Дорожные рабочие калифорнийского города Хейвард починили сдвинутый бордюр, который был наглядным примером активности Хейвардского разлома. Сейсмологи наблюдали за этим бордюром более 45 лет. /сайт/

Знаменитый бордюр находился на перекрёстке улиц Роуз и Проспект. Он постепенно смещался относительно другого бордюра, чем вызывал большой интерес учёных. С 1974 по 1979 год бордюр вместе с частью дороги сдвинулся примерно на два сантиметра. Со временем лежащие рядом бордюрные плиты совсем перестали соприкасаться.

Однако местные власти решили отремонтировать дорогу и установили на месте сдвига пандус для инвалидных колясок. Оказалось, что в администрации города просто не знали о важности этого места. «Если бы мы знали о сдвиге, то наверное, смотрели бы на бордюр по-другому, и даже попытались помочь учёным документировать это», - сказал помощник главы города Келли Макаду.

«Это печально. Это было настоящее разочарование. Действительно, необычно было иметь такие свидетельства разлома прямо здесь. Теперь учёным остались только фотографии, которые документируют сползание тротуара на протяжении многих лет», - написал в своём блоге оклендский научный журналист Эндрю Олден.

Этот сдвиг наиболее наглядно демонстрировал движение Тихоокеанской и Североамериканской тектонических плит, однако были и другие свидетельства подземной активности. Помимо смещения бордюров сейсмологи наблюдали трещины на асфальте, расхождения колонн в колоннаде спортивного стадиона и другие признаки. Более точные данные учёные собирали с помощью высокоточных датчиков, устанавливаемых на границах разлома.

Изучение смещения бордюра было очень важно для учёных, так как движение Тихоокеанской и Североамериканской тектонических плит в ближайшее время может стать причиной сильного землетрясения. Кроме того, смещение этих плит вызвало куда более опасный разлом - разлом Сан-Андреас. В то время как Хейвордский разлом занимает часть общего движения между пластинами, разлом Сан-Андреас является главным преобразованием границы между Тихоокеанской и Североамериканской плитой.

Разлом Сан-Андреас

Это разлом простирается на 1 300 километров вдоль побережья по территории штата Калифорния, большей частью по суше. Разлом уходит вглубь примерно на 16 километров. Толщина литосферных плит - примерно 100 километров. Они дрейфуют по жидкой лаве, наползая одна на другую, вызывая землетрясения и другие катаклизмы.

Края двух плит в разломе Сан-Андреас напоминают плохо пригнанные зубцы шестерёнки. Они трутся друг о друга, а образующаяся вдоль их границ энергия трения выхода не находит. В местах, где перемещение плит происходит относительно свободно, накапливающаяся энергия высвобождается в тысячах мелких толчков. Они почти не наносят ущерба и регистрируются только чувствительными приборами.

В других местах плиты прижаты довольно сильно, а когда они сдвигаются, то разом высвобождают мощную энергию. Тогда и происходят землетрясения с магнитудой не менее 7 баллов по шкале Рихтера. Такое землетрясение может произойти в ближайшие 50 лет, считают сейсмологи. Оно может причинить ущерб на миллиарды долларов и унести до 20 тысяч жизней.

Двойной разрыв

Сан-Андреас считается наиболее вероятным местом следующего сейсмического события в ближайшие несколько десятилетий. Однако катастрофа может быть более разрушительной, если активность Сан-Андреаса заденет разлом Сан-Хасинто, проходящий через Сан-Бернардино, Риверсайд, Сан-Диего и округ Империал в Южной Калифорнии.

Доцент геологических наук Университета Калифорнии в Риверсайде Джулиана С. Лозос установила, что подобное событие случалось около 200 лет назад. Оно вызвало мощный толчок, который ощущался на большой территории от Лос-Анджелеса до Сан-Диего. Землетрясение «Сан-Хуан-Капистрано» магнитудой 7.5, произошедшее 8 декабря 1812 года, стало результатом одновременного разрыва двух разломов, считает Лозос.

Ранее считалось, что подземный толчок был вызван разломом Сан-Андреас. Однако компьютерное моделирование показало, что землетрясение началось южнее - в районе Сан-Хасинто, а потом вовлекло в катастрофу и Сан-Андреас. Активность одновременно двух разломов может быть очень опасной для Калифорнии. Инфраструктура штата построена с учётом подземных толчков, вызванных одним разломом. Последствия одновременного разрыва могут быть непредсказуемыми.

Разлом Каскадия

Серьёзную опасность для США несёт и разлом Каскадия, который простирается на 900 километров от острова Ванкувер до Северной Калифорнии. Каскадия находится на стыке океанической плиты и плиты североамериканского континента. Плита из океана сдавливает континентальную, в результате чего та ежегодно сжимается на 30–40 мм.

По мнению сейсмологов, рано или поздно давление между плитами накопится до предела, после чего произойдёт сильный толчок, приводящий к мегаземлетрясению магнитудой от 8,7 до 9,2. Толчок вызовет гигантскую волну, часть которой дойдёт даже до Японии. Волна может подняться на высоту до 30 метров, считают сейсмологи. По данным американского агентства по управлению в чрезвычайных ситуациях (FEMA), Каскадия может стать причиной гибели 13 тысяч человек.

Сейсмологи считают Каскадию опаснее Сан-Андреаса, поскольку движение Каскадии повлечёт за собой не только землетрясение, но и гигантское цунами. К тому же ещё 45 лет назад учёные не знали о существовании этого разлома. Поэтому США не готовы к таким разрушительным событиям. Власти страны начали проводить масштабные учения на случай катастрофы в зоне субдукции Каскадия. FEMA планирует проводить их и в будущем.

Ново-Мадридский разлом

Север американского штата Алабама находится в зоне влияния Ново-Мадридского разлома. Это разлом примерно в 20 раз больше Сан-Андреаса. Последнее землетрясение в этой сейсмической зоне произошло в 1812 году. Однако в последнее время активность вдоль линии разлома начала возрастать.

«Я думаю, что большинство людей знают, что землетрясение может произойти здесь, но они просто не могут вспомнить последний раз, когда их трясло», - сказал геолог из Центра по исследованию землетрясений и информации в Мемфисе Гэри Паттерсон. Землетрясения, происходящие ранее в этом регионе, ощущались на расстоянии от 1000 до 1200 километров от эпицентра, отметил учёный.

По сценарию FEMA, более 900 человек в Алабаме могут пострадать при землетрясении магнитудой в 7,7. В целом по США пострадать могут 86 тысяч жителей. Компьютерное моделирование, основанное на землетрясении 1812 года, показало, что повторение такого же сейсмособытия возможно в ближайшие 50 лет.

Самый протяженный и самый активный в мире тектонический разлом Сан Андреас, находится он на равнине Карризо Калифорния, США.

В некоторых местах Сан Андреас виден как овраг, в других практически незаметен. Но особенно хорошо различим с воздуха или на равнине Карризо

1. Овеянный легендами разлом Сан Андреас образовался в результате столкновения Тихоокеанской и Североамериканской литосферных плит. Являясь их границей, разлом берёт начало еще в Мексике, пересекает штат с юга на север, проходя мимо Лос-Анджелеса через Сан-Бернардино, и уходит в океан прямо под Сан-Франциско

2. Глубина разлома достигает, по меньшей мере, 16 км, а длина 1 280 км (с востока на юг штата Калифорния). Все землетрясения происходят вдоль этой границы.

3. Литосферные плиты движутся очень медленно, но не постоянно. Движение плит происходит примерно со скоростью роста человеческих ногтей - 3-4 сантиметра в год. Это движение можно заметить на дорогах, которые пересекают разлом Сан Андреас: в месте разлома видны сдвинутая дорожная разметка и следы регулярного ремонта дорожного покрытия.

4. В районе гор Сан-Гебриел (San Gabriel Mountains) к северу от Лос-Анджелеса асфальт улиц порой вспучивается - это силы, накапливающиеся вдоль линии разлома, давят на горную гряду. В результате с западной стороны горные породы сжимаются и крошатся, ежегодно образуя до 7 тонн осколков, которые подбираются все ближе и ближе к Лос-Анджелесу.

5. Если напряжение пластов не разряжается длительное время, то движение происходит внезапно, резким рывком. Так случилось во время землетрясения 1906 года в Сан-Франциско, когда в районе эпицентра «левая» часть Калифорнии сдвинулась относительно «правой» почти на 7 метров

6. Сдвиг начался в 10 километрах под океанским дном в районе Сан-Франциско, после чего в течение 4 минут импульс сдвига распространился на 430 километров разлома Сан Андреас — от деревни Мендосино (Mendocino) до городка Сан-Хуан Батиста (San Juan Bautista). Землетрясение было силой 7.8 балла по шкале Рихтера. Весь город затопило.

7. К тому времени, когда вспыхнули пожары, более 75% города уже было разрушено, 400 городских кварталов лежали в руинах, включая центр.

8. Спустя два года после разрушительного землетрясения в 1908 г начались геологические исследования, которые продолжаются до настоящего момента. Исследования показали, что на протяжении последних 1500 лет крупные землетрясения происходят в районе разлома Сан Андреас, примерно каждые 150 лет

9.

Сейсмологи – хорошие наблюдатели. С появлением нового поколения геофизических приборов и способов обработки данных им удается не просто перехватывать все вибрации, производимые землетрясениями, но и слышать каждый тектонический стон или скрип нашей планеты. В связи с этим особенное беспокойство вызывают участки на границах тектонических плит, которые долгое время остаются «немыми» и не излучают даже тусклого сейсмического шепота.

Вдоль разлома Сан-Андреас, в центральной и южной части Калифорнии, есть несколько таких мест, чье упрямое молчание остается постоянной загадкой для специалистов. В своем докладе, опубликованном на этой неделе в научном журнале Science, сейсмологи Юнль Цзян и Надя Лапуста из Калифорнийского технологического института предложили новую модель, объясняющую эту нехарактерную тишину на отдельных участках разлома.

Чтобы понять их аргументы, стоит для начала описать характер Сан-Андреаса и механическое поведение земной коры на всем его протяжении. Разлом проходит по территории Калифорнии, соединяя между собой два подводных срединно-океанических хребта, в которых вулканическая деятельность формирует новое океаническое дно. Один хребет находится у мыса Мендоцино, другой – в Калифорнийском заливе у материковой части Мексики.

На всем своем протяжении Сан-Андреас прорезает континентальную кору, состоящую из горных пород разных возрастов, структур и геологических особенностей. В результате такой разнородности различные сегменты разлома по-разному реагируют на тектонические сдвиги Тихоокеанской и Североамериканской плиты. На одних участках Сан-Андреас движется параллельно с движением плит, а на других – застревает на несколько десятилетий, после чего выпускает накопившееся давление умеренными или сильными подземными толчками.

С одной стороны, подобную изменчивость можно назвать благоприятной для людей, живущих вдоль Сан-Андреаса, поскольку в случае катастрофического землетрясения сдвиг земной коры вряд ли произойдет по всей 1300-километровой длине разлома. Но с другой стороны, эта неравномерность существенно затрудняет прогнозы сейсмологов.

Как правило, землетрясения вдоль Сан-Андреаса происходят на небольших глубинах (около 10–12 км), где земная кора состоит преимущественно из хрупких горных пород – кварца и полевого шпата. На участках разлома, генерирующих регулярные подземные толчки, эта хрупкая область является источником непрерывных микросейсм – крошечных землетрясений магнитудой менее 2.0 по шкале Рихтера. А вот на тех сегментах, где землетрясения происходят достаточно редко, микросейсмы отсутствуют напрочь.

Важно отметить, что эти тихие сегменты соответствуют тем областям, которые в историческом и доисторическом прошлом производили очень мощные и энергичные землетрясения. К таковым относится, например, подземный толчок Форт-Техон магнитудой 7.8 в 1857 году, который сравним с печально известным землетрясением в Сан-Франциско в 1906 году.

По мнению Цзян и Лапуста, затишье на отдельных участках Сан-Андреас связано с тем, земная кора в этих местах разрывается на гораздо большую глубину, чем считалось ранее. Соответственно, землетрясения здесь происходят на 3–5 км ниже сейсмогенной зоны, то есть не в хрупком полевом шпате, а в более податливых и теплых слоях земли, поэтому производят не микросейсмический «грохот», а тихие, вязкие волны.

Если модель Цзян и Лапусты верна, то она становится тревожным звоночком для сейсмологов, поскольку означает, что участки разлома, генерирующие постоянные микросейсмы, менее опасны, нежели тихие сегменты, которые столетиями накапливают давление. До сих пор неясно, почему именно эти участки производят редкие, но очень мощные землетрясения, однако авторы исследования полагают, что они обладают необычно равномерной силой трения, поэтому в случае сдвига разрываются с ужасающей целостностью.

Разлом Сан-Андреас впервые привлек внимание калифорнийских геологов в 1890 г. Высказывается мнение, что название «разлом Сан-Андреас» было введено в 1895 г. (статья Лоусона; Кроуэлл, 1962). Это произошло примерно через 10 лет после открытия продольного разлома Медиана в Японии.

Однако только после землетрясения 1906 г. в Сан-Франциско разлом быстро приобрел широкую известность. Вдоль линии разлома, проходящей через западные окраины города, на расстоянии примерно 430 км проявились смещения, достигавшие 7 м. Появление этого сейсмического разлома впервые доказало, что сдвиг продолжается севернее Сан-Франциско. До этого он был прослежен лишь к югу от города, на расстояние около 600 км.

Учитывая тот факт, что движение было внезапным, существовало широко распространенное мнение, что землетрясение 1906 г. было вызвано подвижками по разлому. Однако, в 1911 г. Рейд на основании точных измерений, предпринятых в зоне разлома, предложил теорию упругой отдачи для объяснения механизма зарождения землетрясения и подвижек по разлому. В качестве механизма очага была принята предложенная им модель пары сил, которая сменилась в 60-х годах моделью двойной пары сил. Тем не менее, теория упругой отдачи Рейда до сих пор используется для объяснения механизма образования сейсмических разломов.

Сейсмическое событие 1906 г., при котором по обычному разлому произошли подвижки, обусловило возникновение понятия и термина «активный разлом» (active fault). Геоморфологи до сих пор приезжают осматривать отчетливые топографические признаки, наблюдаемые вдоль разлома с целью изучения рельефа, образованного активным сдвигом.

Внимание геологов привлек тот факт, что смещения по разлому во время землетрясения были горизонтальными. Дальнейшие исследования показали, что на протяжении геологического времени по обе стороны от разлома по нему произошли горизонтальные смещения на несколько километров. В 1953 г. Хилл и Диббли установили, что за время, прошедшее начиная с мелового периода, величина этого смещения превысила 500 км. Почти одновременно была выдвинута гипотеза, утверждавшая, что породы по обе стороны от Альпийского разлома в Новой Зеландии испытали горизонтальное смещение на расстояние около 450 км. В 50-е годы геологи повсюду стали обращать внимание на такие крупные разломы со смещением по простиранию (strike-slip faults) или сдвиги (lateral faults). Статья Муди, в которой утверждается, что сдвиги лежат в основе всех известных в мире геологических структур, типична для этого времени. В 60-е годы разлом Сан-Андреас стали рассматривать как пример трансформных разломов (Уилсон, 1965). Он стал пробным камнем для концепции тектоники плит.

Название «активный», данное разлому Сан-Андреас, не означало, что по нему ежедневно происходили незначительные подвижки. Скорее, оно означает вероятность, что однажды по нему может произойти движение, как это случилось в 1906 г. Однако, впоследствии в южной части г. Сан-Франциско был обнаружен район, в котором разлом активен в буквальном смысле слова, и движение по нему непрерывно. На полу и в стенах винного завода, расположенного непосредственно над разломом, трещины появлялись даже тогда, когда никакой особой сейсмической активности не наблюдалось. В 1960 г. было установлено, что эти необычные явления отражают движение по разлому, о чем было сделано сообщение в академических кругах. Именно на примере разлома Сан-Андреас геологи узнали, что непрерывное движение может реально существовать как один из типов активности разлома. Это явление было названо «тектоническим оползанием» (tectonic creep). Позже оно наблюдалось и в Североанатолийской зоне разломов в Турции.

Таким образом, разлом Сан-Андреас и его активность оказали существенное влияние на развитие наук о Земле. В этой главе мы собираемся остановиться главным образом на его геологических особенностях.

Распространение и структура разлома

На рис. 2.II.1 представлена общая схема расположения разлома Сан-Андреас. От Пойнт-Арена, в 160 км севернее г. Сан-Франциско, он тянется почти по прямой линии на юго-восток, мимо Сан-Франциско. Далее он прорезает Береговые хребты и, пересекая Поперечные хребты, достигает впадины, в которой расположено оз. Солтон-Си. На севере, у Пойнт-Арена он уходит в море, и в районе Шелтер Ков, южнее мыса Мендосино, меняет направление на субширотное, переходя в крупную зону дробления (зона трещиноватости Мендосино) на дне Тихого океана. Южное окончание разлома уходит в Мексику, где он соединяется с Восточным поднятием Тихого океана в южной части Калифорнийского залива. Протяженность разлома только по суше (от Шелтер Ков до северных берегов Калифорнийского залива) около 1300 км. Его направление по карте в основном с северо-запада на юго-восток, но на севере Поперечных хребтов, севернее Лос-Анджелеса, оно становится почти точно широтным, и линия разлома образует заметный изгиб. В этой области, кроме того, обнаружено несколько других крупных разломов, которые простираются в направлении северо-восток - юго-запад. Геологическое строение и топография основного разлома здесь усложняются. Этот отрезок называется Биг-Бенд (Большой изгиб). К северу и к югу от него не только различно общее простирание разлома, но к югу он разветвляется на несколько крупных разломов. Величина смещения геологических комплексов вдоль разлома на юге определенно меньше, чем на севере.

Непосредственно к северо-западу от Биг-Бенда лежит известная равнина Карризо - полупустынный межгорный бассейн. Вдоль северной ее окраины было обнаружено несколько прекрасных примеров форм рельефа, связанных с разломом. Еще севернее разлом проявляется на низменности, расположенной, вокруг залива Сан-Франциско, протягиваясь по равнинам между хребтами Диабло и Габилан. Здесь к северу ответвляются разломы Калаверас и Хейворд. Неподалеку от этого места расположен г. Холлистер, на улицах которого каменные стены домов искривлены тектоническим оползанием. К северу от г. Холлистер разлом пересекает холмы, ограничивающие западный край низменности залива Сан-Франциско, протягиваясь далее на север по морскому дну на расстояние около 10 км западнее Золотых ворот. Международный аэропорт г. Сан-Франциско расположен лишь на несколько километров восточнее разлома Сан-Андреас. Во время приземления или взлета можно наблюдать эффектные линейные приразломные формы рельефа и оз. Сан-Андреас, лежащее а разломе и давшее ему свое название.

В южной Калифорнии, южнее Биг-Бенда, разлом Сан-Андреас к западу от г. Лос-Анджелес разветвляется на разломы Бэнниг и Мишен-Крик. Еще западнее другие разломы (Сан-Габриэл и Сан-Джакинто) простираются почти параллельно. Озеро Солтон-Си, восточную часть которого пересекает разлом Сан-Андреас, представляет собой длинную узкую полосу, расположенную ниже уровня моря; оно имеет много признаков, связанных с разломом, например, мелкие вулканические конусы и горячие источники. Эта низменность продолжается южнее, переходя в Калифорнийский залив.

Как уже упоминалось, разлом Сан-Андреас сопровождается рядом сходных разломов, простирающихся почти параллельно. Их обычно рассматривают вместе и называют «системой разломов Сан-Андреас».

Несмотря на то, что на схемах малого масштаба (см., рис. 2.II.1) разлом Сан-Андреас изображается в виде одной линии, более детальные карты (масштаба 1:250 000 или 1:50 000) показывают, что он состоит из нескольких линий. В целом, они образуют зону разлома шириной первые километры (описанная ранее система разломов представляет собой сочетание зон разлома). В пределах зоны разлома обнаружен ряд линзообразных чешуй (рис. 2.II.2). Вещество, из которого они состоят, часто отличается от вещества окружающих пород. Их образование связано с движением по разлому, которое вызывает разделение и перемещение пород по обе стороны от него. Считают, что развитие этого типа разломных зон обусловлено тем, что поверхность скольжения (плоскость разлома), образовавшаяся в породе, по какой-то причине оказывается бездействующей, и что рядом образуются новые плоскости скольжения. Вообще, простирание разлома на ранней стадии активности не будет точно параллельным общему простиранию и может сильно искривляться. Напротив, линии разломов, активных в четвертичном периоде, относительно прямые. На основании этих фактов существует представление, что древние разломы развивались кулисообразно, на более поздней стадии движения они соединяются и на последней стадии возникает ровная линия разлома. Однако существует и другая гипотеза, которая относит эти различия за счет механической неоднородности в породах, примыкающих к разлому, что показано на рис. 2.II.3 (Роджерс, 1973). Данная гипотеза рассматривает последовательность, в которой происходит локализованная пластическая деформация горных пород, как результат их различных свойств. Первоначально это приводит к изгибанию первичной линии разрыва, в дальнейшем - к возрастанию сопротивления трению в изогнутой секции и в заключение - к образованию новой и прямой линии разлома с относительно невысоким сопротивлением трению. Кроме того, может происходить некоторое обрушение и проваливание осадочных слоев, отложившихся в зоне разлома в результате их вертикального смещения, сопровождающего сдвиг. Во всяком случае, разлом Сан-Андреас имеет хорошо развитую широкую зону разлома, свидетельствующую о сложной истории развития.

Породы в непосредственной близости от плоскости разлома под действием подвижек по нему часто интенсивно рас-сланцованы, раздроблены и разбиты трещинами, что видно как невооруженным глазом, так и под микроскопом. Такие породы рассматриваются под общим названием «катакласти-ческие породы» (cataclastic rocks). Когда сдвиговые движения по разлому происходят относительно глубоко, под действием высокого ограничивающего (геостатщческого) давления (confining pressure), то породы внешне остаются ненарушенными, но при микроскопическом изучении выявляется, что они испытали внутреннее дробление. В условиях низкого геостатического давления раздробленные породы становятся все более глинистыми и возникают «глинки трения» (fault gouge) или «глинистые примазки» (fault pug). Известно, что такая глинка трения часто устанавливается вдоль линий разрывов, активных в четвертичном периоде в зоне разлома Сан-Андреас.

Согласно наблюдениям плоскостей разлома в пределах зоны разлома и по ее линейному распространению, можно заключить, что падение разлома Сан-Андреас в делом субвертикально. Детальные сейсмические исследования показали, что подземные микроземлетрясения распространяются по плоскости, следуя по зоне разлома, и что эта плоскость субвер-тикальна. Зарождение этих микроземлетрясений ограничено глубинами 10-20 км или менее. Глубже не происходит никаких землетрясений, и, вероятно, что относительное смещение двух бортов разлома на глубине сменяется пластической деформацией.

Движения по разлому в палеоген-неогеновое и допалеогеновое время

В 1953 г. Хилл и, Диббли опубликовали важный научный труд по разлому Сан-Андреас. Воспользовавшись опытом Диббли, осуществлявшим геологическую съемку, и данными, доступными в то время, они пришли к заключению, что, чем древнее слои вдоль разлома, тем больше должно быть их правостороннее смещение, причем его величина для осадочных толщ мелового возраста достигает 500 км. Информация о возрасте и степени смещения различных слоев впоследствии стала более точной, и сейчас фактически никто не оспаривает существование правостороннего смещения на 300 км или более, которое произошло за период с миоцена до настоящего времени.

Большая работа была выполнена по изучению смещения слоев палеоген-неогенового и мелового возраста (рис. 2.II.4). Наиболее многочисленны и надежны данные по смещению в породах миоцена. Морские и континентальные отложения различных фаз миоцена широко распространены по обе стороны от разлома. Все древние географические признаки этих слоев, такие как формы бассейнов осадконакопления, мощность и распространение осадков, осадочные фации, особенно распространение морских и континентальных слоев, которое дает представление о древней береговой линии, а также распространение ископаемой фауны, типичной гальки или песков, содержащихся в осадках, неестественно прерываются вдоль линии разлома (Аддикотт, 1968; Хаффман, 1972). Если переместить эти породы назад вдоль линии разлома и совместить их, то миоценовые вулканические породы восточнее Биг-Бенда совпадут с областью развития аналогичных миоценовых вулканических пород в хребте Габилан, южнее г. Сан-Франциско. Эти вулканические породы не только напоминают друг друга по петрологическим характеристикам и стратиграфической последовательности, установлено также, что они идентичны по возрасту, определенному радиометрическими методами и по рассеянным элементам . Это исследование позволило с полной определенностью установить, что на рубеже 23,5 млн лет назад произошло правостороннее смещение на расстояние около 310 км, 22 млн лет назад - около 295 км, и 8-12 млн лет назад - 240 км.

Кроме того, были предприняты попытки восстановления палеогеографических обстановок для слоев эоцена и мелового возраста. Установлено, что на рубеже 44-49 млн лет назад произошло правостороннее смещение на расстояние около 305 км (Кларк и Нильсон, 1973), а со времени отложения меловых слоев - на расстояние около 500 км. Было отмечено, что величина сдвига, составившая приблизительно 305 км за период времени 44-49 млн лет в пределах возможной ошибки почти равна величине сдвига, которая за 23,5 млн лет составила приблизительно 310 км. Расстояния сдвига для до-меловых периодов были определены по видимым смещениям домеловых гранитных пород фундамента (салинийские блоки), развитых на западном борту разлома относительно аналогичных пород фундамента на восточном борту (приблизительно 500 км), однако точные цифры не выяснены. Это обусловлено тем, что северные границы салинийских блоков, западнее Богеда-Хед, в 70 км к северу от г. Сан-Франциско, точно до сих пор не установлены. Так же обстоит дело и с положением на восточном борту, откуда они мигрировали. Однако, результаты недавних исследований отношений изотопов Sr в салинийских блоках свидетельствуют о смещении приблизительно на 510 км, что полностью соответствует выполненным до сих пор расчетам.

На рис. 2.II.5 показаны смещения пород в различные периоды времени. Из графика следует, что в периоды между 50 и 20 млн лет (эоцен - ранний миоцен) вдоль разлома Сан-Андреас активность почти не проявлялась. Она возродилась между 20 и 10 млн лет назад и продолжается до настоящего времени, причем скорость смещения возрастает.

Фактически все рассмотренные ранее данные получены по области, расположенной севернее Биг-Бенда. Южнее изгиба исследования сильно затруднены вследствие развития параллельных или даже левосторонних сдвигов почти под прямыми углами к главному разлому, причем каждый имеет свою собственную историю развития (Кроуэлл, 1973). Однако, следует отметить, что южнее Биг-Бенда правосторонний сдвиг на расстояние около 300 км был установлен только со времени: отложения миоценовых формаций и не удалось получить никаких доказательств более раннего смещения. В южной Калифорнии миоценовые формации, обнаруженные к юго-западу от Биг-Бенда (вблизи Теджон), вместе с дотретичными породами фундамента по разломам Сан-Андреас и Сан-Габриел, которые простираются параллельно на запад (Кроуэлл, 1962, 1973), смещены к югу на расстояние около 260 км (к горам Орокопия). Так как дотретичные породы фундамента, содержащие и докембрийские породы, сопоставимы на обеих площадях, активность по этим разломам, вероятно, началась во время или после отложения миоценовых формаций (около 12 млн лет назад).

Подводя итог вышеизложенному, следует отметить, что разлом Сан-Андреас в южной Калифорнии, по-видимому, возник относительно недавно, и общее смещение по нему составляет лишь половину наблюдаемого севернее Биг-Бенда (500-600 км). Поэтому многие исследователи считают, что в южной Калифорнии некогда были активными другие разломы, а не существующий ныне разлом Сан-Андреас, и что этим объясняется отсутствие 200-300 км в величине смещения. Например, Саппе полагал, что разлом Ньюпорт-Инглевуд вблизи г. Лос-Анджелес (см. рис. 2.II.1) в палеогене представлял собой продолжение разлома Сан-Андреас, расположенного севернее Биг-Бенда, и отсутствующее смещение на 300 км произошло там. Саппе назвал его «разломом прото-Сан-Андреас» и построил реконструкцию, в которой передвинул западные домеловые салинийские блоки вдоль этого разлома южнее по отношению к восточному борту (см. раздел VI, рис. 2.VI.2).

Четвертичные движения по разлому

Ранее мы упоминали, что часть разлома Сан-Андреас в настоящее время испытывает непрерывное движение. Тщательные измерения свидетельствуют о среднегодовой скорости в несколько сантиметров (5 см или менее), различной в зависимости от места и времени. За прошедшие 60 лет средняя скорость движения в южной части г. Холлистер, как можно заключить по горизонтальному смещению старых заборов на фермах и т. д., составила не более 2 см/год. Этот тип ползущего движения по разлому совсем не обнаруживается южнее, в районе низменности Карризо или вокруг Биг-Бенда. Однако многочисленные топографические доказательства, а именно изогнутые очертания долин, смещенные реки и смещение во время великого землетрясения 1857 г. (правосторонний сдвиг примерно на 10 м), свидетельствуют, что смещение по разлому в этих областях происходит только во время сильных землетрясений, таких как в 1857 г., которые случаются один раз в несколько сотен лет. Если такое редкое крупное смещение, связанное с землетрясением, усреднить по времени, то скорость сдвига по разлому по-прежнему оказывается равной 2-4 см в год, что весьма сходно со скоростью смещения в областях тектонического оползания.

Эти скорости сдвига меньше скорости горизонтального скольжения (около 5 см/год), ожидаемой в соответствии со скоростями горизонтальной деформации в зоне разлома, установленными геодезическими измерениями. Они также меньше относительной скорости раздвижения Тихоокеанской и Американской плит, которая была рассчитана по скорости спрединга дна океана в Калифорнийском заливе (около 6 см/год). Как мы покажем далее, вероятно, это происходит потому, что на разлом Сан-Андреас воздействует лишь часть относительного смещения двух плит. Недостающая часть смещения реализуется через смещения по другим разломам и переходит в деформацию земной коры на обширной территории, захватившей западные окраины Американского континента от Западной Калифорнии через горы Сьерра-Невада к провинции Бассейнов и Хребтов на востоке. Если при геологической съемке будет выявлено совмещение по разлому разновозрастных толщ, то нам проще допустить, что это связано со смещением блоков фундамента вверх и вниз по обе стороны от разлома. Однако, такое положение может возникнуть вообще без смещения вверх или вниз, поскольку слои не бесконечны, в горизонтальном направлении и, более того, не горизонтальны. Вполне возможно, что они займут положение против слоев другого возраста просто в результате смещения по простиранию. «Горизонталисты» указывали на это в связи с историей разлома Сан-Андреас (Хилл и Диббли, 1953; Кроуэлл, 1962).

В рельефе, развитом вдоль разлома Сан-Андреас, наблюдаются достоверные признаки того, что в некоторых областях, по крайней мере, в четвертичное время произошло вертикальное смещение. Однако, можно сказать, что этот разлом - почти идеальный макроскопический пример долгоживущего-сдвига. Несмотря на огромные периоды геологического времени, прошедшие с тех пор, выясняется, что слои, сформировавшиеся в почти идентичных условиях осадконакопления в одно и тоже время, и сейчас расположены примерно на одной высоте, даже если по горизонтали они смещены на расстояние 300 км или более.

В результате подвижек, происходивших в течение четвертичного периода, вдоль линии разлома образовались многочисленные крупные и мелкие депрессии и возвышенности. Проследив эти формы рельефа вдоль линии разлома, легко заметить, что направление вертикального смещения меняется в пределах небольшого расстояния. Например, в долине Карризо, длинные узкие холмы, расположенные вдоль линии разлома и образовавшиеся в результате относительного поднятия юго-западного борта разлома, постепенно понижаются на протяжении несколько сотен метров со значительным градиентом по простиранию, а северо-восточный борт, напротив, становится приподнятым. У подножия таких холмов на линии разлома часто располагаются грабенообразные депрессии, но на коротком расстоянии они становятся мелкими, узкими и исчезают среди холмов. Происхождение таких знакопеременных форм рельефа вдоль почти идеального сдвига объясняется, как полагают, тем, что в случае сдвига вдоль плоскости разлома, не являющейся идеально ровной в геометрическом смысле, в искривленных участках земной коры возникают локализованные растяжения и сжатия, вызывающие формирование опущенных и приподнятых поверхностных форм рельефа, соответственно. В Новой Зеландии серьезно изучался факт, что расположение таких вертикальных смещений вдоль линии сдвига не равномерно ни в пространстве, ни во времени; это считается одной из характерных особенностей сдвигов.

Разлом Сан-Андреас как граница плит

На картах мира с изображением литосферных плит разлом Сан-Андреас показан как граница между Тихоокеанской и Американской плитами. Полосчатое расположение магнитных аномалий на дне Тихого океана у берегов Калифорнии к югу от зоны дробления Мендосино свидетельствует, что возраст океанического дна уменьшается по мере приближения к Калифорнии. Следовательно, океанический хребет, в котором образовалось это океаническое дно, вероятно, уже исчез под Американским континентом. Можно предполагать, что подводные хребты Горда и Хуан-де-Фука у берегов северной Калифорнии и Восточно-Тихоокеанское поднятие, которое протягивается вплоть до Калифорнийского залива с юга, являются остатками этого океанического хребта. В этом смысле разлом Сан-Андреас представляет собой трансформный разлом, соединяющий два северных и южный океанические хребты (Уилсон, 1965; Атуотер, 1970).

Возраст океанического дна, граничащего с Американским континентом у берегов Калифорнии, наибольший (29 млн лет) у мыса Мендосино в зоне северного участка разлома Сан-Андреас. Он постепенно становится моложе к югу, и в Калифорнийском заливе в Мексике возраст его всего лишь около 4 млн лет. Таким образом, считают, что океанический хребет, из которого сформировалось это дно, двигаясь с запада, вступил в контакт с зоной субдукции по глубоководному желобу у берегов Калифорнии вблизи м. Мендосино около 29 млн лет назад, был поглощен этим желобом и исчез, под Американским континентом. В то время направление хребта (субмеридиональное) и желоба (северо-запад - юго-восток) не были, параллельны (рис. 2.II.6), и поэтому хребет погружался с севера. В результате желоб превратился в трансформный разлом (разлом Сан-Андреас). (В геометрии тектоники плит это должно произойти при ситуации, показанной на рис. 2.II.6). Таким образом, трансформный разлом распространялся к югу, замещая океанический желоб, и достиг Калифорнийского залива около 4 млн лет назад.

Эти выводы, полученные по результатам изучения океанической плиты, означают, что разлом Сан-Андреас зародился и смещение по нему началось около 29 млн лет назад. Юго-западный борт разлома также, вероятно, был океанической плитой. Однако, никакие соображения не согласуются с геологическими данными по континенту, которые мы рассмотрели выше. Как можно их объяснить? Объяснение, представленное Атуотером и Гарфункелем , заключается в следующем. Трансформный разлом, который начал развиваться у берегов Калифорнии 29 млн лет назад, не был собственно разломом Сан-Андреас. Предшествовавший современному разлом существовал на Американском континенте до этого времени, и смещение по нему было правосторонним. 29 млн лет назад блок суши (покрытые точками участки на рис. 2II.6, в и г) между вышеупомянутым новообразованным трансформным разломом (сдвиг на рис. 2.II.6, в и г) и существовавшим разломом Сан-Андреас, постепенно соединился с прибрежным трансформным разломом и начал двигаться вместе с Тихоокеанской плитой. Относительное смещение Американской плиты в то время в основном происходило вдоль восточных окраин этого блока, а именно вдоль современного разлома Сан-Андреас. Начиная с миоцена и позже, скорость правостороннего смещения по разлому Сан-Андреас увеличилась (см. рис. 2.II.5) благодаря тому, что с течением времени возросла степень сцепления трансформного разлома с восточной окраиной континентального блока. Так как время превращения океанического желоба в трансформный разлом наступило сразу после поглощения хребта, граница плит все еще была горячей и мягкой и скользила вдоль оси желоба. Со временем, однако, она остыла и затвердела, при этом движение затруднилось настолько, что смещение стало происходить главным образом вдоль существующего ослабления на континенте, а именно вдоль разлома Сан-Андреас.

Таким образом, общая картина движения по разлому Сан-Андреас, по крайней мере после середины третичного периода, сходна с картиной относительного смещения двух плит, Американской и Тихоокеанской, которые образуют часть мировой системы плит.

Несколько других крупных сдвигов класса разлома Сан-Андреас (1000 км) известны на других континентах. Большинство из них активны и хорошо регистрируются топографически на снимках из космоса. Основные примеры Тихоокеанского кольцевого пояса - система разломов Денали па Аляске (около 2000 км длиной, с правосторонним смещением на 400-700 км), продольный разлом Медиана в Японии (приблизительно 1000 км, правосторонний сдвиг), зона разломов Филиппин (длиной около 1300 км, с левосторонним смещением), Великая Суматранская зона разломов на о. Суматра (около 800 км, правосторонний сдвиг), Альпийский разлом в Новой Зеландии (около 1000 км, правостороннее смещение примерно 450 км), разлом Атакама в Чили (длиной приблизительно 800 км, с правосторонним смещением) и др. В Евразии можно отметить разлом Алтынтаг (около 1500 км длиной, левостороннее смещение) на территории КНР, наряду с Таласо-Ферганским разломом в Киргизско-Казахстанском регионе СССР (длиной 900 км, с правосторонним смещением на 250 км); разломы Герат (1100 км или более длиной, с правосторонним смещением), Чамэн (длиной 800 км, с левосторонним смещением на 500 км) и Североанатолийский разлом в Турции (длиной 900 км, правосторонний сдвиг).

Величественные четкие прямые линии, врезанные в поверхность Земли, - такими представляются эти разломы, выявляемые на космических фотоснимках. Одной из задач наук о Земле должно стать объяснение происхождения этих сдвигов с горизонтальным смещением на сотни километров.