Великие катастрофы в истории Земли
Шрифт:
Землетрясение 1960 г. на Чилийском побережье имело магнитуду 8,5, Гоби-Алтайское — 8,6. Таким образом, оба этих землетрясения всего лишь в 2–4 раза уступали по силе максимальному из зарегистрированных на Земле пароксизмов. Возникает вопрос: а может ли произойти землетрясение значительно большей силы? Ведь геологические процессы продолжаются на Земле многие миллионы лет, а количественные данные, полученные инструментальной сейсмологией, ограничиваются всего лишь шестью-семью десятками лет.
Геофизика и геология отвечают сейчас вполне определенно, что землетрясения более сильные, чем с магнитудой 9, на Земле произойти не могут. И вот почему. Каждое землетрясение представляет собой толчок или серию толчков, возникших вследствие смещения горных масс по
Расчеты показали, что даже у слабых землетрясений, едва ощутимых человеком, площадь ожившего в земной коре разлома измеряется в длину и по вертикали несколькими метрами. При землетрясениях средней силы, вызывающих образование трещин в каменных зданиях, размеры очага составляют уже километры. Самые же сильные, катастрофические землетрясения имеют очаг, достигающий по протяженности 500—1000 км и уходящий на глубину до 50 км. Сравнительная характеристика слабых и сильных землетрясений, размеры очагов и величины энергии даны в табл. 3 (по Н.В. Шебалину).
У максимального из зарегистрированных землетрясений очаг равен 1000х100 км. Эта цифра уже близка к максимальной длине разломов, известных на земной поверхности. Дальнейшее увеличение глубины очага также невозможно, поскольку на глубинах более 100 км земное вещество находится в пластическом состоянии, близком к плавлению. Следовательно, такие землетрясения, как Чилийское и Гоби-Алтайское, близки к максимально возможным. Изучение их позволяет нам оценить и вероятные последствия. Как ни страшны разрушения от таких землетрясений, они ограничены площадью определенного размера. Поскольку катастрофическое землетрясение возникает вдоль протяженного разлома, зона наибольших разрушений вытягивается относительно узкой полосой, составляющей максимум 20–50 км в ширину и до 300–500 км в длину. За пределами этой зоны подземный удар уже не имеет катастрофической силы.
Стоит сказать несколько слов относительно периодичности сильных землетрясений. Опыт изучения землетрясений, накопленный во всем мире, свидетельствует, что там, где произошло сильное, а тем более катастрофическое землетрясение, следующая сейсмическая катастрофа произойдет не скоро. Землетрясение представляет собой разрядку длительно накапливающихся в земле напряжений. Чем сильнее землетрясение, тем с большей площади, окружающей очаг, снимаются накопившиеся напряжения. Для возникновения следующего сильного землетрясения необходимо время, чтобы напряжение в земной коре снова достигло максимума.
Сколько же требуется для этого времени? В разных геологических зонах срок этот различен и измеряется от десятков лет до нескольких тысячелетий и более. В районе Ашхабада, разрушенного землетрясением, находилась мечеть Аннау, построенная в середине XV в. Она простояла в полной сохранности в течение 600 лет и в 1948 г. была полностью разрушена. Следовательно, в этом районе в течение 600 лет не было подземных толчков даже средней силы. На окраине Ашхабада проведены раскопки бывших городов Ак-тепе и Старой Нисы. По мнению профессора Г.П. Горшкова, подробно ознакомившегося с археологическими материалами, разрушение городов было вызвано землетрясениями. Первое произошло в Ак-тепе около 2 тыс. лет назад; второе разрушило дворец в Старой Кисе в I в. н. э.; третье — в 943 г. погубило в районе Старой Нисы более 5000 человек. Таким образом, периодичность землетрясений в районе Ашхабада оказывается следующей: примерно одно за 1000 лет.
Случаи, когда после сильного землетрясения наступал длительный период покоя, многочисленны. Однако разрушительные землетрясения происходили и там, где за историческое время фиксированы не были. Таким образом, нет оснований предполагать, что имеются зоны, где сейсмические катастрофы повторяются очень часто.
Обратимся
Второй тип катастрофических извержений — хорошо известные пароксизмы Везувия, а также извержения Ключевского вулкана на Камчатке, Тамбора и Кракатау. К этому же типу принадлежит и извержение Санторина в XIV в. до н. э. Все извержения данного типа сопровождаются сильными пароксизмальными взрывами, происходящими обычно после периода продолжительного покоя.
Основными видами энергии действующего вулкана являются: 1) потенциальная энергия, учитываемая по изменению уровня лавы в процессе извержения; 2) кинетическая энергия, зависящая от скорости выбрасываемых продуктов и их массы; 3) тепловая энергия, включающая то тепло, которое содержится в лаве, газах и твердых частицах; 4) сейсмическая энергия и энергия воздушных масс, определяемая величиной смещения почвы (магнитудой) и изменением давления воздуха.
Общее количество энергии, необходимое для распыления 1 км 3в пепел с размером частиц в сотые доли миллиметра (по Е.К. Мархинину), равно приблизительно 1,85·10 15Дж. Общее же количество тепловой энергии, заключенной в 1 км 3лавы перед извержением, равно 3,5·10 18Дж. Термальная энергия вулкана оказывается в 1000 раз больше энергии пеплообразования.
О масштабе выделившейся энергии во время единичного катастрофическою извержения можно судить по двум взрывным извержениям: Безымянного 30 марта 1956 г. и Шивелуча 12 ноября (табл. 4, по Горшкову).
Для характеристики силы извержения П. Хейдервари предложил вычислять новую величину — магнитуду извержения, которая пропорциональна выделившейся энергии. Энергию вулканического извержения, по мнению П. Хейдервари, целесообразно определять атомно-бомбовым эквивалентом, т. е. числом атомных бомб, могущих дать соответствующую энергию при взрыве. Энергия одной атомной бомбы принята 8,4·10 14Дж. Оказалось, что взрыв Безымянного эквивалентен 4, Кракатау — 20 000, а Тамбора 200 000 атомных бомб.
На табл. 5 сопоставлены данные об объемах выброшенного материала, размерах кальдеры, площади разрушения и энергии взрыва наиболее крупных из известных за историческое время вулканических катастроф. Нетрудно видеть, что вулканические катастрофы типа Кракатау, Тамбора принадлежат к числу максимальных по объему выброшенного материала, площади пеплопада, энергии взрыва.
По силе разрушительного эффекта извержение Санторина может быть сопоставлено лишь с извержением вулкана Тамбора, а последнее — самое опустошительное, самое сильное извержение за последнее тысячелетие.