Подборка фактов о землетрясениях и их изучении — от Древнего Китая до наших дней

1. Сколько бывает землетрясений?

Ежегодно на Земле фиксируется 500 тысяч землетрясений. Большинство из них можно обнаружить только при помощи сейсмометров. Количество зарегистрированных землетрясений с каждым годом увеличивается, что объясняется просто: растёт точность приборов и количество сейсмостанций. Человек может ощутить только пятую часть из полумиллиона, а к разрушительным последствиям приводят около 100 землетрясений в год. На одно землетрясение магнитудой 5 приходится в среднем 10 землетрясений магнитудой 4, 100 — с M=3 и так далее. Это эмпирическое правило называют законом Гуттенберга-Рихтера.

Рисунок 1557 г., изображающий землетрясение в Италии в IV в. до н.э.

2. Cамое-самое?

Самое первое зафиксированное в исторических хрониках землетрясение произошло в 1831 г. до н.э в китайской провинции Шаньдун — по крайней мере, пока не удалось найти более древних записей. Самое разрушительное из исторических землетрясений — событие в китайской провинции Шеньси 1556 года. Количество его жертв оценивают в 830 тысяч человек, хотя оно не самое сильное в истории — сейсмологи считают, что по силе оно сопоставимо с землетрясением 2023 года в Турции. Но в этом регионе большинство населения проживало в пещерах, выдолбленных в мягких лёссовых породах и во время землетрясения эти жилища разрушились. Самая древняя и долгая хроника сейсмических событий также родом из Китая: систематические записи о них начинаются в 780 г. до н.э. при династии Чжоу.

3. Сейсмограф — сейсмометр — сейсмоскоп?

Для регистрации землетрясений используют специальный инструментарий — сейсмометры или сейсмографы. Первые сейсмографы известны ещё в Древнем Китае, а прототип современных приборов со стрелкой самописца, представляющей колебания земной поверхности при прохождении сейсмической волны появился в 1880 году.

Zhang Heng seismoscope reconstruction" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Первый известный китайский сейсмоскоп — реконструкция 1939 года. Он появился, по-видимому, в 132 году н.э. во времена династии Хань, а изобрёл его известный учёный Чжан Хэн. При землетрясении бронзовый шарик вываливался из пасти одного из восьми драконов и с громким звуком падал на подставку в виде лягушки с открытым ртом. Положение «сработавшего» дракона указывало на направление, откуда пришёл сейсмический толчок. Источник фото: https://en.wikipedia.org/wiki/File:EastHanSeismograph.JPG

Сейсмометры на Земле формируют глобальную сеть, и их стараются установить везде, где позволяют технические возможности и логистика (например, их пока сложно массово установить на океанском дне). Это не обязательно активные зоны землетрясений. Сейсмометры используют для «просвечивания» внутренней структуры Земли — см. об этом ниже. Кроме того, сейсмометры установлены и на ближайших небесных телах. Так, их имеется несколько на Луне. Пока что один сейсмометр установлен на Марсе — это стационарная станция InSight, предназначенная для сейсмологических наблюдений. Осенью 2022 года она завершила свою работу по естественным причинам — её солнечные панели покрылись густым налётом марсианской пыли и больше не могут давать необходимое для её работы количество энергии. Подробнее про InSight можно прочитать в нескольких других статьях.

4. Огонь — вода — воздух..?

О причинах землетрясений учёные спорили со времён античности, причём современное представление о движениях земной коры не очень давнее. Так, древнегреческие философы приписывали их, например, «газам в недрах Земли» или «напряжениями между земной и водной средой». Также виновником землетрясений называли «огонь», «воздух» и остальные известные древним стихии. По-видимому, первым верно указал причину землетрясения в 1760 году английский инженер Джон Митчелл, которого считают одним из основателей сейсмологии. Он написал, что землетрясения и «волны энергии», которые они переносят, вызваны «перемещением горных пород на глубине множествa миль от поверхности» — сегодня такое объяснение принимается фактически без изменений.

При­чи­ной сотря­се­ния зем­ли одни пола­га­ли воду, дру­гие огонь, третьи — саму зем­лю, чет­вер­тые — дви­жу­щий­ся воздух; пятые — несколь­ко [сти­хий], шестые — все вме­сте. Неко­то­рые точ­но зна­ют, по их сло­вам, что при­чи­на зем­ле­тря­се­ний — одна из этих [сти­хий], но не зна­ют, какая имен­но.
(Сенека, «О природе», книга VI)

5. Земная кора как источник неприятностей?

Mediterranean seismicity" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Разломы земной коры и места землетрясений в средиземноморском регионе.

Землетрясения возникают при смещении блоков земной коры — самой верхней и самой тонкой оболочки Земли. Толщина земной коры меняется в диапазоне от 5 до 90 км. Самая тонкая кора — под океанами, а самая толстая — под высокогорными массивами. Но в любом случае кора занимает ничтожную часть объёма планеты. Так, радиус Земли — около 6400 километров, то есть кора занимает меньше одного процента по толщине и 0,5% массы Земли. Изучением движений земной коры занимается специальный раздел геологии — тектоника. Очевидно, в ведении геологов-тектонистов находятся и землетрясения.

Гипоцентр землетрясения может располагаться на глубинах и до нескольких сотен километров. Это уже далеко не земная кора, но слои верхней мантии. Но такие землетрясения, называемые глубокофокусными, достаточно редкие — подавляющее число сейсмических событий происходит всё же в пределах коры.

• Точку в глубине Земли, где произошло смещение блоков земной коры, называют гипоцентром землетрясения. А эпицентр — это проекция этой точки на земную поверхность.
• Следы метеоритных кратеров на Земле называются астроблемами, или импактными структурами.

Землетрясения могут вызываться и другими причинами, например, падением крупных метеоритов и деятельностью вулканов. В условиях Земли, однако, процент таких сейсмических событий невелик по сравнению с землетрясениями от тектонических причин. Но, к примеру, на Марсе сейсмические толчки, или марсотрясения из-за бомбардировки метеоритами — явление более частое. Некоторые из таких толчков удалось уловить при помощи марсианского сейсмометра InSight, а в отдельных случаях — даже найти кратер, который оставил метеорит, вызвавший марсотрясение (об этом есть отдельная статья).

6. Вниз к центру Земли

Под земной корой располагаются следующие, гораздо более представительные по объёму оболочки Земли — мантия и металлическое ядро, которое разделяется на две компоненты: внешнее жидкое (расплав железа и никеля) и внутреннее твёрдое. Размеры мантии и ядра уже исчисляются тысячами километров. Толщина мантии примерно 2900 километров, и на долю ядра приходятся оставшиеся 3500 километров из 6400. Подобное строение имеют и другие планеты земной группы, в частности, Марс. Так, ядро у Марса имеет радиус, вероятно, около 1800 км — это половина радиуса планеты. Под вопросом пока наличие у Марса жидкого внешнего ядра. Подробнее о новых данных по внутреннему строению Марса можно прочитать в отдельной статье.

7. Откуда мы всё это знаем?

Seismic waves probing Earth interior" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Принцип сейсмотомогафии: сейсмические волны от землетрясения можно использовать для исследования внутренней структуры планеты.

Сведения о внутреннем строении Земли и некоторых космических тел мы получаем из тех же землетрясений. Для этого используют сейсмические волны, которые распространяются от очага землетрясения сквозь всю Землю и фиксируются сейсмографами по всему миру. По задержке поступления волны на ту или иную станцию можно судить о скорости распространения сейсмосигнала в этом направлении (от «источника» — фокуса землетрясения к приёмнику — сейсмостанции на другой стороне земного шара), и соответственно о строении пород на пути волны. Раздел геологии, занимающийся исследованием внутренней структуры планеты по анализу сейсмических волн, называется сейсмотомография.

Сейсмотомографию используют также для изучения Луны, Марса и более удалённых тел Солнечной системы (в частности, планет-гигантов и их спутников). Больше того, сейсмические волны можно использовать для исследования звёзд — этот раздел астрофизики называется астросейсмология. Про исследование строения Марса при помощи данных, собранных станцией InSight, можно прочитать специальную большую статью.

8. Сейсмограммы и сейсмоволны

Seismogram and seismic waves at earthquake" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Начало землетрясения на сейсмограмме.

Сейсмограмма изображает колебания земной коры, которые фиксирует сейсмограф. Первые сейсмограммы рисовали на движущейся бумажной ленте, по которой передвигалось перо самописца. На рисунке видно, как выглядит начало землетрясения — момент прихода сейсмической волны четко выделяется на кривой. Но после первого толчка на сейсмограмме видны дальнейшие события, при которых характер кривой резко изменяется — это моменты прихода разных типов волн. Первый сигнал приходит от самой быстрой волны, или P-волны (Primary wave). Затем следует вторичная, или S-волна (Secondary wave). Можно заметить, что амплитуда этой второй волны ощутимо выше. P и S волны — это соответственно продольная и поперечная звуковая волна в твёрдом теле. Их скорости различаются на несколько километров в секунду. Поэтому после первого сейсмического толчка землетрясения с некоторой задержкой последует второй, который может быть сильнее первого. Вслед за P- и S-волной на сейсмограмме появляется целая серия новых сигналов. Это так называемые поверхностные волны, у которых также выделяют несколько типов (волны Рэлея, Лява и т.д.) В отличие от и P- S-волн, которые распространяются сквозь толщу Земли (поэтому они называются объёмными) поверхностные волны распространяются на границе раздела двух сред, в нашем случае — по поверхности Земли. Самый известный пример таких волн — обычные морские волны. Их скорость ещё меньше, чем у двух объёмных, но их воздействие при землетрясении может быть ещё более разрушительным. На разнице скоростей разных типов волн можно сыграть в системах предупреждения (см. об этом ниже): когда сейсмостанция фиксирует самый первый толчок от P-волны, до прихода следующих может быть запас времени несколько десятков секунд — за это время можно выдать сигнал предупреждения о неизбежном землетрясении.

9. Магнитуда или балльность?

Wood-Anderson sejsmograph" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Сейсмограф Вуда-Андерсона — «эталонный» сейсмограф 1930-х годов, на основании которого были разработаны первые версии шкалы магнитуд Рихтера.

Для характеристики землетрясения используется безразмерная величина — магнитуда M. Сейчас используется несколько похожих шкал с таким названием, но самая первая — шкала магнитуд Рихтера, введённая в 1935 году. Магнитуда определялась по максимальному отклонению стрелки стандартного сейсмографа того времени (сейсмографа Вуда-Андерсона). Если сейсмометр находится на эталонном расстоянии 100 километров от эпицентра землетрясения, то магнитуда по Рихтеру определяется просто — это десятичный логарифм максимального отклонения стрелки в микронах. Например, если отклонение стрелки 10 см, или 100 000 мкм, то магнитуда землетрясения — 5 (то есть log10 100 000). Разумеется, инструменты могут располагаться на разных расстояниях от эпицентра, поэтому для произвольных расстояний магнитуду рассчитывали, внося поправки на дальность. Принцип расчёта остался и в современных модификациях шкалы. Магнитуда землетрясения — мера сейсмической энергии, выделяемой во время толчка, и она измеряется в логарифмической шкале: увеличение M на единицу, например, с 5 до 6 соответствует увеличению энергии примерно в 30 раз (а точнее, в 31,6=10^3/2 раз). Поэтому энергия землетрясений магнитудой 7 и 5 различается в ~1000 раз, и M7 уже относят к катастрофическим событиям. Землетрясение максимальной магнитуды 9,5 зафиксировано в Чили в мае 1960 года. Два катастрофических землетрясения 2023 года — в Турции и Сирии (в феврале) и сентябрьское в Марокко имели магнитуды соответственно 7,8 и 6,8.

Шкалы магнитуд часто путают со шкалой интенсивности землетрясения в баллах (балльностью). Магнитуда — это характеристика всего сейсмического события, балльность — «сила» землетрясения в условных баллах (обычно I — XII), как оно ощущается в конкретной локации в зависимости от расстояния до эпицентра, твёрдости грунта и других факторов.

10. Землетрясения случаются не поодиночке

Turkey 2023 earthquake aftershock map" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Землетрясение 2023 года в Турции и Сирии — карта крупных афтершоков (цифры — соответствующая магнитуда).

После «основного» землетрясения в течение нескольких часов и дней может последовать продолжение — сейсмические толчки меньшей силы примерно в том же месте. Их называют афтершоки (aftershocks), а число их может достигать нескольких сотен. Хотя они, как правило, уступают по силе и последствиям уже случившемуся землетрясению, расслабляться ещё рано. Например, один из знаменательных афтершоков — землетрясение магнитудой 7,1 в 1976 году в Китае. Оно случилось через несколько часов после землетрясения магнитудой 7,5. И главное, и «второстепенное» землетрясения, как можно догадаться, были катастрофическими событиями со множеством жертв и разрушений. Другой недавний пример — землетрясение в Турции и Сирии 6 февраля 2023 года: вслед за ним последовало несколько тысяч афтершоков в течение нескольких недель. Самый мощный из них случился через десять часов после главного землетрясения и имел магнитуду около 7,5. Кроме афтершоков, есть ещё и форшоки; как следует из названия, это серия небольших толчков, которые могут указывать на приближающееся катастрофическое событие.

11. Можно ли предсказать землетрясение? (нет)

Illinois earthquake isoseisms" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Изосейсмы (линии равной интенсивности) землетрясения 1968 года с магнитудой 5,4.

Механизм землетрясений похож на сход снежной лавины в горах: в силу тектонических причин в горных породах постепенно накапливаются напряжения, которые «сбрасываются» в определённый момент путём резкого смещения блоков коры. Как и со снежной лавиной, мы можем только указать опасные районы (границы плит и участки вдоль тектонических разломов), но предсказать точное время, место и примерную силу будущего землетрясения пока нельзя. На протяжении десятилетий сейсмологи пытаются найти предвестники землетрясений среди самых разных явлений — от изменений магнитного поля Земли до наблюдений за поведением животных. Но пока что любые корреляции таких признаков со случившимися землетрясениями тонут в шумах: количество «ложных срабатываний» и «пропусков цели» любой предложенной системы предвестников не допускает её практического использования. Может оказаться, что невозможность таких предсказаний — фундаментальное свойство тектонической системы, связанное с её хаотичностью: так же невозможен прогноз погоды на несколько недель вперёд, за пределами временнóго горизонта хаотической системы климата.

В сейсмоопасных районах разворачивают системы раннего предупреждения, например, Shake Alert для западного побережья США. Но они не предсказывают землетрясений. Сеть сейсмостанций отслеживает уже начавшееся землетрясение, позволяя в режиме реального времени определить по пеленгу положение эпицентра и магнитуду, а следовательно, рассчитать момент прихода сейсмической волны в конкретное место. Система, таким образом, выдает предупреждение об уже неизбежном подземном толчке и его предполагаемой силе; если эпицентр находится достаточно далеко, это позволяет выиграть несколько десятков секунд — например, чтобы успеть покинуть здание или лечь на пол.

 Ледотрясения

McMurdo Antarctic station" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Антарктическая станция Мак-Мердо (McMurdo Station). Matthias Wietz.

В Антарктике и Гренландии сейсмическим толчкам может быть подвержена не только земная кора, но и ледяной покров — так возникают ледотрясения. Эти сейсмические события ещё называют криосейсмами. Они похожи на «обычные» землетрясения, но возникают в пределах толщи льда, мощность которой достигает нескольких километров. Такие явления, возможно, даже более частые по сравнению с антарктическими землетрясениями, но и значительно слабее. Их регистрируют на сейсмографах, в частности, на станции на Южном Полюсе, а некоторые полярники даже утверждают, что ощущали их. Из-за слабости таких толчков сложно определить места их возникновения: сейсмосигнал не регистрируется на достаточно большом количестве станций для пеленга. Ледотрясения возникают при быстром замерзании подтаявшего льда: при замерзании объём воды увеличивается, и новый лёд разрывает поверхность ледника. Ледотрясения могут возникать и на космических телах. Так, планетологи ожидают зафиксировать их на ледяном спутнике Сатурна Энцеладе — они должны возникать из-за сильного приливного воздействия Сатурна, в частности, вдоль «тигровых борозд» — видимых на снимках длинных трещин в ледовом покрове.

13. Лунотрясения, марсотрясения,…

Martian InSight seismometer" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Марсианский сейсмометр — станция InSight.

Лунотрясения встречаются реже, а их магнитуда в среднем значительно меньше, чем у землетрясений. Кроме того, как считается, большинство из них вызываются другими механизмами. На Луне в нашу эпоху почти нет тектонической активности, и большая часть лунотрясений возникает из-за приливного взаимодействия вещества Луны с Землёй. Их гипоцентры располагаются на значительной глубине — около 700 км, то есть примерно на половине расстояния между поверхностью и центром Луны. Есть и «обычные» лунотрясения тектонического происхождения, а также сейсмособытия, связанные с падением крупных метеоритов. Информация о лунотрясениях поступала благодаря небольшой сети сейсмометров, развёрнутых станциями «Аполлон» в 1969-1972 году в местах их посадки — эта сеть работала до 1977 года.

Марсотрясения тоже значительно слабее землетрясений и вызываются как слабой тектоникой Марса, так и падением метеоритов. Самое сильное зарегистрированное марсотрясение (сентябрь 2021 года) имело магнитуду 4,2 — см. об этом отдельную статью. В отличие от Луны, в распоряжении планетологов находится только один марсианский сейсмометр — станция InSight.

14. Цунами

Great Wave of Kanagawa" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Кацусика Хокусай, «Большая волна в Канагаве» (1820-е годы).

Цунами — серия катастрофических волн, которые периодически обрушиваются на побережья океанов. Они возникают, как правило, из-за землетрясений с эпицентром в океане. В результате смещения земной коры под водой в движение приходит несколькикилометровая толща воды от дна до поверхности. Эта масса воды распространяется в разные стороны от эпицентра со скоростью несколько сотен км/час, рано или поздно достигая суши. Высота такой волны в открытом океане незначительна — порядка 0,5 метра, и определить, что эта волна именно цунами без специальных приборов нельзя — в океане цунами практически не выделяется на фоне обычных волн. Но в отличие от морских волн, которые распространяются в поверхностном слое воды, цунами гонит к берегу всю массу воды до дна. При входе на мелководье высота такой волны увеличивается до десятков метров, и последствия для береговой инфраструктуры часто бывают плачевными. Во многих случаях масштаб ущерба от землетрясения оказывался значительно меньше, чем от сопутствующего цунами.

15. Плиты и границы

Места возникновения землетрясений распределены на Земле очень неравномерно. Так же неравномерно распределены вулканы. Но если отложить на карте сразу две эти группы объектов — вулканы и эпицентры землетрясений, например, за последние 50 или 100 лет, то даже неискушенные в геологии читатели сразу подметят закономерность.

earthquakes and volcanos location and lithospheric plates boundaries" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Зоны землетрясений и извержений вулканов и границы литосферных плит.

А именно, поверхность Земли разделяется на несколько крупных стабильных регионов, в которых землетрясений и вулканов очень немного. Эти участки по размерам сравнимы с земными континентами. Напротив, на их границах располагаются узкие неустойчивые области, в которых и сосредоточен основной массив наших точек. Это достаточно очевидное наблюдение и привело к концепции литосферных плит — относительно спокойных участков земной коры, на границах которых и происходят основные геологические катаклизмы. Речь здесь не только о землетрясениях: можно заметить, что крупные горные массивы часто (но далеко не всегда) также располагаются в таких пограничных зонах. Все эти явления вызываются перемещением плит друг относительно друга. Это можно себе представить, как крупные глыбы льда на реке или озере, которые во время ледохода сталкиваются, скользят или налезают друг на друга — торошение льда. Геологи выделяют семь крупных литосферных плит и семь малых. Крупные плиты, как правило, содержат целый континент, но их границы простираются значительно дальше его береговой линии. Они и называются по «своим» континентам — есть плиты Африканская, Евразийская, Антарктическая и т. д. Мелкие плиты располагаются обычно в пределах океанов или возле их границ, в частности, несколько таких плит есть в Тихом океане. Сам Тихий океан окружает так называемое «Огненное кольцо» из таких неустойчивых границ, и в этом кольце зарождается почти 80% всех землетрясений.

16. Литосферные плиты движутся? (плейт-тектоника и суперконтиненты)

Оказывается, литосферные плиты не только смещаются, но за сотни миллионов лет могут путешествовать по поверхности Земли на тысячи километров. По крайней мере, так считает современная концепция тектоники — мобилизм, или плейт-тектоника («тектоника плит»).

Идея о том, что континенты могут перемещаться, может возникнуть при взгляде на карту мира — ещё во времена Великих географических открытий заметили, например, что контуры западного побережья Африки и восточного Южной Америки повторяют друг друга. Может ли быть, что они раньше составляли единый континент и в результате каких-то катаклизмов (например, Всемирного Потопа) разделились? Об этом задумались ещё в XVII веке. Первым научную теорию дрейфа континентов предложил в 1912 году метеоролог А.Вегенер. Он опирался не только на вид береговой линии, но и на схожесть геологических комплексов и ископаемых растений и животных на двух континентах. Теорию Вегенера геологи тогда не приняли: было непонятно, за счёт какой силы могут перемещаться континенты. Только в 1960-х годах эта идея получила признание, только с существенным уточнением: видимо, перемещаются не сами континенты, а литосферные плиты, на которых они расположены.

Snider-Pellegrini Opening the Atlantic" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Гипотеза дрейфа материков — рисунок из книги XIX века.

На геологических промежутках времени плиты могут собираться вместе, образуя суперконтиненты, или дробиться. Так, последний из таких суперконтинентов — Гондвана, он включал современные континенты южного полушария (Австралию, Антарктиду, Южную Америку и Африку, а также полуостров Индостан) и распался в меловом периоде 100-150 миллионов лет назад.

Скорость перемещения плит — несколько сантиметров в год, и её можно измерить при помощи GPS, изучая смещение специальных маячков на континентах. Модель дрейфа литосферных плит даёт единообразное объяснение многим вопросам строения земной коры. Например, в настоящее время Африканская и две американские плиты расходятся, образуя Срединно-Атлантический хребет — вдоль линии разлома на дне Атлантического океана происходят извержения базальтовой лавы и формируется молодая океаническая кора. С другой стороны, Индостанская плита — остаток Гондваны «наезжает» на Евразийскую, в результате чего образуется Гималайский хребет с самыми высокими горными вершинами. Аналогичное объяснение получает Тихо-Океанское Огненное кольцо: более тяжёлая океанская плита при столкновении с континентальной погружается под неё. Вулканы и очаги землетрясений возникают по линии соприкосновения двух плит — это являние называют субдукцией плит.

17. Или не движутся? (фиксизм и геосинклинали)

Tectonic plates" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Литосферные плиты: семь больших и семь малых.

Часть геологов отрицает тектонику плит. По их мнению, перемещение плит на тысячи километров на протяжении геологической истории, а следовательно, формирование и распад суперконтинентов и подобные представления современной геологии лишены основания. Такая альтернатива теперь общепринятой концепции (мобилизму) называется фиксизмом. По наблюдениям, фиксисты в настоящее время в основном встречаются на постсоветском пространстве (хотя большинство российских геологов — всё же мобилисты).

Для объяснения многих процессов, в частности, горообразования, которые хорошо укладываются в парадигму плейт-тектоники, у фиксистов есть свой понятийный аппарат. Он использует представление о геосинклиналях — структурах, которые возникают при вертикальных перемещениях земной коры, то есть её поднятиях и опусканиях. Сторонники этой концепции не отрицают горизонтальные движения литосферных плит — но они выражают сомнения, что такие перемещения могут накапливаться, приводя к дрейфу континентов.

Нужно сказать, что для большинства прикладных вопросов геологии, например, для разведки месторождений, приверженность учёного фиксизму или мобилизму мало на что влияет. Тем более что на протяжении, скажем, современной геологической эпохи, или кайнозоя (65 миллионов лет) эти плиты не так уж сильно переместились, в чём и фиксисты, и мобилисты сходятся, хоть и по разным причинам.

18. Почему движутся плиты?

Pangaea" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Суперконтинент Пангея в начале мезозоя (200 млн лет назад).

Литосфера, или внешняя твёрдая и хрупкая оболочка Земли (это земная кора и часть верхней мантии) располагается на слое астеносферы — более вязкой и пластичной «подложке» в верхней мантии. Согласно концепции плейт-тектоники движение литосферных плит на геологических промежутках времени и происходит по такой «смазке». Механизм перемещения, по-видимому, связан с мантийными плюмами — конвекционным перемещением массы вещества Земли из-за наличия горячего ядра. Подробнее про плюмы и их связь с тектоникой можно прочитать в недавней статье. Вязкость астеносферы также объясняется нагревом от ядра. Литосферу и астеносферу можно представить как разные сегменты горящей свечки: близко к зажжённому фитилю парафин размягчён, и свечку в этом месте легко деформировать, а дальше от огня он твёрдый и хрупкий. Когда планета станет старше, ядро постепенно остынет, и тектонические движения замедлятся или вообще прекратятся. Вероятно, это и произошло в геологическом прошлом на Марсе, сейчас практически лишённом тектоники.

19. Меняют день, толкают земную ось?

Earth inner structure" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Внутреннее строение Земли.

Крупные землетрясения могут изменять продолжительность суток на Земле. Это происходит из-за перераспределения вещества планеты. При этом изменяется её момент инерции — распределение массы в зависимости от расстояния до оси вращения. Такие изменения даже для катастрофических землетрясений выражаются микросекундами, но при помощи атомных часов их можно зафиксировать. Так, землетрясение 2004 года на Суматре магнитудой 9,1, согласно расчётам, привело к сокращению суток на 6,8 микросекунд. В силу этого же механизма землетрясения могут также привести к смещению земной оси на несколько сантиметров. Точно определить «вклад» конкретного землетрясения сложно, поскольку продолжительность земных суток постоянно изменяется в силу множества других факторов. Например, из-за взаимодействия с Луной сутки становятся длиннее (Земля вращается медленнее) примерно на 20 микросекунд в год. Подробнее об этом можно прочитать в этой статье на сайте.

20. Чем полезны землетрясения?

Землетрясения — неизбежное явление, как неизбежны, например, грозы. Землетрясения сопровождают перемещение литосферных плит и служат для снятия накопившихся напряжений между блоками земной коры. А тектоника плит является необходимым элементом геологической эволюции. Перемещение плит способствует циркуляции вещества на Земле. Например, при столкновении плит образуются горные массивы. В результате эрозии они постепенно разрушаются, а материал горных пород сносится в водоёмы и принимает участие в геохимическом цикле; так формируется и плодородный слой почвы. Из-за тектонических движений современный рельеф на Земле не старше нескольких миллионов лет. В частности, большинство метеоритных кратеров на планете давно уничтожено процессами горообразования или засыпано более поздними отложениями, и их можно найти только по косвенным признакам. На Марсе и Луне из-за отсутствия тектоники рельеф почти не меняется в течение миллиардов лет, и следы ударов метеоритов остаются видимыми, а по плотности кратеров в той или иной области можно судить о геологическом возрасте этого участка поверхности. Поэтому тектоника, и в частности землетрясения — признак того, что планета жива.

Tingvellir rift valley in Iceland" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration: none; background-image: linear-gradient(to right, rgb(247, 192, 192) 0%, rgb(247, 192, 192) 100%); background-repeat: repeat-x; background-position: 0px 100%; background-size: 100% 1px;">
Рифтовая долина в Исландии вдоль Срединно-Атлантического хребта возникла из-за расхождения (дивергенции) Евразийской и Северо-Американской литосферных плит. Рифт долины Тингвеллир (Þingvellir) разрастается со скоростью около 1 сантиметра в год.

Источник