Глубинный разлом Сан – Андреас

Разлом Сан-Андреас

Внешняя, каменная оболочка Земли (литосфера) разбита на огромные пластины – литосферные плиты и находится в сильно сжатом состоянии (в напряжении). Источником напряжения является зарождающаяся в рифтовых зонах новая земная кора. Это напряжение приводит к взаимному движению плит и к таким грандиозным разломам, как разлом Сан-Андреас.

Оглавление

Введение

Трансформный разлом Сан-Андреас – это полоса, протянувшаяся от побережья к северу от Сан-Франциско до Калифорнийского залива и уходящая в глубь земли примерно на 16 км, представляет собой линию соединения двух тектонических плит, на которых расположены океаны и континенты Земли.

Эндрю Лоусон
Эндрю Лоусон

Впервые на разлом на западном побережье Северной Америки обратил внимание профессор Калифорнийского университета в Беркли Эндрю Лоусон (Andrew Lawson) в 1895 году, он же дал геологическому образованию название в честь располагающейся в этом регионе долины Сан Андреас.
Разлом Сан-Андреас рассекает с севера на юг западное побережье Северной Америки. Разлом – это трещина в твердой оболочке земли, которая называется литосферой (каменная сфера).

Разлом Сан-Андреас представляет собой трансформный разлом, развивающийся в месте сопряжения Тихоокеанской плиты и Североамериканской плиты. Эти плиты по краям разлома движутся в противоположных направлениях со скоростью примерно 1-3 см в год. Края Североамериканской и Тихоокеанской плит шероховатые, поэтому плиты трутся одна о другую, а образующиеся вдоль их границ напряжения, создаваемые шероховатостью краёв, “выплёскиваются” на людей в виде землетрясений.
История зарождения разлома Сан-Андреас “уходит” в далёкое прошлое Земли, когда еще была “жива” и полна сил древняя океаническая плита Фараллон.
Землетрясения, порождаемые разломом Сан-Андреас могут иметь самую различную силу – от очень слабых и многочисленных, до катастрофических, но редких. Чем дольше шероховатость границ плит, создающая силу трения, сопротивляется проскальзыванию, тем больше накапливается энергии для будущего землетрясения. Место следующего землетрясения зависит от того, в какой части протяженного разлома скопилось больше энергии.

Тихоокеанская и Северо-Американская плиты “породили” разлом Сан-Андреас

Взаимодействие Тихоокеанской и Северо-Американской плит вызвано к жизни трансформным разломом (Transform fault) Сан-Андреас. Трансформный – это значит, что края разлома перемещаются друг относительно друга в противоположные стороны, а сам он располагается между осевыми частями “разорванного” рифта.

Разлом Сан-Андреас без прикрас
Разлом Сан-Андреас без прикрас

Тихоокеанская плита – одно крыло разлома Сан-Андреас

Тихоокеанская плита – самая обширная литосферная плита, почти полностью сложенная корой океанического типа. Из-за постоянного дрейфа, размер Тихоокеанской плиты и, соответственно, размер Тихого океана постепенно меняется.
Например, несколько сотен миллионов лет назад, значительную часть площади Тихоокеанской плиты составляла океаническая плита Фараллон. Эта плита перемещаясь на восток, пододвигалась под Североамериканскую континентальную плиту. Причем, “подныривала” не только плита Фараллон, но и её западная граница, являющаяся по своей природе рифтом, а также расположенные внутри плиты трансформные разломы и зоны дробления (Fracture zone).

Северо-Американская плита – другое крыло разлома Сан-Андреас

Северо-Американская литосферная плита включает в себя большую часть Северной Америки, Гренландию и фрагмент Евразийской плиты, ограниченного хребтом Черского в Восточной Сибири.
Плита относится к смешанному типу, так как имеет фрагменты как континентального, так и океанического типов.
Общее направление дрейфа Северо-Американской плиты – юго-западное, в сторону от Срединно-Атлантического хребта.

Океаническая плита Фараллон – “прародитель” трансформного разлома Сан-Андреас и его двигатель

Плита Фараллон ранее и сегодня (OJP - Ontong Java Plateau)
Плита Фараллон ранее и сегодня (OJP – Ontong Java Plateau)

Плита Фараллон ( Farallon Plate) – океаническая литосферная плита, которая к настоящему времени практически полностью “поглотилась” мантией Земли. Плита получила название в честь Фараллоновых островов, расположенных западнее Сан-Франциско. То, что осталось от плиты Фараллон на поверхности Земли, раздробилось на ряд более мелких тектонических плит. Эти остатки плиты Фараллон, продолжаюшие жить и в наше время, породили, в том числе, разлом Сан-Андреас. А источником движения крыльев разлома Сан-Андреас является, практически уже поглощенная вместе с плитой Фараллон, рифтовая зона.
Но плита Фараллон ответственна не только за современное движение краёв (крыльев) трансформного разлома Сан-Андреас, но и за продолжающееся наращивание западного края Северо-Американской плиты. Наращивание плиты происходит за счёт аккреции (соскабливания и вдавливания) всего того, что находится на плите Фараллон и не может погрузиться в мантию Земли – фрагменты островных дуг и различные останцы зарождающейся континентальной коры.

Немного предистории плиты Фараллон

Где-то 80 миллионов лет назад (в мезозойскую эру) северный сегмент океанической плиты Фараллон, наращиваясь со своего восточного края в рифтовой зоне, натолкнулся на Тихоокеанское побережье Северной Америки, то есть на Североамериканскую континентальную плиту. За счет того, что не так легко пододвинуть континентальную плиту в восточном направлениии, океаническая плита Фараллон начала “подныривать” под континент и поглощаться мантией Земли. Плита Фараллон приблизилась к Североамериканской плите под горизонтальным углом 45 градусов и начала погружаться под Североамериканскую плиту под небольшим углом, то есть поддвигаться под континент. Этот поддвиг образовал Скалистые горы. Плита Фараллон, в результате такого напряженного взаимодействия с Североамериканской плитой потрескалась и раскололась на несколько микроплит: Хуан де Фука (Juan de Fuca), Исследователя (Explorer), Горда ( Gorda Plate), которые погружаются под северную часть Северо-Американской плиты. А также на плиты: Кокос (Coconut Plate), которая погружается под Карибскую плиту (Caribian Plate), и Наска (Nazca Plate), которая погружается под Южно-Американскую плиту.

Остатки плиты Фараллон в наше время не только наращивают западную оконечность Северо-Американской плиты но и “дают жизнь” разлому Сан-Андреас

Плита Фараллон продолжает погружаться в мантию под Северо-Американской плитой со всеми своими трансформными разломами и рифтовой зоной, которая в своё время и создавала (наращивала) плиту Фараллон. Эта, уже почти поглощенная мантией рифтовая зона раздвигается и сегодня, то есть процесс спрединга продолжается. Именно спрединг и оживляет подвижки по трансформному разлому Сан-Андреас.

Трансформный разлом Сан-Андреас – “живая” граница между Тихоокеанской и Северо-Американской плитами

Сан-Франциское землетрясение 1906 года
Сан-Франциское землетрясение 1906 года

Разлом Сан-Андреас, видимый и ощущаемый на западном побережье Северной Америки, берёт своё начало далеко на дне Тихого океана. Всё начинается с фрактальной зоны (зоны дробления) Мендосино, которая переходит в трансформный разлом. Тансформный разлом “выныривает” на побережье Северной Америки и прослеживается до Калифорнийского Залива включительно, до тех пор, пока он не будет ограничен фрагментом рифтовой зоны. На рисунке ниже схематично показано происхождение трансформного разлома Сан-Андреас.

Схема образования трансформного разлома Сан-Андреас
Схема образования трансформного разлома Сан-Андреас

Движение противоположных сторон разлома Сан-Андреас приводит к различным феноменам на поверхности Земли. И главное – это землетрясения и искривление многих географических объектов, расположенных в пределах “досягаемости” разломом. Поэтому мы и назвали разлом Сан-Андреас “живым” разломом. А, погружающаяся в мантию Земли, плита Фараллон вызывает на поверхности Земли образование не только мощных вулканов, но и огромных Скалистых гор.

Какие опасности для людей таит разлом Сан-Андреас

Постоянно живущий разлом, благодаря перемещениям его крыльев создаёт различные угрозы для людей, проживающих в окресностях этого разлома. В первую очередь – это землетрясения. Землетрясения – это мгновенная разрядка, копившихся некоторое время, напряжений. Само движение по разлому, по человеческим меркам очень медленное (до 3-х сантиметров в год), искривляет различные протяженные сооружения (мосты, дороги, ограды и т. д), если они расположены поперёк движения разлома.

Землетрясения, порождаемые разломом Сан-Андреас

Калифорния, которую разлом рассекает в меридиональном направлении, является одним из самых сейсмически активных регионов не только Соединенных Штатов, но всей Земли. Небольшие по силе землетрясения в густонаселённой Калифорнии происходят практически каждый год, а раз в сто лет случаются мощнейшие толчки, чья магнитуда превышает 7 по шкале MMS.
С 200 года н. э. в Калифорнии произошло 12 крупных землетрясений, но именно катастрофа 1906 года привлекла к разлому Сан-Андреас внимание всего мира.
Калифорнийцам, живущим на линии разлома Сан-Андреас, постоянно угрожают разрушительные землетрясения.
В настоящее время самым сейсмоопасным участком разлома считается тот, что проходит вблизи Лос-Анджелеса, так как землетрясений здесь не было давно. Чем больше промежуток времени между землетрясениями, тем большая энергия накапливается (разлом постоянно двигается), поэтому геологи предупреждают, что новое землетрясение может быть невероятно мощным.
Опасности подвергается не только штат Калифорния, но и другие регионы, прилегающие к разлому Сан Андреас, протяженность которого превышает 1200 километров по суше.
Вероятность полного разлома коры, на каком-то конкретном участке местности в пределах разлома Сан-Андреас, составляет около 30-40% на текущий момент времени. Это не обязательно означает, что произойдет мощное землетрясение в этом регионе, однако даже слабые толчки с магнитудой в 5 или 6 приведут к серьезным последствиям для Калифорнии.
Архитекторы и строительные инженеры учитывают возможность землетрясений и проектируют здания и мосты, которые могут выдержать определенную силу колебаний земной поверхности. Благодаря этим мерам Сан-Франциское землетрясение 1989 года уничтожило в основном постройки старой конструкции, не нанеся вреда современным небоскребам.
А землетрясения, произошедшие позже, в том числе и в 2019 году, не привели к человеческим жертвам, что указывает на то, что с каждым годом жить в этом крайне сейсмоопасном регионе становится всё безопаснее.
Мы рассмотрим пять наиболее значительных землетрясений, порожденных жизнедеятельностью трансформного разлома Сан-Андреас (в хронологическом порядке):
1. Сан-Франциское землетрясение 1906 года;
2. Землетрясение 10 марта 1933 года в городе Лонг-Бич;
3. Землетрясение 1966 года в Паркфилде;
4. Землетрясение 17 октября 1989 года в Лома-Приета;
5. Землетрясения 4-5 июля 2019 года.

Карта крупнейших землетрясений, порождённых разломом Сан-Андреас
Карта крупнейших землетрясений, порождённых разломом Сан-Андреас

 Сан-Франциское землетрясение 1906 года – землетрясение, с которого началась современная сейсмология

Профессор Калифорнийского университета в Беркли Эндрю Лоусон изучал разлом с 1895 по 1908 год, причем 18 апреля 1906 года произошло сильнейшее землетрясение в Сан-Франциско магнитудой 7.7, которое ученый уже тогда связал с потенциальным разрастанием разлома на юг Калифорнии.

Сан-Франциское землетрясение 1906 года
Сан-Франциское землетрясение 1906 года

Это землетрясение, с эпицентром в Сан-Франциско, вызвало разрушения на колоссальной территории, протянувшейся с севера на юг на 640 км. Вдоль линии разлома в считанные минуты почва сместилась на 6 м – ограждения и деревья были повалены, дороги и системы коммуникаций разрушены, подача воды прекратилась, и пожары, последовавшие за землетрясением, забушевали по всему городу.
Катастрофа унесла 3000 жизней. Это землетрясение было самым сильным в США за минувшее столетие Между замковыми зонами землетрясений лежат промежуточные зоны, чья активность хотя и не столь разрушительна, как в замковых, но тем не менее значительна.

Землетрясение 10 марта 1933 года в городе Лонг-Бич

Землетрясение в городе Лонг-Бич, расположенном к югу от центра Лос-Анджелеса, штат Калифорния, произошло 10 марта 1933 года. Эпицентр находился на шельфе к юго-востоку от Лонг-Бич, в районе разлома Ньюпорт-Инглвуд. Землетрясение имело магнитуду 6,4 МВт и максимальную интенсивность Меркалли VIII ( Сильное ). Повреждение зданий было широко распространено по всей Южной Калифорнии. В результате был нанесен ущерб имуществу в сорок миллионов долларов, и погибло от 115 до 120 человек. Большинство погибших произошло в результате того, что люди выбегали из зданий, подвергаясь воздействию падающих обломков.
Основной ущерб произошел в густонаселенном городе Лонг-Бич. Однако было также установлено, что ущерб был распространен на промышленную зону к югу от центра Лос-Анджелеса. Магнитуда землетрясения считается средней, но значительный ущерб был оставлен из-за неблагоприятных геологических условий (свалка, пропитанный водой аллювий) в сочетании с плохо построенными зданиями. В Лонг-Бич здания рухнули, резервуары с водой упали через крыши, и дома были выброшены из фундамента. Школьные здания были среди структур, которые понесли самый серьезный ущерб. Было признано, что неармированные каменные несущие стены являются причиной того, что школьные здания так сильно пострадали от землетрясения.

Землетрясение 1966 года в Паркфилде

Город Паркфилд, расположенный между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом, находится в промежуточной зоне. Землетрясений с магнитудой до 6 по шкале Рихтера можно ожидать здесь каждые 20-30 лет; последнее случилось в Паркфилде в 1966 году. Явление цикличности землетрясений уникально для данного региона.

Землетрясение 17 октября 1989 года в Лома-Приета

Землетрясение в Лома-Приета произошло 17 октября 1989 года в 17:01 (по местному времени) около Сан-Франциско (Калифорния, США).
Эпицентр находился в 10 км от Лома-Приета, одной из наиболее известных горных вершин в районе, очаг располагался на глубине 18 км под поверхностью. Магнитуда составила 7.1. Тихоокеанская плита продвинулась на 2 м к северо-западу и наехала на 1 м поверх Североамериканской.
Основной ущерб землетрясение причинило городу Санта-Круз. Всего более 18 000 домов оказались разрушенными в Санта-Круз и Сан-Франциско. Общее число погибших составило 63 человека, (большинство из-за крушения огромной секции двухъярусного моста Бей-Бридж), 3757 получили ранения. Было разрушено 80 мостов, в непригодное состояние пришли дороги. На федеральной автостраде 280 движение было прекращено на несколько недель. Толчки спровоцировали оползни в горах. Суммарный материальный ущерб был оценён почти в $6 млрд.

Землетрясения 4-5 июля 2019 года

Сдвиг полотна дороги 5 июля 2019 года в месте, где прошёл разлом Сан-Андреас
Сдвиг полотна дороги 5 июля 2019 года в месте, где прошёл разлом Сан-Андреас

4 июля 2019 года произошло землетрясение магнитудой 6.4 на юге Калифорнии. Эпицентр землетрясения находился примерно в 150 километрах к северо-востоку от центра Лос-Анджелеса и в 18 километрах от города Риджкрест. Очаг землетрясения был расположен на глубине 9 километров. Произошло, как минимум, 4 крупных подземных толчка.
После первого толчка была отмечена серия небольших толчков.
5 июля 2019 года произошло еще одно сильное землетрясение магнитудой 5.4, очаг которого располагался недалеко от города Риджкрест (штат Калифорния). В этом городе несколько зданий получили повреждения, около двух тысяч человек остались без света. Некоторые дома сместились, на фундаментах появились трещины, были обрушены опорные стены. В аэропорту Лос-Анджелеса землетрясение не вызвало сбоя в рабочем графике.

Сейсмогенные катастрофы, порождаемые разломом Сан-Андреас

Движение по разлому, по человеческим меркам очень медленное (до 3-х сантиметров в год), искривляет различные протяженные сооружения (мосты, дороги, ограды и т. д), если они расположены поперёк движения разлома.
Наиболее сильно подвержены воздействию разлома Сан-Андреас автострады, которые пересекают северноу побережье Америки в самых различных направлениях. А если разлом пересекает автостраду под крутым углом к направлению дороги, то дорога сильнейшим образом деформируется. Ниже приведены примеры того, что может сделать разлом с дорогами. Это очень похоже на страшилки из мультиков, но это реальная жизнь. Крупные землетрясения и значительные смещения местности, порождаемые разломом могут привести к самым неожиданным результатам. Например, порожденные разломом крупные и глубокие трещины могут поглотить целые водоемы. Что особенно ощутимо, если это водоёмы в пустыне, гда на учете каждый галлон воды. А вместо воды, на поверхности остаются безжизненные солончаки. Эти солончаки хорошо видны из космоса. Космический снимок мы привели ниже. Весьма наглядно показана деятельность разлома Сан-Андреас на фотографии, приведенной ниже. Впечатляет безумная мощь разлома, разорвавшая на две части дневную поверхность вместе с находящимися строениями.

В результате землетрясения, газ вырвался из поврежденного трубопровода, создавая эффектные факелы огня, на залитой водой улице.

Огненный факел из разрушенного разломом Сан-Андреас газопровода
Огненный факел из разрушенного разломом Сан-Андреас газопровода

Видео: Плита Фараллон

Заключение

Мощь природных явлений, таких, как трансформный разлом Сан-Андреас настолько гигантская, что противостоять этому явлению невозможно. Но можно глубоко изучить это явление и научиться предпринимать защитные меры, ограждающие миллионы проживающих в районе людей от гибели. А также научиться так строить сооружения, что они сохранят свою целостность. Или выявлять наиболее подверженные разрушению участки и воздерживаться от выделения их под застройку.
Именно поэтому люди продолжают жить в районе трансформного разлома Сан-Андреас и не собираются покидать эти замечательные во всех остальных отношениях места.

Зоя Бомзе