Содержание
Эксперт: В Екатеринбурге на границах тектонических разломов случатся аварии
Люди, машины, дома и даже целые кварталы, бывает, ни с того ни с сего уходят под землю. Почему это происходит и какие территории более других подвержены опасности, выяснял корреспондент «РГ».
После трагедии в Брянске, случившейся в начале января, когда прогуливавшаяся по городу молодая мама с полуторагодовалым ребенком в коляске буквально провалилась сквозь асфальт, не хочешь, а начнешь всерьез опасаться, что твой следующий шаг по привычному маршруту станет последним. О том, стоит ли уральцам беспокоиться по этому поводу, рассказывает заведующий отделом геомеханики Института горного дела УрО РАН заслуженный деятель науки РФ Анатолий Сашурин.
Российская газета: Анатолий Дмитриевич, если снять асфальт с Екатеринбурга, что мы увидим? Много ли пустот под ним?
Анатолий Сашурин: Как таковых пустот под городом не существует. Все дело в составе грунта. Европейская территория России, а также Западная Сибирь (в частности Сургут) стоят на песчано-глинистых почвах, воронки там возникают довольно часто.
Причиной катастроф чаще всего бывают неправильные инженерные решения при прокладке коммунальных сетей. Вот пример. Канализационную трубу закапывают в геодинамически активной зоне, из-за движений земной коры труба деформируется и дает течь. Вода, вытекая, выносит с собой песок, и образуется пустота, асфальт над которой рано или поздно провалится. В некоторых южноамериканских городах в такие воронки уходили целые дома. Екатеринбургу в этом плане повезло. У нас грунт другой, он состоит, как правило, из выветрелых гранитов щебенчатого типа. Такие грунты не поддаются свободному выносу. Поэтому провалы встречаются у нас гораздо реже и лишь там, где лежит насыпной глинистый слой.
РГ: То есть шансов у екатеринбуржца провалиться под землю значительно меньше, чем у жителя Брянска или, скажем, Сургута?
Сашурин: Естественно. В Сургуте, к примеру, есть около двух-трех десятков зон, где постоянно образуются провалы. Они достигают десяти-пятнадцати метров в диаметре и двенадцати метров в глубину. В такую воронку и хороший грузовик улетит, не только коляска с ребенком. В советское время, где-то в 70 — 80-е годы, такая же проблема очень остро стояла в Липецке. Там, бывало, люди буквально сваривались заживо, потому что воронки заливало кипятком из поврежденных теплотрасс. А в Кургане в восьмидесятые, если я не ошибаюсь, под землю ушел целый пятиэтажный дом.
РГ: Но раз о проблеме известно аж с советских времен, почему до сих пор не придумали хоть какой-то выход?
Сашурин: Так ведь промоины образуются в процессе эксплуатации инженерных коммуникаций. Где провал появится в следующий раз, предугадать практически невозможно. Аварии, в том числе и с летальным исходом, происходят из-за того, что специалисты всех служб, которые создают и эксплуатируют коммуникации, попросту говоря, слепы. Они не видят и не слышат движений земли. Прорывы на теплотрассах (а их в Екатеринбурге ни много ни мало ежегодно происходит около 500) обычно объясняются чиновниками изношенностью систем, человеческим фактором и так далее. Никому и в голову не приходит, что земля вообще-то живет своей жизнью: она дышит, движется. У нас в городе, может быть, вы помните, в 2006 году за месяц-полтора до сдачи в эксплуатацию упал мост. Расследование всю вину возложило на строителей, дескать, они неправильно провели расчеты. Но я считаю, что мост тогда упал из-за геодинамической подвижки. И есть вероятность, что он снова упадет. Вообще, если взглянуть на геологическую карту Екатеринбурга, то окажется, что территория города сплошь рассечена тектоническими разломами. Там, где инженерные сооружения пересекают их границы, обязательно возникнут аварийные ситуации.
РГ: И что же, по-вашему, следует делать, чтобы избежать аварий и человеческих жертв?
Сашурин: Я вижу два выхода в этой ситуации: можно увеличивать штат аварийных служб и обучать специалистов обнаруживать скрытые протечки. Но я считаю, что это не решение проблемы, а лишь способ увеличения расходов на оплату тепла и воды. А можно провести диагностику территории города, выявив потенциально опасные участки. На этих участках с учетом геодинамических движений следует реконструировать действующие инженерные сети, чтобы они не разрушались и не создавали пустот. Сделать это с технической точки зрения очень просто: достаточно при пересечении зоны разлома трубу не просто закопать в землю, а положить ее в короб, чтобы она не деформировалась. Думаю, что чиновники предпочтут все же идти первым путем.
РГ: Почему?
Сашурин: Потому что аварии — это дополнительные деньги, дополнительные рабочие места. Представляете, во сколько обходится ликвидация 500 аварий на теплосетях в Екатеринбурге? Чиновники ведь знают, что мы с вами все равно заплатим за отопление. Если этих аварий не будет, мы, безусловно, меньше будем тратиться на коммуналку, но и у обслуживающего персонала работы убавится. Наши попытки предупредить аварии наталкиваются либо на тех, кому выгодно их иметь, либо на непонимание сути проблемы. А часто еще и на скупость: авария будет или нет — неизвестно, а тут надо наперед потратить деньги на проведение исследования.
РГ: Вы говорите: нужно выявить потенциально опасные участки в городе, там, где аварии наиболее вероятны. Разве их расположение до сих пор неизвестно? Наверняка у вас-то, ученых, есть карта геодинамической активности территории.
Сашурин: Нет, но ее следовало бы составить. Такая карта нужна для того, чтобы стратегически и тактически определить, где какие здания, сооружения и инженерные конструкции расположить. А под каждый крупный объект следует проводить отдельное детальное рассмотрение геодинамической активности, с тем чтобы найти место расположения разломов и рассчитать активность земной поверхности.
РГ: Но ведь ради строительства одной теплотрассы не станут затевать целое исследование, это ведь в копеечку влетит…
Сашурин: Вы ошибаетесь. Эта работа заняла бы в стоимости капитального сооружения доли процента.
РГ: Анатолий Дмитриевич, на что еще, кроме состояния инженерных коммуникаций и зданий, в наших условиях могут влиять геодинамические подвижки? Я слышала, что тектонические разломы воздействуют даже на самочувствие человека, это правда?
Сашурин: Как-то мы проводили совместные с медиками исследования. У них была база данных детей, рожденных с синдромом Дауна. Они попросили нас наложить адреса, где жили во время беременности их мамы, на геологическую карту Екатеринбурга. И получилось, что между рождаемостью больных малышей и местом проживания матерей есть прямая связь: в домах, построенных на разломах, гораздо чаще рождались дети с этим диагнозом.
РГ: То есть в нашем городе есть районы, где беременным лучше не жить?
Сашурин: Так категорично заявлять нельзя — исследования не были завершены из-за прекращения финансирования. Но одна из сотрудниц института, которая защищала диссертацию по этому поводу, говорила, что на сроке беременности в 12 недель пребывание в зонах тектонических разломов очень существенно повышает вероятность рождения ребенка с синдромом Дауна.
Мнение
Андрей Шмельков, главный инженер Свердловской теплоснабжающей компании:
— Самым эффективным средством профилактики аварий мы по-прежнему считаем тотальную диагностику тепловых сетей. В прошлом году мы опробовали новую спецмашину, которая проводит гидравлические испытания на локальных участках трубопровода. В наступившем году в городе будут работать уже три такие машины.
Таким образом, сегодня появилась возможность оперативного контроля за состоянием сетей. Нынче мы планируем завершить диагностику состояния труб, срок службы которых уже истек. По результатам этой проверки будет разработан план реконструкции наиболее изношенных участков трубопровода.
Игры литосферных плит: ученые об аномалиях нынешних землетрясений
Наука
5513
Поделиться
Иркутские ученые собрали в агентстве «Интерфакс» большую пресс-конференцию, посвященную одному из самых злободневных вопросов – землетрясениям.
Фото: ndn.info
В ней приняли участие директор Института земной коры СО РАН, член-корреспондент РАН Дмитрий Гладкочуб, заместитель директора ИЗК СО РАН, доктор геолого-минералогических наук Константин Симинский и ученый секретарь ИЗК СО РАН, кандидат физико-математических наук Анна Добрынина.
Нестандартная ситуация
Напомним, что иркутская сейсмология ведет свое начало от создания Института земной коры в 1939 году. Иркутские ученые и ИЗК в целом – авторитеты в области изучения землетрясений.
Ученые напомнили, отчего возникают эти пугающие события.
Из школьного курса географии мы помним, что земная кора не сплошная. Она состоит из литосферных плит, которые не «лежат» на месте, а двигаются относительно друг друга. Скорость движений небольшая, незаметная. При этом плиты не являются идеально ровными, при сближении или «прохождении» мимо они друг друга задевают. Также они могут слегка столкнуться. От этого, собственно, и происходят землетрясения.
Иркутск находится вблизи места схождения двух литосферных плит – Евразийской и Амурской, как раз в Байкальской рифтовой зоне. Условно говоря, мы живем на разломе. Он состоит из ряда впадин – впадина Хубсугул, Тункинская, Байкальская, Кичерская, Верхнеангарская, Муйская, Чарская и еще ряд небольших впадин. В «бортах» этих впадин располагаются активные разломы. При этом в ряде разломов литосферные плиты расходятся, а в ряде – сближаются. Так, на Байкале и Хубсугуле фиксируется растяжение. Скорость расхождения плит – 2-3 миллиметра в год. Когда в местах разлома возникает «конфликт интересов», происходит землетрясение.
В Иркутской области ежегодно регистрируют около тысячи землетрясений. Большинство из них не ощущаются людьми – лишь фиксируются сейсмостанциями. Однако раз в несколько лет регион довольно ощутимо «потряхивает».
– Серьезные землетрясения – ощутимые – происходят в нашем регионе раз в 50 лет, – говорит Дмитрий Гладкочуб.
Фото: geo.isu.ru
– Сейчас мы с вами переживаем не такие сильные землетрясения. Вообще-то их обычная периодичность – 8-12 лет. Однако в сентябре 2020 года – январе 2021 года мы наблюдаем нестандартную ситуацию, когда прошло несколько циклов ощутимых сейсмических событий…
Сейсмические бреши
Цикл начался 22 сентября, когда «тряхнуло» в районе Култука. В эпицентре интенсивность составила 8,1 балла, до Иркутска и Ангарска «дошло» 5-6 баллов. В декабре, 10 числа, землетрясение произошло на «бурятской стороне» Байкала, в районе залива Провал, который, как известно, образовался в результате сильнейшего землетрясения 1862 года. Тогда до Иркутска «дошли» те же самые 5 баллов. После этого в декабре было еще несколько существенных землетрясений на том же месте, но уже меньшей интенсивности – иркутяне ощущали толчки в 2-3 балла.
Второе декабрьское землетрясение несколько отличалось по интенсивности и времени колебаний. Тогда же стали говорить о том, что это было редкое горизонтальное землетрясение, и очень многие заинтересовались, что это такое и чем оно грозит городу и горожанам. Ученые заверяют: горизонтальных или вертикальных землетрясений не существует. А вот сейсмические волны бывают трех типов: продольные, поперечные и поверхностные. Мы чувствуем обычно поперечные волны, поскольку они значительно сильнее по амплитуде.
А 12 января 2021 года произошло землетрясение в районе озера Хубсугул в Монголии. Оно было довольно сильным – в эпицентре интенсивность отметили на уровне 8,7 балла. Иркутскую область «тряхнуло» на 5 баллов в Иркутске и Ангарске и на 3-4 балла – еще в ряде городов. Волна докатилась даже до Братска, Красноярска, Забайкалья и Хакасии. После этого землетрясения на том же месте зафиксировано уже более 120 афтершоков. При этом сейсмологи внесли в список только те, энергетический класс которых был от 10 и выше. Напомним, афтершоковая активность – это характерная особенность землетрясений в Байкальской рифтовой зоне. У нас самый сильный первый толчок. Последующие будут идти по затухающей, и даже второй толчок будет намного слабее, нежели первый.
Ученые рассказали, что все землетрясения последних месяцев произошли в так называемых сейсмических брешах – местах, где давно не происходило никаких землетрясений либо фиксировались очень слабые для данной местности сейсмические события.
И еще один нюанс, касающийся литосферных плит и землетрясений в Иркутске: иркутянам не нужно бояться того, что землетрясение произойдет в нашем городе. Иркутск плотно стоит на литосферной плите примерно в 100 километрах от края. До нас будут доходить только отголоски землетрясений.
Верните народу сейсмические карты
В Иркутской области большая часть промышленных городов располагается в 5-7-балльной зоне. Ранее для городов регулярно рассчитывались карты сейсмического районирования, которые обновлялись раз в 10 лет. Однако в последнее время такие расчеты не производятся. Действующие карты в последний раз составляли в 1990-х годах.
Зачем они нужны? Карта показывает, как, например, ощущаются землетрясения в разных районах Иркутска, чем отличается интенсивность в Солнечном от интенсивности в Ново-Ленино. Также карты сейсмического районирования содержат сведения о грунтах и испытываемой ими нагрузке, о подземных и грунтовых водах.
Участники пресс-конференции заявили, что в настоящее время Иркутск похож в части информации об этих важных вещах на лоскутное одеяло. При строительстве новых домов делаются изыскания, и застройщик составляет своего рода районированную карту участка с указанием параметров грунта, подземных и грунтовых вод. Однако после возведения жилого комплекса никто не знает, как этот самый комплекс воздействует на участки земли по соседству.
Чтобы оценить интенсивность землетрясений и их воздействие на Иркутск, в городе нужно организовать сеть сейсмостанций. Данные станций будут сходиться в единую базу, которая позволит рассчитать класс сейсмостойкости для зданий и сооружений в городе. Старые дома Иркутска рассчитаны на землетрясения интенсивностью 8-9 баллов – максимально рассчетно возможной для города. Чтобы делать расчеты для будущего строительства, необходимо в Иркутске разместить 8-10 сейсмостанций и минимум по две – в Ангарске, Усолье, Черемхово, Шелехове и Байкальске.
Кстати, Иркутская ГЭС рассчитана на 9-балльное землетрясение. А для новостроек, по данным Союза строителей Иркутской области, требования по сейсмобезопасности сейчас еще жестче, чем были при СССР.
Однако регулярные землетрясения, а также строительство рядом с уже стоящими новых зданий приводят к тому, что старые дома «изнашиваются», и в плане сейсмостойкости тоже. Так, 40-летние здания уже потеряли один балл в своей сейсмостойкости. А некоторые хрущевки, строившиеся с расчетом низкого запаса прочности (как 335-я серия), уже могут разрушиться даже при сравнительно небольшом для Иркутска землетрясении.
Что нужно для прогнозирования землетрясений?
К сожалению, ученые всего мира до сих пор не могут найти принцип для прогнозирования землетрясений. Возможен только неточный долгосрочный прогноз – на 10 лет и более, который составляется на основе наблюдений за периодичностью землетрясений. Среднесрочный прогноз – на срок от нескольких месяцев до года, а также краткосрочный – до месяца – не может сделать никто. Правда, иркутские сейсмологи уверяют, что при определенных условиях они могут делать среднесрочные прогнозы. Для этого в Приангарье в определенных точках нужно установить станции комплексного мониторинга.
Что это такое? Это комплекс приборов, которые фиксируют большой ряд параметров и процессов, происходящих внутри Земли и на поверхности. Есть так называемые предвестники землетрясений, которые сейчас активно собирают ученые всего мира. Это и деформации горных пород, и движение земной коры, и эманации радона, и сдвиги пород. Параметры записываются с настраиваемой периодичностью и в дальнейшем будут изучаться с тем, чтобы на их основании наконец-то появилась возможность делать среднесрочные прогнозы.
В Иркутской области такие станции установлены в Бугульдейке, Тыркане и Листвянке. И на них уже получены данные, которые позволили сделать предположение о связи сентябрьского землетрясения в Култуке и декабрьского – на Провале. Станция в Бугульдейке после сентябрьского землетрясения фиксировала деформации земной коры. После этого ученые предположили, что блок сдвинулся, и это привело к декабрьскому землетрясению на заливе Провал на Байкале. Пока точная связь между этими событиями не доказана – это только предположение.
Сейсмологи предупреждают о «Силе Сибири» и Северомуйском «дублере»
Иркутские сейсмологи следят за строительством крупных промышленных объектов и дают рекомендации относительно сейсмобезопасности строительства. Так, им удалось убедить перенести от Байкала на сравнительно безопасное расстояние трубу нефтепровода «Восточная Сибирь – Тихий океан». Ее хотели вести от Ангарска, но после вмешательства перенесли севернее.
Сейчас под пристальным вниманием ученых находится строительство второго Северомуйского тоннеля. Он нужен для разгрузки первого Северомуйского тоннеля и увеличения пропускной способности БАМа. Однако сейсмологи настаивают на том, что строить нужно не тоннель-дублер, а верхний обход.
– Дело в том, что первый Северомуйский тоннель практически целиком (14 километров из 15) проходит по зоне разлома, который сопровождается серией оперяющих разломов, – говорит Дмитрий Гладкочуб. – Эти разломы – активные, то есть землетрясения там происходят регулярно.
Фото: trans.ru
И второй собираются делать рядом, но при довольно сильном землетрясении тоннель может пострадать. Как прокладка «дублера» отразится на первом тоннеле? Не сделает ли второй тоннель первый более уязвимым?.. Мы еще два года назад писали письмо в ОАО «РЖД» с предложением отказаться от идеи строительства второго тоннеля и построить лучше верхний обход. Даже предлагали путь для такого обхода – южнее, по долинам: Чурон – Северомуйск вдоль реки Янчукан. Надеемся, что железнодорожники к нам прислушаются.
Активные разломы опасны не только частыми землетрясениями. По ним проходит миграция пресных подземных вод. А пресная вода может растворять породы и увеличивать внутренние полости. Чем больше полость – тем больше шанс, что поверхность, под которой она находится, разрушится.
Опасения у сейсмологов вызывает и планируемое строительство газопровода «Сила Сибири – 2». Его хотят вести через юг Сибири в Монголию и Китай. Юг Сибири и Монголия – очень сейсмически активные территории. Для Монголии интенсивность землетрясений в 9-11 баллов – практически норма. Строить там газопровод – довольно опасная затея.
….А пока иркутские сейсмологи готовятся к установке новых станций комплексного мониторинга, в которой предлагают поучаствовать и правительству Иркутской области, просят вернуть в ИГУ специальность «Сейсмология» и настаивают на актуализации программы сейсмобезопасности промышленных городов Иркутской области. Делать это нужно не откладывая.
Подписаться
Авторы:
Нина Писаренко
Правительство РФ
РЖД
Правительство Республики Молдова
Китай
Красноярск
Иркутск
Иркутская область
Ангарск
Братск
Забайкальский край
Забайкалье
Байкал
Хакасия
Восточная Сибирь
16 янв
О черных небесах и терпеливом народе
26 дек
Иркутские электросети трещат по швам: как спасти положение в области
6 дек
Электромобили по-сибирски: как развивается экотранспорт у берегов Байкала
Что еще почитать
Черепашки в космосе: иркутяне мечтают о самом крупном комплексе телескопов в мире
Фото
194
Нина Писаренко
Иркутск
На заливе Якоби иркутяне сооружают ледяной храм и крещенскую купель
Фото
275
Кирилл Шипицин
Иркутск
Mirror: лидер КНДР Ким Чен Ын ушел в запой
20820
Артем Кошеленко
Маркелов объяснил скрытый смысл отставки Алексея Арестовича
40370
Татьяна Антонова
Арестович предсказал последствия своего ухода для Украины
36563
Артем Кошеленко
Что почитать:Ещё материалы
В регионах
Голубь прилетел на ваш подоконник: что значит и на что обратить внимание
22911
Калмыкия
9 трупов и уничтоженный дом участника СВО: детали громких новогодних ЧП в Псковской области
Фото
19626
Псков
Светлана Пикалёва
Сильвестров день: почему 15 января категорически нельзя есть курятину
13170
Крым
Лана Чайная, фото crimea.
mk.ruСуд над уральским фермером Владимиром Айметовым напоминает фарс
Фото
6819
Екатеринбург
Денис Стрельцов
Мэрия Режа позволяет знакомым подрядчикам бесконтрольно тратить бюджетные миллионы
Фото
4772
Екатеринбург
Денис Стрельцов
Громкий скандал в тихом районе Пскова: подробности избиения водителя трактора
Фото
4246
Псков
Екатерина Мазепина
В регионах:Ещё материалы
Тектоника плит и Огненное кольцо
Огненное кольцо — это череда вулканов и очагов сейсмической активности или землетрясений по краям Тихого океана. Примерно 90 % всех землетрясений происходит вдоль Огненного кольца, и на этом кольце расположено 75 % всех действующих вулканов на Земле.
Кольцо Огня не совсем круглое. Он больше похож на подкову длиной 40 000 километров (25 000 миль). Цепочка из 452 вулканов тянется от южной оконечности Южной Америки вверх вдоль побережья Северной Америки, через Берингов пролив, вниз через Японию и в Новую Зеландию. Однако несколько действующих и спящих вулканов в Антарктиде «замыкают» кольцо.
Границы плит
Огненное кольцо является результатом тектоники плит. Тектонические плиты — это огромные плиты земной коры, которые складываются вместе, как кусочки головоломки. Плиты не закреплены, а постоянно движутся поверх слоя твердой и расплавленной породы, называемой мантией. Иногда эти плиты сталкиваются, раздвигаются или скользят рядом друг с другом. Большая часть тектонической активности в Огненном кольце происходит в этих геологически активных зонах.
Сходящиеся границы
Конвергентная граница плит образуется в результате столкновения тектонических плит друг с другом. Конвергентные границы часто представляют собой зоны субдукции, где более тяжелая плита проскальзывает под более легкую плиту, образуя глубокую траншею. Эта субдукция превращает плотный материал мантии в плавучую магму, которая поднимается через земную кору на поверхность Земли. За миллионы лет поднимающаяся магма создает серию действующих вулканов, известную как вулканическая дуга.
Если бы вы отвели воду из Тихого океана, вы бы увидели серию глубоких океанских впадин, которые проходят параллельно соответствующим вулканическим дугам вдоль Огненного кольца. Эти дуги образуют как острова, так и континентальные горные хребты.
Например, Алеутские острова в американском штате Аляска проходят параллельно Алеутской впадине. Обе географические особенности продолжают формироваться по мере того, как Тихоокеанская плита погружается под Североамериканскую плиту. Алеутская впадина достигает максимальной глубины 7 679 метров (25 194 фута). На Алеутских островах находится 27 из 65 исторически активных вулканов США.
Горы Анды в Южной Америке проходят параллельно желобу Перу-Чили, образовавшемуся в результате погружения плиты Наска под Южно-Американскую плиту. В Андах находится самый высокий в мире действующий вулкан Невадос-Охос-дель-Саладо, высота которого достигает 6879 метров над уровнем моря.метров (более 22 500 футов) вдоль чилийско-аргентинской границы. Многие вулканы в Антарктиде настолько геологически связаны с южноамериканской частью Огненного кольца, что некоторые геологи называют этот регион «Антарктандами».
Расходящиеся границы
Расходящаяся граница образована отрывом тектонических плит друг от друга. Расходящиеся границы — это место спрединга морского дна и рифтовых долин. Распространение морского дна — это процесс выплескивания магмы в трещину, когда старая кора тянет себя в противоположных направлениях. Холодная морская вода охлаждает магму, создавая новую кору. Движение вверх и, в конечном итоге, охлаждение этой магмы создали высокие хребты на дне океана за миллионы лет.
Восточно-Тихоокеанское возвышение – это место крупного расширения морского дна в Огненном кольце. Восточно-Тихоокеанское поднятие расположено на расходящейся границе Тихоокеанской плиты и плиты Кокос (к западу от Центральной Америки), плиты Наска (к западу от Южной Америки) и Антарктической плиты. Помимо вулканической активности, на возвышении также есть несколько гидротермальных источников.
Границы преобразования
Граница преобразования формируется, когда тектонические плиты скользят друг относительно друга горизонтально. Части этих пластин застревают в местах соприкосновения. В этих областях накапливается напряжение, поскольку остальные плиты продолжают двигаться. Это напряжение заставляет скалу ломаться или скользить, внезапно наклоняя плиты вперед и вызывая землетрясения. Эти области поломки или проскальзывания называются разломами. Большинство разломов Земли можно найти вдоль трансформных границ в Огненном кольце.
Разлом Сан-Андреас, протянувшийся вдоль центрального западного побережья Северной Америки, является одним из самых активных разломов на Огненном кольце. Он лежит на трансформной границе между Северо-Американской плитой, движущейся на юг, и Тихоокеанской плитой, движущейся на север. Имея около 1287 километров (800 миль) в длину и 16 километров (10 миль) в глубину, разлом прорезает западную часть американского штата Калифорния. Движение по разлому вызвало землетрясение в Сан-Франциско в 1906 году, разрушившее почти 500 городских кварталов. В результате землетрясения и сопутствующих пожаров погибло около 3000 человек, а половина жителей города осталась без крова.
Горячие точки
В Огненном кольце также есть горячие точки, области глубоко в мантии Земли, из которых поднимается тепло. Это тепло способствует плавлению породы в хрупкой верхней части мантии. Расплавленная порода, известная как магма, часто проталкивается сквозь трещины в земной коре, образуя вулканы.
Горячие точки обычно не связаны с взаимодействием или движением тектонических плит Земли. По этой причине многие геологи не считают горячие точки вулканов частью Огненного кольца.
Гора Эребус, самый южный действующий вулкан на Земле, находится над зоной извержения горячей точки Эребус в Антарктиде. Этот покрытый ледником вулкан имеет лавовое озеро на вершине и постоянно извергается с тех пор, как он был впервые обнаружен в 1841 году. на его западной окраине, от полуострова Камчатка в России, через острова Японии и Юго-Восточной Азии, в Новую Зеландию.
Гора Руапеху в Новой Зеландии — один из наиболее активных вулканов в Огненном кольце. Ежегодно извергаются незначительные, а крупные извержения происходят примерно каждые 50 лет. Его высота составляет 2797 метров (9177 футов). Гора Руапеху является частью вулканической дуги Таупо, где плотная Тихоокеанская плита погружается под Австралийскую плиту.
Кракатау, возможно, более известный как Кракатау, представляет собой островной вулкан в Индонезии. Кракатау извергается реже, чем гора Руапеху, но гораздо более зрелищно. Под Кракатау более плотная Австралийская плита погружается под Евразийскую плиту. Печально известное извержение 1883 года уничтожило весь остров, выбросив в воздух вулканический газ, вулканический пепел и камни на высоту до 80 километров (50 миль). С тех пор с небольшими извержениями формируется новый островной вулкан Анак Кракатау.
Гора Фудзи, самая высокая и самая известная гора Японии, является действующим вулканом в Огненном кольце. В последний раз гора Фудзи извергалась в 1707 году, но недавнее землетрясение в восточной Японии, возможно, привело вулкан в «критическое состояние». Гора Фудзи находится на «тройном стыке», где взаимодействуют три тектонические плиты (Амурская плита, Охотская плита и Филиппинская плита).
Восточная половина Огненного кольца также имеет ряд активных вулканических областей, включая Алеутские острова, Каскадные горы на западе США, Трансмексиканский вулканический пояс и Анды.
Гора Сент-Хеленс в американском штате Вашингтон — действующий вулкан в Каскадных горах. Под горой Сент-Хеленс плита Хуан-де-Фука погружается под Североамериканскую плиту. Гора Сент-Хеленс лежит на особенно слабом участке земной коры, что делает ее более подверженной извержениям. Его историческое извержение 1980 года длилось 9 часов и накрыло близлежащие районы тоннами вулканического пепла.
Попокатепетль — один из самых опасных вулканов в Огненном кольце. Гора является одним из самых активных вулканов Мексики, с 1519 года было зарегистрировано 15 извержений.. Вулкан расположен в Трансмексиканском вулканическом поясе, который является результатом погружения небольшой плиты Кокос под Североамериканскую плиту. Расположенный недалеко от городских районов Мехико и Пуэблы, Попокатепетль представляет опасность для более чем 20 миллионов человек, которые живут достаточно близко, чтобы им угрожало разрушительное извержение.
Краткий факт
Охлаждающее кольцо Тихоокеанская плита, которая является движущей силой тектонической активности в Огненном кольце, остывает. Ученые обнаружили, что самые молодые части Тихоокеанской плиты (возрастом около 2 миллионов лет) остывают и сжимаются быстрее, чем более старые части плиты (возрастом около 100 миллионов лет). Более молодые части плиты находятся в ее северной и западной частях — наиболее активных частях Огненного кольца.
Краткий факт
Встряска Японии
Островное государство Япония расположено вдоль западного края Огненного Кольца и является одним из самых тектонически активных мест на Земле. До 10% вулканической активности в мире происходит в Японии.
Статьи и профили
Новости National Geographic: Смертельное землетрясение на Яве: основные моменты Ring of Fire Dangers
Карты
USGS: Ring of FireNG MapMaker Interactive: Ring of Fire
Видео
Канал National Geographic: Огненное кольцо
Глава 1: Тектоника плит. История Земли: руководство по наблюдениям
Цели этой главы:
- Определить типы границ плит и сравнить характерные для них землетрясения и вулканическую активность
- Оценка основных свидетельств, подтверждающих тектонику плит
- Объясните, как границы древних плит влияют на современную топографию
Тектоника плит — великая объединяющая теория в геологии. Он получил такое название, потому что многие темы в геологии можно каким-то образом объяснить движением тектонических плит. Тектонические плиты состоят из земной коры и самой верхней твердой части мантии. Вместе они называются . Земная кора бывает двух «вкусов»: океанической и континентальной (табл. 1.1).
| Собственность | Океаническая кора | Континентальная корка |
|---|---|---|
| Толщина | 7-10 км | 25-80 км |
| Плотность | 3,0 г/см 3 | 2,7 г/см 3 |
| Кремнезем (SiO 2 ) Содержание | 50% | 60% |
| Состав | Силикаты железа, магния и кальция | Силикаты K, Na и Al |
| Цвет | Темный | Легкий |
Литосферные плиты движутся по земному шару в разных направлениях и бывают самых разных форм и размеров. Скорость их движения составляет от миллиметров до нескольких сантиметров в год, как скорость роста ваших ногтей. Движение между тектоническими плитами может быть , или . В расходящихся границах плиты удаляются друг от друга; в сходящихся границах плиты движутся навстречу друг другу; а в трансформных границах плиты скользят друг относительно друга. Тип коры на каждой плите определяет геологическое поведение границы (рис. 1.1).
Рисунок 1.1 – Эти модели показывают 6 основных типов тектонических границ плит. Синий цвет обозначает океан, зеленый — сушу, коричневый — литосферу, оранжевый — астеносферу. Жирные стрелки на пластинах указывают на их относительное движение. Также показаны серые вулканы. Трансформные границы океан-океан (не показаны) существуют в небольшом масштабе, связанном со спредингом на срединно-океанических хребтах, а трансформные и дивергентные границы континент-океан встречаются редко (первое) или не существуют (второе). Изображение предоставлено пользователем Wikimedia Commons Domdomegg, CC BY.
Основы тектоники плит заложены немецким ученым по имени Альфред Вегенер, который предложил идею в 1915 году. Подумайте об этом, 1915 год. Какие доказательства могут быть у кого-то, чтобы выдвинуть такую большую идею? Оказывается, у Вегенера было 4 доказательства, которые, как он утверждал, подтверждали его идею: 1) континенты выглядели так, как будто они складываются вместе, как кусочки головоломки; 2) Совпадающие окаменелости были найдены на континентах, разделенных океанами; 3) На континентах, разделенных океанами, были одинаковые горные хребты; 4) Было свидетельствует о том, что в прошлом некоторые континенты были ближе к полярным регионам, а некоторые — к экватору. Вегенер продвинул свою идею еще на один шаг и предположил, что все континенты были вместе в одном гигантском суперконтиненте 200 миллионов лет назад под названием . Как и многие великие научные идеи, идея Вегенера о дрейфе континентов не была принята его коллегами, отчасти потому, что у него не было хорошо разработанной гипотезы, объясняющей, что вызывает дрейф континентов. Не было до 19В 60-х годах его идея была развита такими учеными, как Гарри Хесс.
Когда Альфред Вегенер выдвинул свою гипотезу дрейфа континентов в начале 1900-х годов, он использовал несколько линий доказательств в поддержку своей идеи. Он также предположил, что 200 миллионов лет назад все континенты были вместе в единый суперконтинент под названием Пангея. В этом упражнении вы будете использовать сопоставление континентов и сопоставление ископаемых свидетельств, чтобы собрать Пангею воедино. Это упражнение адаптировано из «Эта динамичная планета» Геологической службы США.
- Индивидуально или в группе соберите воедино суперконтинент Пангею.
- Обозначьте участки суши каждого континента на рис. 1.2.
- Раскрасьте окаменелости так, чтобы они соответствовали приведенной ниже легенде.
- Вырежьте каждый из континентов по краю континентального шельфа (крайняя темная линия).
- Попробуйте логически соединить континенты, чтобы они образовали гигантский суперконтинент.
- Когда вы будете удовлетворены подгонкой континентов, обсудите улики с одноклассниками и решите, убедительны они или нет. Объясните свое решение и аргументацию на основе доказательств.
- Пангея начала распадаться около 200 млн лет назад, что привело к образованию Атлантического океана. Используя карту на рис. 1.3, рассчитайте скорость распространения Срединно-Атлантического хребта в мм/год. (Подсказка: измерьте расстояние от самой восточной оконечности Южной Америки до внутренней кривой западной Африки).
____________________
| Символ | Описание |
|---|---|
| Континенты окружены континентальным шельфом (пунктирный рисунок), который простирается за пределы континента до тех пор, пока не произойдет большое изменение уклона. | |
| Примерно 300 миллионов лет назад сформировалось уникальное сообщество растений, известное как европейская ора. Окаменелости этих растений находят в Европе и других районах. Раскрасьте области с этими окаменелостями желтым цветом. | |
| Окаменелости папоротника Glossopteris были найдены в этих местах. Закрасьте области с этими окаменелостями зеленым цветом. | |
| Ископаемые останки полуметрового пресноводного или солоноватоводного (рептилия) мезозавра. Мезозавры процветали в начале мезозойской эры, около 240 миллионов лет назад. У мезозавров были конечности для плавания, но они также могли ходить по суше. Другие ископаемые свидетельства, найденные в горных породах вместе с мезозаврами, указывают на то, что они жили в озерах и прибрежных бухтах или эстуариях. Раскрасьте области с этими окаменелостями синим цветом. | |
| Ископаемые останки Cynognathus, наземной рептилии длиной около 3 метров, которая жила в раннемезозойскую эру около 230 миллионов лет назад. Это был слабый пловец. Раскрасьте области с этими окаменелостями оранжевым цветом. | |
| Ископаемые останки раннемезозойской наземной рептилии Lystrosaurus. Они размножались, откладывая яйца на суше. Кроме того, их анатомия предполагает, что эти животные, вероятно, были очень плохими пловцами. Раскрасьте области с этими окаменелостями коричневым цветом. |
Рисунок 1.2 – Вырезы континента для упражнения 1.1. Изображение предоставлено: Геологическая служба США, общественное достояние.
Рисунок 1.3 – Пустая карта южной части Атлантического океана для упражнения 1.1. Изображение предоставлено: Даниэль Хауптвогель, CC BY-NC-SA.
Тектонические границы плит часто связаны с землетрясениями и вулканической активностью. Глядя на карты распределения землетрясений и извержений вулканов по всему миру (рис. 1.4-1.5), вы можете интерпретировать границы между основными тектоническими плитами. Как правило, расходящиеся границы плит характеризуются неглубокими землетрясениями и некоторым вулканизмом. Конвергентные границы имеют диапазон глубин землетрясений от мелких до глубоких, и многие из них имеют вулканы в результате . Субдукция происходит в сходящихся границах, где более плотная океаническая плита спускается в мантию под преобладающей плитой. Сходящиеся границы также имеют тенденцию создавать линейные и криволинейные . Трансформные границы обычно имеют неглубокие землетрясения и не имеют вулканов.
Рисунок 1.4 – На этой карте показано расположение вулканов, которые были активны в течение последних 10 000 лет (красные треугольники). Ориентир масштаба карты – 30° широты. Изображение предоставлено Даниэлем Хауптвогелем, CC BY-NC-SA. красный <35 км, зеленый 35-100 км и синий >100 км. Обратите внимание, что на этой карте многие красные точки перекрываются зелеными. Ориентир масштаба карты – 30° широты. Изображение предоставлено: Даниэль Хауптвогель, CC BY-NC-SA.
Каждый тип границы плит имеет отчетливые модели землетрясений и вулканов. Используя навыки наблюдения и критического мышления, ответьте на следующие вопросы:
- Обратите внимание на закономерности на картах расположения землетрясений и вулканов (рис. 1.4-1.5). Предположите, где, по вашему мнению, существуют основные границы плит, и нарисуйте эти границы на пустой карте на рис. 1.6, используя три разных цвета для определения типа движения каждой границы (пример: красный для расходящихся границ, синий для сходящихся границ и зеленый для преобразования). границы).
- Какой тип границы (расходящаяся, сходящаяся или преобразованная) является наиболее распространенным? ______________________________________
- На той же карте, на которой вы нарисовали границы плит (рис. 1.6), определите места, где расположены эти границы каждого типа:
- Конвергенция между континентами (CCC)
- Конвергенция океан-океан (ООК)
- Конвергенция континента и океана (COC)
- Континент-континентальная дивергенция (CCD)
- Дивергенция океан-океан (OOD)
- Континент-Континент Преобразование (CCT)
- Какой тип границы плит связан с большинством глубоких землетрясений?___________________________________
- Опишите структуру глубины землетрясения от побережья до внутренних районов в зонах субдукции.
- Критическое мышление: Разлом Сан-Андреас в Калифорнии — это трансформационный разлом. Есть ли в землетрясении и вулканической активности какие-либо доказательства того, что этот разлом не всегда имел трансформационное движение? Объяснять.
Рисунок 1.6. Это пустая карта мира для использования в упражнении 1.2. Ориентир масштаба карты – 30° широты. Изображение предоставлено: Даниэль Хауптвогель, CC BY-NC-SA.
Места землетрясений
могут рассказать вам больше о местности, чем о типе границы плиты. Например, в зонах субдукции большинство землетрясений происходит вдоль границы между погружающейся плитой и перекрывающей плитой. Угол субдукции не всегда постоянен и может варьироваться от одной границы к другой и даже может варьироваться вдоль одной и той же границы. Когда плита погружается под малым углом, это называется субдукцией плоской плиты. Последствия субдукции плоских плит многочисленны, включая более мелкие землетрясения, поднятие гор, а также расположение и активность вулканов.
Западная окраина Южной Америки представляет собой тектонически активный регион, где плита Наска погружается под Южноамериканскую плиту (рис. 1.7), образуя Анды. Несмотря на то, что все побережье является частью одной и той же зоны субдукции, процесс субдукции не везде выглядит одинаково. Таблицы 1.3 и 1.4 содержат данные о землетрясениях из двух разных мест зоны субдукции, одно из центральной части Чили, а другое вблизи чилийско-перуанской границы. Данные о местоположении представляют собой расстояние, на котором произошло каждое землетрясение от и как глубоко это было внутри Земли.
- Используя миллиметровую бумагу, предоставленную вашим инструктором, отметьте расстояние от очагов землетрясений (гипоцентров) от траншеи по горизонтальной оси и глубину землетрясений по вертикальной оси; рекомендуемый масштаб 1 см = 10 км. Соедините нанесенные точки, чтобы создать приблизительное поперечное сечение зоны субдукции в двух местах.
- Посмотрите на построенный вами график: в какой области угол субдукции круче: на границе Чили и Перу или в центральной части Чили? ____________________
- Частичное плавление астеносферы над погружающейся плитой происходит на определенной глубине и приводит к вулканизму. Как вы думаете, в каком месте вулканы ближе к побережью? Почему?
Рисунок 1.7 – Карта тектонических плит Южной Америки и прилегающих плит. Границы, отмеченные треугольниками, представляют собой конвергентные зоны. Две стрелки в противоположных направлениях указывают на расходящиеся границы. Границы преобразования имеют стрелки, показывающие движение вправо и влево. Красный и белый цвета обозначают большие высоты, зеленый и желтый — более низкие высоты, а фиолетовый и синий — области ниже уровня моря. Изображение предоставлено: карта тектонических границ, нарисованная с помощью программного обеспечения Gplates.
| Расстояние от траншеи (км) | Глубина (км) |
|---|---|
| 160 | 10 |
| 200 | 30 |
| 220 | 50 |
| 300 | 65 |
| 370 | 125 |
| 500 | 190 |
| 300 | 100 |
| 250 | 65 |
| 210 | 40 |
| 280 | 80 |
| 450 | 175 |
| 400 | 140 |
| 410 | 150 |
| Расстояние от траншеи (км) | Глубина (км) |
|---|---|
| 100 | 10 |
| 170 | 40 |
| 220 | 65 |
| 400 | 90 |
| 200 | 50 |
| 120 | 20 |
| 500 | 110 |
| 350 | 85 |
| 300 | 75 |
| 250 | 60 |
| 280 | 75 |
| 200 | 55 |
| 260 | 90 |
1.3 Тектоника плит и топография
Геологи могут наблюдать большинство процессов, происходящих сегодня на границах тектонических плит (землетрясения, извержения вулканов, горообразование и т. д.). Однако понять тектоническую активность плит в геологическом прошлом сложнее, потому что события уже произошли. Следовательно, геологи используют процессы, происходящие в настоящем, для интерпретации процессов, происходивших в прошлом. Это известно как . Один из способов, которым геологи могут интерпретировать древнюю тектоническую активность плит, — это взглянуть на топографию местности. Топография – это изучение форм и особенностей земной поверхности. При изучении особенностей морского дна топографию вместо этого называют батиметрией, потому что эти данные указывают, насколько глубока особенность. Существует множество способов изучения топографии земной поверхности, включая спутниковые снимки, топографические карты, карты затененного рельефа и цифровые модели рельефа.
Ниже представлены пять топографических профилей, показывающих различные конфигурации границ пластин. Топографический профиль — это график, показывающий изменения высот по мере того, как вы идете от одной точки Земли к другой. Все они сделаны с вертикальным увеличением (длина/высота) 50:1. Это чрезмерно подчеркивает изменения в топографии. Во всех этих профилях значение 0 по вертикальной оси соответствует уровню моря.
- Для топографических профилей в таблице 1.4 определите, какие типы границ плит показаны, используя названия из рисунка 1.1. Обратите особое внимание на ось Y по сравнению с осью X.
- На каждом профиле нарисуйте положение границы между двумя пластинами. Вы можете показать это как одну строку.
- Для каждого профиля укажите такие элементы, как океаническая и/или континентальная кора, срединно-океанические хребты, вулканы, горные пояса и впадины.
- Укажите, в каком направлении движется каждая тектоническая плита (для этого можно использовать стрелки).
| Профиль | Тип границы |
|---|---|
Геологи могут использовать топографию, чтобы получить общее представление о тектонической истории области. Вообще говоря, тектоническая активность плит имеет тенденцию вызывать изменения высоты на границе плиты или вблизи нее, особенно в условиях конвергенции. Столкновение двух плит приводит к ; две пластины становятся одной, когда столкновение заканчивается. Доказательства этих древних границ чаще всего представлены в виде линейных горных поясов, которые в настоящее время не находятся вблизи границы тектонических плит. Например, эродированный линейный горный пояс в центре континента указывает на то, что этот район был частью конвергентной границы глубоко в геологическом прошлом и, вероятно, столкновением континентов. Под это описание подходят Уральские горы в России (рис. 1.8). Они образовались в период от 240 до 300 миллионов лет назад и в настоящее время служат границей между Европой и Азией.
Рисунок 1.8 – Заштрихованная карта рельефа Уральских гор в России. Красный и белый цвета обозначают большие высоты, зеленый и желтый — более низкие высоты, а фиолетовый и синий — области ниже уровня моря. Уральские горы представляют собой узкую линейную цепь гор, простирающуюся с севера на юг через территорию России. Ориентир масштаба карты – 60° широты. Изображение предоставлено: Даниэль Хауптвогель, CC BY-NC-SA.
- Со временем горные хребты подвергаются выветриванию и эрозии, а топография медленно возвращается к базовому уровню. Как вы думаете, что более древнее: горный пояс с более высокими отметками или горный пояс с более низкими отметками? Объясните свои рассуждения.
- Посмотрите на топографическую карту части Северной Америки (рис. 1.9). Отметьте две области, которые, по вашему мнению, подверглись значительному сближению тектонических плит.
- Как вы думаете, какая из двух областей старше? Какие данные карты подтверждают вашу гипотезу?
- Посмотрите внимательно на западную часть Североамериканского континента. Вы должны уметь замечать различия в узорах, из которых состоят горы. Каждая модель представляет отдельный геологический регион. Нарисуйте на карте границы, разделяющие эти разные геологические регионы, а затем опишите закономерности, которые вы наблюдали, чтобы различать их (Подсказка: их как минимум три).
- Активность тектонических плит часто связана с горообразованием. Опираясь на топографию Австралии (рис. 1.10), объясните, считаете ли вы, что этот регион сегодня тектонически активен?
- На топографической карте Австралии (рис. 1.10) отметьте область, которая, по вашему мнению, была границей плиты в геологическом прошлом, но больше не действует сегодня. Объясните, почему вы отметили эту область.
- Критическое мышление: Обе эти карты содержат области на континентах, которые находятся ниже уровня моря. Выдвиньте гипотезу, объясняющую, как это может произойти.
Рисунок 1.9 – Заштрихованная карта рельефа США. Красный и белый цвета обозначают большие высоты, зеленый и желтый — более низкие высоты, а фиолетовый и синий — области ниже уровня моря. Ориентир масштаба карты – 40° широты. Изображение предоставлено Даниэлем Хауптвогелем, CC BY-NC-SA. Рисунок 1.10. Заштрихованная карта рельефа Австралии. Красный и белый цвета обозначают большие высоты, зеленый и желтый — более низкие высоты, а фиолетовый и синий — области ниже уровня моря. Привязка масштаба карты к широте -20°. Изображение предоставлено: Даниэль Хауптвогель, CC BY-NC-SA.
Когда большинство людей думают о границах тектонических плит, они часто представляют себе параллельные симметричные линии, разделяющие плиты. В реальном мире это не всегда так, поскольку многие границы плит изогнуты или сегментированы; это потому, что Земля является сферой. Подумайте вот о чем: если бы у вас был мяч и вы попытались бы обернуть его плоским листом бумаги, была бы бумага обернута вокруг него идеально гладкой? Ответ — нет; бумага захочет согнуться в одних местах и порваться в других местах. Тектонические плиты ведут себя так же, как бумага. Конечно, на форму границы влияют и другие факторы. Доказательства этих границ плит также содержатся в топографии континентов, потому что не все горные пояса представляют собой прямые линии.
Ниже приведена топографическая карта Техаса, Оклахомы, Нью-Мексико и северо-восточной Мексики (рис. 1.11). Сегодня эта область не находится вблизи активной границы тектонических плит; ближайшая граница находится в Мексиканском заливе. Однако в этой топографии есть свидетельства того, что она была частью тектонической границы плит по крайней мере дважды в геологическом прошлом.
- На основе топографии отметьте две области, которые в геологическом прошлом были частью границы тектонических плит. Топографические изменения не обязательно должны быть симметричными, поскольку некоторые тектонические процессы несимметричны.
- Одна из этих границ старше другой. Обозначьте старые и молодые границы.
- Одна из этих границ имеет максимумы и минимумы в пределах пояса. Какой тектонический процесс создает низкий рельеф?
- Одна из этих границ разделяется на две ветви. Каков угол между этими ветвями?
Рисунок 1.11 – Заштрихованная карта рельефа Техаса. Красный и белый цвета обозначают большие высоты, зеленый и желтый — более низкие высоты, а фиолетовый и синий — области ниже уровня моря. Ориентир масштаба карты – 30° широты. Изображение предоставлено: Даниэль Хауптвогель, CC BY-NC-SA.
По мере движения тектонических плит они движутся по неподвижному «» тепла от . Горячие точки до сих пор являются плохо изученным геологическим явлением, но они позволяют чрезвычайно горячему материалу мантии подниматься близко к поверхности. Горячие точки отмечены вулканами, которые возникают в результате плавления мантии и коры непосредственно над горячей точкой. Если они встречаются под океанической корой, они производят базальты. С другой стороны, если они находятся под континентальной корой, они образуют как базальты, так и риолиты, часто называемые бимодальным вулканизмом. Под Северной Америкой есть две горячие точки: горячая точка Йеллоустон, которая в настоящее время находится в Йеллоустонском национальном парке в Вайоминге и Монтане, и горячая точка Анахим в центральной части Британской Колумбии, Канада. По мере того, как Североамериканская плита перемещается по этим горячим точкам, в результате вулканической активности образуются кальдеры; одно из крупнейших извержений вулканов когда-либо происходило, когда 8,72 миллиона лет назад над горячей точкой Йеллоустон произошло извержение вулканов Грейс-Лэндинг. Одно из противоречий заключается в том, способна ли горячая точка все еще к сверхизвержениям или объем эруптивного материала уменьшается.
Рисунок 1.12. — Топографическая карта северо-запада США и юго-запада Канады. Наложено распределение вулканической активности (черные области) как для Анахима (северная цепь вулканов и плутонов), так и для Йеллоустона (южная цепь вулканов). Эти цепочки вулканов называются следами горячих точек. Рядом с каждым вулканическим районом указан возраст начального вулканизма в миллионах лет. В некоторых из этих мест есть более одной кальдеры; они пересекаются в пространстве и времени. Красный и белый цвета обозначают большие высоты, зеленый и желтый — более низкие высоты, а фиолетовый и синий — области ниже уровня моря. Ориентир масштаба карты – 45° широты. Изображение предоставлено: Вирджиния Сиссон и Даниэль Хауптвогель, CC BY-NC-SA. Расположение вулканических центров адаптировано из Wikimedia Commons Sémhur CC BY-SA для горячей точки Анахим и Kelvin Case CC BY для горячей точки Йеллоустон.
Используйте рисунок 1.12, чтобы ответить на следующие вопросы о точках доступа в Северной Америке.
- С помощью транспортира измерьте направление движения пластины для каждой дорожки горячей точки. Это называется азимутом и обычно отсчитывается по часовой стрелке от севера.
- Угол для Йеллоустона: ____________________
- Угол для Анахим: ____________________
- С какой скоростью движется Североамериканская плита над этими горячими точками? Измерьте длину очагов извержений от самых молодых до самых старых. Если вы разделите длину на максимальный возраст, это даст вам скорость движения плиты. Преобразуйте это в мм/год (км/млн), так как большинство движений плит имеют низкую скорость.
- Скорость движения плит для Йеллоустона: ____________________
- Скорость движения плиты для Анахима: ____________________
- Они одинаковы для двух точек доступа? ____________________
- Если нет, то почему азимут и скорости различаются, если Северная Америка представляет собой твердый тектонический блок плит?
Ответ может быть неочевидным, поскольку мы не часто перемещаем предметы по сфере. Вместо этого мы думаем о движении как о прямой линии из точки а в точку б. Эти горячие точки находятся на Североамериканской плите, что означает, что плита вращается вокруг точки в центре северного Квебека. Поскольку они вращаются вокруг точки на сфере, разные точки на пластине движутся с разными скоростями и направлениями. Геологи называют это полюсом Эйлера.
- Ученые-геологи измерили мгновенные глобальные движения плит с помощью различных методов, таких как спутники глобального позиционирования (GPS) и интерферометрия со сверхдлинной базой (VLBI). Эти данные используются для расчета скоростей движения между двумя пластинами. Доступно несколько онлайн-калькуляторов движения пластин; мы будем использовать тот, который создан UNAVCO. Используйте широту и долготу для молодого конца каждой горячей точки и рассчитайте скорость и направление движения плиты. Заполните это в таблице 1.6. Этот веб-сайт предоставит вам другую информацию, которая не имеет отношения к этому лабораторному упражнению.
Таблица 1.6 – Область ответов для упражнения 1.7c Точка доступа Скорость (мм/год) Азимутальное направление Йеллоустоун Анахим - Критическое мышление: Сходны ли результаты UNAVCO с вашими расчетными результатами b ? Если нет, то почему вы можете получить разные ответы?
- Была ли постоянна скорость движения Североамериканской плиты вдоль пути горячей точки?
- В какой из горячих точек вулканизма больше? Йеллоустоун или Анахим? Обязательно сравните вулканизм за тот же период времени.