Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

Существует несколько способов, используемых учеными для определения величины землетрясений для их сравнения. Один из способов оценки магнитуды землетрясений известен большинству людей – это шкала Рихтера, названная так по имени сейсмолога и физика из Калифорнийского технологического института Чарлза Рихера (1900–1985), который разработал ее в 1935 г. для количественной оценки землетрясений в Южной Калифорнии[274]. Шкала Рихтера основана на высоте (амплитуде) сейсмических волн, генерируемых в ходе конкретного землетрясения и регистрируемых сейсмометром (прибором для записи сейсмических волн). Высота волны сопоставляется с расстоянием сейсмометра от эпицентра для вычисления магнитуды землетрясения. Шкала Рихтера – логарифмическая: например, изменение магнитуды с 4,0 до 5,0 по шкале Рихтера означает примерно в 10 раз бо́льшую силу землетрясения, тогда как землетрясение с магнитудой 6,0 в 1000 раз сильнее, чем землетрясение с магнитудой 4,0.

По мере увеличения количества сейсмометров по всему миру ученые осознали, что шкала Рихтера не в полной мере описывает все регистрируемые землетрясения, и, в частности, недооценивается магнитуда землетрясений в зонах субдукции. В последующие годы после создания шкалы Рихтера геологи и сейсмологи разработали другие шкалы для оценки землетрясений, например, предназначенные для оценки энергии конкретных видов сейсмических волн по их амплитуде, но и эти методы тоже имели свои ограничения. Самая полная шкала – это шкала моментных магнитуд, разработанная в 1979 г. сейсмологом из Геологической службы США Томасом Хэнксом и Хироо Канамори, профессором сейсмологии Калифорнийского технологического института[275]. Шкала моментных магнитуд служит для оценки энергии, выделяемой во время землетрясения, и в ней учитываются параметры, не рассматривавшиеся в более ранних шкалах, включая длину разрыва и величину смещения горных пород вдоль разрыва при землетрясении. Эта шкала, как и остальные, тоже логарифмическая[276].

В новостных репортажах часто неправильно указывают, что магнитуда землетрясения составила столько-то единиц по шкале Рихтера, но на самом деле речь идет о моментной магнитуде, о которой сообщает Национальный информационный центр по землетрясениям Геологической службы США[277]. Журналисты часто путают изменение амплитуды сейсмических волн с изменением магнитуды землетрясения. Например, с увеличением магнитуды землетрясения на единицу амплитуда волн возрастает в 10 раз. Но количество высвобождаемой энергии определяется логарифмической функцией, поэтому увеличение магнитуды землетрясения с 4 до 5 единиц отражает 32-кратное увеличение высвобождаемой энергии, а изменению магнитуды с 4 до 6 соответствует приблизительно 1000-кратное увеличение высвобождаемой энергии. Без правильного понимания разницы между амплитудой и магнитудой общество может недооценивать возможные последствия землетрясения.

Теория тектоники плит

Большие литосферные плиты на Земле, состоящие из океанической коры или из океанической и континентальной коры, взаимодействуют друг с другом по краям, где они встречаются. В зависимости от тектонических механизмов, существующих в конкретном месте, или создаются новые плиты, а старые разрушаются, или две плиты скользят друг относительно друга.

Один из основных типов границ плит, называемых дивергентными, или конструктивными, границами, или центрами спрединга, наблюдается в месте образования материала новой плиты на дне океана в районах срединно-океанических хребтов (см. главу 5, цветную вклейку 5.1). Большая часть дивергентных границ плит находится в океанах, но иногда они появляются и в континентальной коре, постепенно раскалывая сушу, как в случае Восточно-Африканской рифтовой долины. Остров Исландия расположен на вершине Срединно-Атлантического хребта над мантийным плюмом – локализованной колонной магмы.

Другой основной тип границы литосферных плит – конвергентная граница, на которой материал старой плиты поглощается в глубоководных желобах (см. главу 5, цветная вклейка 5.1), когда одна литосферная плита, сложенная из океанической коры, пододвигается (подныривает) под плиту меньшей плотности, небольшая часть которой сложена из океанической, а бо́льшая часть – из континентальной коры. Примером такого процесса служит Алеутский желоб недалеко от Аляски и зона субдукции Каскадия на Тихоокеанском Северо-Западе. Другой вариант процессов, наблюдаемых на конвергентных границах плит, – горообразование при столкновении двух континентальных блоков, как в случае с Гималаями.

Еще один основной тип границ существует там, где плиты скользят относительно друг друга (см. главу 5, цветная вклейка 5.1), например, разлом Сан-Андреас в Южной Калифорнии, силы консервативны и горные породы не создаются и не разрушаются. Эти границы называют трансформными, или сдвиговыми.