Тектонические плиты в науке
В настоящее время существует специальная область знаний, отвечающая за изучение развития сейсмической активности земной коры. Она получила название тектоники плит. Сама тектоническая (литосферная) плита представляет собой определенный структурный элемент в литосфере, который непрерывно движется в верхней мантии (астеносфере) планеты Земля.
В свою очередь, тектоника как самостоятельная наука в географии занимается изучением строения земной коры, а также динамики её движения на протяжении длительного периода времени. Она также устанавливает процесс взаимодействия литосферных блоков между собой.
Литосфера включает в себя как большие, так и маленькие плиты. На тех участках планеты, в которых отмечаются зоны с наиболее высокой сейсмической и вулканической активностью, образуются горные массивы, бассейны, каньоны, извержения вулканов, а также землетрясения катастрофического характера, приводящие к весьма печальным последствиям. В основном это происходит на границе огромных тектонических плит, которые приводят к разломам в земной поверхности.
Несомненно, изменению структуры рельефа способствует движение тектонических плит Земли. Схема развития этого явления может быть представлена в двух вариантах:
- соединение литосферных блоков. Максимальное сближение плит приводит к их столкновению и образованию горных массивов и возвышенностей;
- расхождение плит. Это способствует формированию впадин на дне океанов, а также разломов в земной коре.
Изучая карту мира, можно обнаружить, что очертания материков похожи друг на друга. Так, исследования ученых показали, что много миллионов лет назад тектонические плиты были единым целым. Такой материковый комплекс называется Пангея. Однако по мере эволюции сейсмическая активность Земли лишь возрастала, что привело к образованию отдельных литосферных блоков, отдаленных друг от друга на весьма значительное расстояние.
В настоящее время ученые различных стран мира сходятся во мнении, что через несколько веков процесс формирования материков будет иметь обратный характер, то есть литосферные блоки начнут вновь двигаться навстречу друг к другу.
Причина движения
Главной движущей силой материков является конвекция. Это явление представляет собой определенные процессы непрерывного движения веществ в земной коре. Так, особо высокая температура, выходящая за отметку 5 тыс. градусов по Цельсию, наблюдается в центральной части планеты. В процессе нагревания слои, находящиеся в недрах Земли, поднимаются. Со слоями более низкой температуры наблюдается прямо противоположная тенденция, поскольку они двигаются обратно к центру.
В результате конвекции образуется непрерывное движение веществ различной температуры, что и приводит к движению тектонических (литосферных) плит. Необходимо отметить тот факт, что скорость их передвижения составляет в среднем от двух до двух с половиной сантиметров в год. Такая характерная динамика сопоставима со скоростью роста человеческих ногтей.
Результатом деформации земной поверхности является возникновение целых горных комплексов, таких как Урал, Алтай и Кавказ, находящихся на территории России. Кроме того, сюда можно отнести Гималаи, Альпы, Анды, а также систему разломов Сан-Андреас.
При изучении сути тектоники необходимо определить, какие существуют виды тектонических структур. Так, среди них можно выделить следующие:
- дивергентная. Суть этого вида состоит в отдалении двух литосферных блоков, в результате чего образуются пропасти или горный комплекс в разных частях планеты;
- конвергентная. При этом типе происходит процесс максимального сближения двух плит, при котором более тонкий блок заходит на более плотный. Это приводит к формированию горных хребтов;
- скользящая. Её основная цель состоит в отдалении двух блоков в прямо противоположных направлениях друг от друга.
К наиболее крупным литосферным блокам можно отнести Антарктическую, Африканскую, Евразийскую, Австралийскую, а также Тихоокеанскую плиту. Кроме того, сюда можно отнести Северо- и Южно-американскую, Индостанскую плиту. На их площадь приходится около 90 процентов всей земной поверхности.
Необходимо отметить тот факт, что скользящая тектоническая структура характерна для такого материка, как Африка. На её поверхности сейчас наблюдается много разломов, особенно на территории Кении. Ученые прогнозируют, что спустя десять миллионов лет африканский континент в качестве единого целого полностью прекратит свое существование. Помимо дивергентной, конвергентной, а также скользящей тектонической структуры, выделяют континентальные, океанические и смешанные литосферные блоки.
https://youtube.com/watch?v=Ez2SaR_aV-w
Характеристика теорий
Существует несколько теорий тектонических плит. Наиболее популярной из них является гипотеза, выдвинутая А. Вегенером. Она основывалась на предположении, что много миллионов лет назад западная Африка и восточная часть Южной Америки были единым целым.
Вегенер внёс значительный вклад в развитие тектоники. Прежде всего, он утверждал, что литосферные блоки разной весовой категории с довольно жёсткой структурой расположены на астеносфере Земли. Внешняя мантия была весьма пластичной, вследствие чего тектонические плиты постоянно находились в хаотичном движении.
Беспорядочное перемещение платформ приводило к их неизбежному столкновению. Плиты также могли заходить на поверхности друг друга. Все эти события способствовали появлению таких природных явлений, как извержения вулканов и катастрофических землетрясений. Участки земной коры, имеющие высокую степень сейсмической активности, смещались в пространстве приблизительно на восемнадцать сантиметров в год. На земной поверхности также можно было наблюдать извержение магмы из недр.
В настоящее время некоторые учёные считают, что именно магма принимала активное участие в формировании океанического дна. Лава, выходящая из недр Земли, постепенно остывала, в результате чего формировался новый рельеф. При этом те участки земной коры, которые не принимали участия в формировании структуры дна, с помощью дрейфа литосферных блоков снова проникали в земные недра, превращаясь в магму.
Кроме того, в своих научных исследованиях А. Вегенер уделял время изучению темы вулканов. Он рассматривал вопросы, касающиеся растяжения океанического дна и состава жидких веществ в недрах Земли.
Кроме А. Вегенера существенный вклад в развитие тектонической науки внёс Шмеллинг. В своих научных трудах он впервые открыл силу движения литосферных плит. Учёный установил, что главным движущим фактором является конвекция, при которой нижние земные слои с более высокой температурой поднимаются, а верхние постепенно остывают и проходят вниз к недрам Земли.
В настоящее время современная тектоническая наука включает в себя следующие основные положения:
- земная кора состоит из литосферы и астеносферы. Первая из них имеет более хрупкое строение, в то время как последняя — более пластичную;
- главной движущей силой тектонических (литосферных) блоков является конвекция, происходящая в астеносфере;
- структура земной поверхности представлена восемью крупными плитами. Кроме того, она включает в себя как средние, так и более мелкие блоки;
- чаще всего тектонические плиты самого малого размера располагаются между основными земными блоками;
- наиболее сейсмически активными участками являются те зоны, которые находятся на границе двух платформ;
- в процессе активного перемещения плит также принимают активное участие силы, подчиняющиеся теореме вращения Эйлера.
Таким образом, именно движение тектонических платформ, происходящее на протяжении многих миллионов лет, способствовало формированию отдельных материков, островов, континентальных рифов и каньонов, которые существуют в настоящее время. Учёные выявили устойчивую тенденцию в динамике плит. Так, скорость горизонтальных сдвигов блоков возросла примерно в два раза в течение ста миллионов лет. Однако, согласно прогнозам учёных, она должна была, наоборот, уменьшиться. Исходя из этого можно сделать вывод, что характер поведения плит не является слишком предсказуемым.
Исследователи утверждают, что основным фактором, влияющим на темп движения, является вода. Именно огромное скопление жидкости внутри земной поверхности способствует смягчению мантии, в результате чего скорость перемещения плит значительно повышается. Необходимо отметить тот факт, что процесс перемещения литосферных блоков все ещё не завершён. Образ земной поверхности до сих пор продолжает формироваться.
Провинции, которые сильнее всего пострадали от землетрясения в Турции, как раз находятся на стыке литосферных плит. Алматы также стоит на тектонических разломах. Могут ли они вызвать сильное землетрясение в южном мегаполисе или повлиять на его последствия, разбирался журналист Zakon.kz.
Как разломы повлияли на
землетрясение в Турции
После сильнейшего за
последние 100 лет землетрясения
в Турции, произошедшего 6 февраля, в земной коре два гигантских тектонических разлома увеличились в размерах: первый достиг почти 300 км, а протяженность второго 125 км. Они возникли вследствие сильнейших подземных толчков
магнитудой 7,8 и 7,5. Недалеко
от турецкой деревни Тепехан также произошел разлом шириной 200 м и глубиной
30 м. Последствия землетрясения чудовищны. Ущерб экономике страны составил $84 млрд, или около 10% ВВП, в жилищной сфере — $70,8 млрд. Все это приведет к снижению дохода в бюджетной части на $10,4 млрд, а потери в рабочей силе обойдутся в $2,9 млрд.
Разлом — это место, где две тектонические плиты движутся
относительно друг друга. На нашей планете 16 таких плит. Землетрясения в
основном происходят на границах тектонических плит.
Что касается
Турции, то здесь произошли сдвиги. Они,
как правило, происходят
по уже существующему разлому и бывают преимущественно трех типов: нормальный,
обратный и сдвиговый разлом. Сдвиговые возникают, когда две плиты движутся мимо друг друга в горизонтальном
направлении. Они обычно носят вертикальный характер и достигают 15-20
километров в глубину. По мнению известного казахстанского сейсмолога, экс-гендиректора Сейсмологической опытно-методической
экспедиции МОН РК Мухтара Хайдарова, сдвиговые разломы бьют по основаниям и колоннам домов, поэтому в Турции они
развалились как карточные домики.
700-километровый Восточно-Анатолийский разлом проходит вдоль
границы между Анатолийской и Аравийской плитами в Турции, поэтому мощные землетрясения в Турции и Сирии
произошли именно в этом регионе, где плиты движутся в горизонтальной плоскости. У Анатолийской плиты большая скорость — около 20
мм/год.
Самые опасные разломы в
Алматы
Подобные тектонические разломы есть и в Алматы. Только на территории города специалисты насчитали таких 27. Тектоника — наука о
главных структурах земной коры. Она вся состоит из блоков, которые разделены
тектоническими разломами. Разломы имеют сложную историю и строение. По ним
ходят флюиды – подземные воды с всякими
растворами и разной температуры, которые оседают в зоне разлома, и получается
месторождение.
– Алматы и агломерация
города – это все одна разломная зона. Это значит, что много-много тектонических
разломов находятся вместе, – отметил Мухтар Хайдаров. – Среди них самый
опасный – Чилико-Кеминский, его длина примерно 500 км. Он проходит через Заилийский Алатау и Кунгей Алатау между
двумя большими хребтами, поэтому эпицентр очень сильного землетрясения, произошедшего у нас в январе
1911 года, был именно там. Магнитуда тогда составляла 8,2, это пострашнее
турецкого землетрясения. Это было самое мощное, разрушительное землетрясение не только в
Алматы, но и в Евразии. В горах были все 12 баллов. Кольсайские и моренные
озера образовались именно в это время, они не всегда были. После этого
землетрясения там были обвалы, они перекрыли ущелья и получились эти озера. При
12 баллах полностью меняется рельеф.
Это все древние разломы и они могут быть скрыты
под чехлом. К примеру, когда мы ходим где-то, нам кажется, что под нами
никакого разлома нет, а на самом деле есть. Это
зона вся деформирована в новейшее Альпийское время
примерно 50 млн лет назад — она вся в разломах. По возрасту алматинская
агломерация полностью может рассматриваться как разломная
зона, где есть древние разломы (обновленные) и новейшие.
— Когда-то, сотни миллионов лет назад, древняя казахская земля
была ровной, как наши степи, но потом в Альпийский период активизировалась
Индийская тектоническая плита, иногда ее называют Индоавстралийская. Она
заехала на Евразийскую плиту, и алматинская агломерация оказалась в зоне сжатия этих двух гигантских структур. Это коллизия по тектонике плит или
просто торошение на бытовом языке. То есть часть плоских структур поднялась
вверх и возникли горы, — отметил сейсмолог. — Есть зона, где океаническая плита уходит под
сухопутную плиту, под Евразию. Это Япония. А здесь Индийский континент идет на
Евразийский континент, в результате чего за миллионы лет образовались горы –
Заилийский Алатау, Кунгей Алатау, Терскей Алатау, Северный Тянь-Шань и другие. И там возникли большие разломы, которые могут
родить большие землетрясения.
По его словам,
землетрясения могут произойти, когда континентальные
плиты в коллизии сталкиваются лоб в лоб и разлом сплющивается, трение увеличивается. Давление тем временем растет и, в
конце концов, один из блоков соскальзывает. В геологии это называется взброс. Одна
часть плиты взлетает вверх по отношению к другой. В алматинском районе именно такая коллизия-торошение, сильное давление,
взбросы, поэтому наш район и рождает большие землетрясения, то есть максимально мощные, как говорят ученые, Мmax.
А в районе турецкого землетрясения происходят сдвиги, там
плита на плиту не идет. Там Аравийская и Анатолийская плиты и они меньше, чем
Евразийская и Индийская, и трутся друг об друга. Как это выглядит, можете
представить, приложив ладони друг к другу и сдвинуть. И там сейсмотектоническая ситуация другая, чем наша.
Говоря об этом, Мухтар
Хайдаров подчеркнул, что скорость движения Индийской плиты на Евразийскую
где-то 4-5 см в год.
«На Евразийской плите, Казахстан – казахская складчатая страна – это как бы последняя, почти не тронутая коллизией древняя структура в этой цепи борьбы. Южнее нас Кыргызстан, Таджикистан и другие страны. Казахская плита сформировалась в течение сотен миллионов лет в Палеозойскую эпоху и очень крепкая, так как не раз пропекалась вулканической активизацией. «Стоим насмерть», если так можно сказать. Это одна из причин того, почему у нас бывают сильнейшие землетрясения». Сейсмолог, экс-гендиректор Сейсмологической опытно-методической экспедиции МОН РК Мухтар Хайдаров
Что рождает сильные толчки
Разломы опасны тем, что
рождают землетрясение. Чем больше разломов, тем
больше землетрясение выдает магнитуды в результате тектонических движений.
Тектонические плиты все время движутся друг на друга или скользят, как в
Турции. И чем длиннее разлом, тем больше магнитуда возможного землетрясения.
Как, например, в Турции или в Алматы. И чем короче разлом, тем меньше сила
толчков. В нашем мегаполисе всю сейсмичность определяют Чилико-Кеминский и Алматинский разломы.
В Казахстане и в том числе в южном мегаполисе часто бывают землетрясения с магнитудой 4,5. «Это
фоновые землетрясения, они не связаны с большой тектоникой, это просто
взаимодействие наших тектонических
блоков. Ни евразийские, не индийские, а наши блоки могут родить такие мелкие
толчки. А когда в дело вступают большие плиты, происходит большое
землетрясение, которое собирает большую энергию на большом разломе, поэтому возникают
очень сильные толчки», прокомментировал эксперт.
Алматинцев всегда беспокоит вопрос: будет ли у
нас сильное землетрясение? Сейсмолог считает, что рано или поздно будет.
— Это вечная
борьба двух плит — Индийской и Евразийской. Она идет уже миллионы лет, и
еще столько будет идти, поэтому когда-нибудь сильное землетрясение будет, —
отметил эксперт.
Можно ли это спрогнозировать? Одни сейсмологии считают, что невозможно — это больше официальная в Казахстане версия, другие, полагают, что возможно, но точно никто не может сказать и в этом вся
проблема. Казахстанские сейсмологи в краткосрочном плане могут спрогнозировать толчки от 1-2
недель до 1-2 месяцев, в долгосрочном это может занять много месяцев.
Почему над
разломами строят жилье
В бытность СССР в зоне
разлома запрещалось строить жилые объекты. Разрешалось возводить только
культурные, спортивные сооружения, парки и летние кафе. А сейчас все нормы
искажены, сетует эксперт. Судя по Алматы, СНиПы очень сильно изменились и
сегодня во многих местах высятся 20-этажные дома, в том числе в зонах разлома. На
взгляд эксперта, это неправильно.
«По оценкам специалистов, в случае сильного землетрясения в Алматы количество жертв может достичь от десятков тысяч до 500 тысяч. Если глубина толчков в нашем районе будет большая, например, 40-50 км, то разрушений будет немного. А если будет 8 км, как в Ташкенте, то ничего хорошего ждать не приходится». Сейсмолог, экс-гендиректор Сейсмологической опытно-методической экспедиции МОН РК Мухтар Хайдаров
Угрозу для Алматы представляют и средние землетрясения
Как известно, Алматы расположен в 9-10-балльной
зоне. Стоит напомнить, что в истории южного мегаполиса, кроме землетрясения в январе 1911 года, произошли еще два сильнейших разрушительных землетрясения — Верненское в 1887 году и Чиликское в 1889-м.
Наибольшую сейсмическую опасность для Алматы также представляет Заилийский разлом
(диагональный), проходящий вдоль пр. Аль-Фараби, через антенное поле, пл.
Республики, пересечение пр. Абая и ул. Кунаева, по ул. Казыбек би, через парк
культуры и отдыха на восток.
Разлом в широтном направлении проходит по ул. Джандосова, Тимирязева,
Сатпаева, пр. Назарбаева на северо-восток. Северный разлом — с запада через оз. Сайран (плотина), вдоль ул. Богенбай батыра, Кабанбай батыра на границе города, по ул. Казыбек би к парку
культуры и отдыха на восток. Алматинский разлом — с запада, через пересечение ул. Саина и пр.
Райымбека, вдоль ул. Рыскулова до пр. Сейфуллина, затем севернее 700-800 м. по пр. Райымбека, далее через территорию на севере Медеуского района, который
делит город на две части. Северо-Западный разлом идет вдоль западной границы города через поселки
Кок-Кайнар, Ожет, Карасу и далее на северо-восток.
На юге от Заилийского разлома параллельно ему проходит активная
Чилико-Кеменская серия глубинных разломов, в зоне которых и
произошли в прошлом мощные землетрясения.
Ежегодно в радиусе 80 км от Алматы происходят сотни слабых
землетрясений. Судя по характеру их распределения за последние семь лет, основная
сейсмическая деятельность развивается на юге и юго-востоке от города. Кроме того, учитывая высокий уровень развития экономики, наличие
большого числа потенциально опасных объектов, значительную концентрацию
населения, угрозу городу представляют не только сильные, но и
землетрясения средней интенсивности.
«Поскольку в Алматы высокая сейсмоопасность, необходимо строить дома не выше 5-6 этажей, максимум 9. Нельзя строить 20-этажные и тем более, близко друг к другу. Во-первых, если один дом упадет, он зацепит другие. Во-вторых, для жильцов будет мало света, в-третьих, визуально тяжело воспринимать нагромождение зданий вокруг себя». Сейсмолог, экс-гендиректора Сейсмологической опытно-методической экспедиции ОН РК Мухтар Хайдаров
«У нас сейчас строят жилье по классам. Есть элитное жилье, а есть социальное. Элитное, построенное по всем правилам, может еще выдержать девять баллов. Социальное строится за счет потери качества. Для строителей самое главное – быстрее построить, сдать и получить отдачу». Сейсмолог, экс-гендиректора Сейсмологической опытно-методической экспедиции ОН РК Мухтар Хайдаров
Как
пояснил сейсмолог, зона разломов представляет собой ослабленный грунт, у которого
очень низкая несущая способность, поэтому, если на нем строить, то автоматически
добавляется один балл. Такой дом долго
не простоит, особенно сейчас, так как наши строители возводят их в зимнее время, и это очень настораживает, потому что бетон зимой долго схватывается.
– Лично у меня
больше доверия вызывают советские дома – кирпичные, панельные, – говорит
сейсмолог. – Раньше дома в Алматы запрещалось строить выше трех-пяти этажей, и
эти дома могут выдержать сильное землетрясение. Также сейсмоустойчивыми являются 9-этажные высотки, построенные в бытность
СССР Алматинским домостроительным комбинатом, у них крепкая конструкция.
«Кроме того, ослабленный грунт испытывает постоянное движение даже в неактивных разломах, а в Алматы в основном активные разломы и там грунт ходит до 10-20 см. Поэтому в домах появляются сначала невидимые микротрещины, потом они увеличиваются, сливаются и становятся видимыми. Но если дом построить с учетом всевозможных рисков, то должно быть страхование жильцов и имущества, тем более, если он стоит в сейсмической зоне. А у нас этого нет. Застройщик страховать не будет по той простой причине, что это приведет к сильному удорожанию жилья». Сейсмолог, экс-гендиректора Сейсмологической опытно-методической экспедиции ОН РК Мухтар Хайдаров
По мнению руководителя Учебного центра ЖКХ-ИНФО, в прошлом
геолога Алии Богаевой, тектонические разломы могут с годами менять свою
траекторию, вода и многие другие факторы влияют на это.
Кроме
того, полагает она, у нас постоянно так или иначе потряхивает и идет разгрузка в земной коре,
и могут появляться новые ответвления от уже существующих разломов. Они могут находиться
на большой глубине, и, если туда попадает вода, соответственно, идет процесс увеличения
по ширине и, возможно, разветвления. Мы не видим их состояние на глубине.
«Раньше были целые гидрогеологические экспедиции, которые изучали поведение подземных и грунтовых вод, как раз-таки влияющих на состояние этих разломов, и составляли карты. Есть ли у нас актуальная информация сейчас, практикующие профессиональные специалисты, которые проводили половину сезона по экспедициям, а вторую половину года составляли карты, неизвестно. Многие организации закрылись и остались в основном одни теоретики. Мы обращаем внимание на эту отрасль тогда, когда где-то что-то произошло». Руководитель Учебного центра ЖКХ-ИНФО, в прошлом геолог Алия Богаева
Строят там, где запрещено законом
Можно ли выжить
в Алматы во время сильного землетрясения, готовы ли наши многоквартирные высокоэтажные жилые дома к этому, знает ли наша общественность, как их у нас строят?
Известный юрист, независимый эксперт в области земельного права
Бакытжан Базарбек считает, что у нас строят там, где запрещено законом, на сейсмоопасных, оползнеопасных зонах предгорий, на
санитарно-защитных зонах промышленных предприятий, санитарно-охранной зоне
кладбищ, аэропортов, рекреационных зонах особо охраняемых природных территорий,
водоохранных полосах рек, озер и на охранных зонах коммуникаций и магистральных
трубопроводов.
«Многоквартирные жилые дома строят без проведения оценки воздействия на окружающую среду, без общественных слушаний, без лицензии на строительство, без согласования уполномоченных органов. Переводят земли водного фонда и лесного фонда в земли населенных пунктов, корректируют ПДП, меняют целевое назначение земельных участков и строят многоквартирные жилые дома на предгорьях с резким уклоном, либо на территориях, где ранее были реки или озера. Никого не беспокоят жизни людей, которые будут проживать в этих домах». Юрист, независимый эксперт в области земельного права Бакытжан Базарбек
Сфера строительства МЖК воссоздала
благоприятную микрофлору для всяких мошенников под видом застройщиков,
проектировщиков, экспертных организаций под видом аккредитованных объединений,
союзов и специалистов авторского и технического надзора, подчеркнул эксперт.
«Это идеальная сфера для коррупции, лоббирования интересов застройщиков, незаконного вывода бюджетных средств со стороны чиновников акиматов. Весь этот мыльный пузырь под названием сфера жилищного строительства рискует лопнуть уже перед первым крупным землетрясением». Юрист, независимый эксперт в области земельного права Бакытжан Базарбек
