент Аляска была американским штатом всего 5 лет. Некоторые города на юге Аляски стихия сровняла с землей, а огромные цунами смывали всё в прибрежной зоне. Одни районы просто исчезли, погрузившись под воду, другие превратились в зыбучие пески, а дома из-за колоссальных оползней скользили по грунту, как вагончики на американских горках. Удивительно, что, несмотря на огромную магнитуду землетрясения и 7 минут сильной тряски в некоторых местах, погибло всего 136 человек. Повезло, что большинство людей уже были в безопасности дома по случаю Страстной пятницы, да и население Аляски в то время было совсем немногочисленным.
Множество людей занялось логистическими проблемами, вызванными чрезвычайной ситуацией, а геологи приступили к детальному изучению землетрясения и его последствий. Одним из специалистов был представлявший Геологическую службу США Джордж Плафкер, который во время катастрофы находился на месте происшествия. Вскоре сейсмологи установили, что произошел колоссальный надвиг пород, при котором часть дна Тихого океана оказалась под Алеутским желобом и Аляской на севере. Плафкер обнаружил весьма интересную закономерность в породах земной коры, переместившихся выше надвига (рис. 22.8А). Породы непосредственно к северу от Алеутского желоба – с пролива Принс-Уильям до южного берега острова Кадьяк – поднялись в воздух примерно на 9,1 м. С причалов в этом регионе было видно, как вода отступала, словно во время отлива, но затем так и не вернулась, и вся морская жизнь, процветавшая ранее в приливных зонах, погибла (рис. 22.8А и 22.8В). Однако еще дальше к северу от желоба, в районе к северо-западу от поднявшейся области (полуостров Кенай, остров Кадьяк и берега залива Кука), земля просела на 2,4 м, поэтому вода покрыла прибрежные территории и уже не ушла. Погибли обширные прибрежные леса, которые теперь затопила соленая вода (рис. 22.8А и 22.8С).
Рис. 22.8 (А) Подъем и опускание после Великого Аляскинского землетрясения 1964 г., по-видимому, были вызваны сдвиганием одной плиты под другую вдоль Алеутского желоба. (В) Поднявшиеся береговые обнажения. Приливы больше не доходили до них, и морская жизнь, оказавшись без воды, прекратилась. (С) Некоторые территории после Аляскинского землетрясения опустились и оказались затопленными. Предоставлено Геологической службой США
Плафкер сопоставил всю эту информацию и понял, как именно на коре сказалось смятие блока, лежащего поверх огромного надвига. Давление выгнуло вверх область непосредственно выше зоны надвига в желобе, в то время как кору сразу за ней почти в такой же степени прогнуло вниз. Землетрясение 1964 г. на Аляске стало первой демонстрацией субдукции в действии.
К концу 1960-х гг. сейсмологи использовали модификацию старого метода, чтобы подтвердить, что плиты двигались именно «тем курсом», который предсказывала концепция тектоники. Используя так называемый анализ первого движения, специалисты по данным, полученным от разных сейсмографов, смогли определить, куда был направлен надвиг и каков был угол плоскости разлома. Собрав данные о тысячах землетрясений, происходивших на десятках разных границ между плитами, ученые из Обсерватории Ламонт Брайан Айзекс, Джек Оливер и мой бывший профессор сейсмологии Линн Сайкс в 1967–1968 гг. представили свои выводы: землетрясения подтверждают, что границы земной коры перемещаются в соответствии с моделями тектоники плит. Все землетрясения демонстрировали не только то, что зона сейсмичности погружалась под вышележащую плиту (согласно предварительным расчетам Бениоффа и Вадати), но и то, что сейсмические перемещения свидетельствуют о надвигании одной пластины на другую. Напротив, землетрясения от срединно-океанических хребтов растаскивались в стороны вдоль вертикальных плоскостей, как можно было предсказать по спредингу морского дна. Это исследование было признано одним из доказательств реальности тектоники плит.
Несмотря на всплеск научной деятельности по данной теме, оставался вопрос, как назвать общую концепцию. Ведь до тех пор со всевозможными вводящими в заблуждение коннотациями использовались самые разные термины: поддви́г, опускающаяся плита, надвигающаяся плита, перекрывающая плита, зона сближения, зона сокращения, зона поглощения, погружение, желоб, зона разрушения земной коры, зона Бениоффа, островная дуга, затягиваемая вниз кора, зона нисходящего потока, нисходящее крыло, зона захвата, глубинное течение, глубинный поток и т. д. Одни определения (например, зона Бениоффа) были сейсмическими понятиями, в то время как другие передавали структурные или тектонические характеристики.
В начале 1969 г. Билл Дикинсон из Стэнфордского университета организовал первую Пенроузскую конференцию Геологического общества США. Пенроузские конференции весьма отличаются от обычных форумов Геологического общества, на которые приезжает 5000–6000 специалистов и на которых в течение 4 дней проводится около 20 одновременных сессий, а участники выступают с 15-минутными докладами, которые могут вызвать (или не вызвать) некую дискуссию, либо просто приходят послушать чужие выступления. Я побывал на трех Пенроузских конференциях, две из которых сам организовывал, и они больше похожи на семинары или на мозговые штурмы, чем на официальное заседание. На них приглашают тех специалистов, которые могут внести свой вклад в какую-то масштабную тему, и обсуждение продолжается до тех пор, пока участникам есть что сказать, поэтому расписание принципиально свободное и гибкое. Еще важнее, что все участники слушают все доклады, так что это не похоже на
