Dlaczego w Missouri występują trzęsienia ziemi?
Każdy wie, że trzęsienia ziemi występują w San Francisco, ponieważ miasto to położone jest nad uskokiem San Andreas. Trzęsienia ziemi powstają w wyniku gwałtownych kruszących, poślizgowych, drgających ruchów, gdy płyta pacyficzna przesuwa się powoli na północ w stosunku do płyty północnoamerykańskiej. Lecz największe trzęsienia ziemi, jakie kiedykolwiek dotknęły kontynentalne Stany Zjednoczone, zdarzyły się nie w Kalifornii, lecz w Nowym Madrycie w stanie Missouri w 1811 i 1812 roku. A trzecie z kolei największe trzęsienie ziemi (po tym z 1906 roku, które zrównało z ziemią San Francisco) miało miejsce w 1886 roku w Charleston w Karolinie Południowej. Stałym zagadnieniem, którym już zaczynają zajmować się naukowcy, jest problem występowania trzęsień ziemi z dala od granic płyt tektonicznych.
Słowo wyjaśnienia. Termin „płyta tektoniczna” nie jest tym samym co kontynent. Płyty tektoniczne są wielkimi blokami tworzywa stanowiącego powierzchnię Ziemi. Ruchy tych płyt powodują wędrówki kontynentów, jadących na płytach w charakterze pasażerów. Płyty mogą, lub nie, mieć na sobie kontynenty, a granice płyt mogą, lecz nie muszą zgadzać się z granicami kontynentów. Płyta północnoamerykańska rozciąga się na przykład od Zachodniego Wybrzeża Stanów Zjednoczonych (gdzie częścią jej granicy jest uskok San Andreas) do wielkiego łańcucha górskiego tworzącego dno (pośrodku) Oceanu Atlantyckiego. Zarówno Nowy Madryt, jak i Charleston znajdują się daleko od granicy płyty, nawet jeśli jedno z nich jest na wybrzeżu (nawiasem mówiąc, jako mieszkaniec Środkowego Zachodu muszę zwrócić uwagę, że miejscowi wymawiają „Madrid” z akcentem na pierwszą sylabę i z „a” jak w słowie „cat”).
Chociaż nasza zdolność przewidywania trzęsień ziemi wzdłuż granic płyt tektonicznych jest śladowa, to i tak przewyższa znacznie nasze zdolności przewidywania (a nawet zrozumienia) zdarzeń śródpłytowych. Ma to bardzo duże znaczenie, ponieważ obszary, gdzie nie spodziewamy się trzęsień ziemi, nie mają odpowiednio przystosowanych przepisów budowlanych, które chroniłyby życie i własność w razie takiego zdarzenia. W ciągu ostatniego półwiecza, gdy inżynierowie i naukowcy gromadzili wiedzę o reakcji różnych struktur na ruchy skorupy ziemskiej, nowe konstrukcje w Kalifornii musiały odpowiadać coraz surowszym normom. Przestrzeganie takich przepisów nie było wymagane na Środkowym Zachodzie czy Wschodnim Wybrzeżu, tak więc wszystkie budowle na tych obszarach – drapacze chmur, estakady, tunele – wystawione są na ryzyko.
I niech nie będzie co do tego żadnych wątpliwości – śródpłytowe trzęsienia ziemi mogą być naprawdę wielkie. Na przykład trzęsienie w Nowym Madrycie było prawdopodobnie tysiąc razy silniejsze niż to w San Francisco w 1989 roku. Według ówczesnych zapisów wstrząs zniszczył łodzie w portach Wschodniego Wybrzeża oraz wywołał kołysanie budynków i dzwonienie kościelnych dzwonów aż w Nowym Jorku i Bostonie. Spowodował nawet zawalenie się rusztowania wzniesionego wokół Kapitolu w Waszyngtonie. Sama myśl o tym, jakiego spustoszenia mogłoby dokonać takie trzęsienie ziemi dzisiaj, przyprawia mnie o dreszcze!
Śródpłytowe trzęsienia ziemi zdarzają się oczywiście nie tylko w Ameryce Północnej – są zjawiskiem występującym na całym świecie. Fakt, że są one tak rozpowszechnione, daje naukowcom szanse na ich zrozumienie. Badając miejsca występowania takich zdarzeń, naukowcy doszli do przekonania, że występują one tam, gdzie kiedyś w przeszłości osłabiona została struktura kontynentu.
Na przykład obszar Nowego Madrytu stanowi coś, co geolodzy nazywają „nieudanym ryftem”. Ryft występuje wtedy, gdy pod kontynentem zaczynają działać siły starające się rozdzielić płyty. Kontynent jest dosłownie rozdzierany i w ten wyłom wdziera się ocean. Wielki Rów Afrykański rozciągający się przez Afrykę Wschodnią do rzeki Jordan i obejmujący Morze Czerwone jest przykładem takiego procesu zachodzącego dzisiaj – za jakieś miliony lat Róg Afrykański stanie się wyspą.
Nieudany ryft, jak się pewnie można domyślić, jest miejscem, gdzie taki proces się zaczyna, lecz z pewnych powodów nie kończy. W wyniku tego procesu powstaje osłabione miejsce w skorupie ziemskiej – miejsce, które prawdopodobnie podda się naprężeniom narastającym w skałach kontynentalnych. Działanie to jest podobne do procesu przecinania szyby. Częściowe nacięcie szkła osłabia szybę wzdłuż linii cięcia i tam właśnie szkło pęka, gdy się je uderzy. Pozostają pewne problemy z takim wyjaśnieniem śródpłytowych trzęsień ziemi (na przykład przypadki w Australii są chyba inne od tych występujących gdzie indziej), lecz przypuszczam, że jest to tłumaczenie w zasadzie poprawne.
Geolodzy mogą mierzyć naprężenia gromadzące się w skałach – na przykład przez nawiercanie otworów i obserwowanie, jak dziury te deformują się z czasem. Tak więc, jeśli wiemy, gdzie patrzeć, możemy monitorować rozwój naprężeń. Problem polega na tym, że nikt nie wie, jak spożytkować tę informację do przewidywania trzęsień ziemi. Po pierwsze, na powierzchni rzadko mamy jakiekolwiek znaki, że głęboko pod nią występuje ukryty uskok. Po drugie, osłabione miejsca, jakie zidentyfikowaliśmy, takie jak uskok Nowy Madryt, nie „puszczają” na tyle często, byśmy mogli zrozumieć, co powoduje ich aktywizację. Faktycznie, na tyle, na ile możemy to stwierdzić, żadne z wielkich śródpłytowych trzęsień ziemi skatalogowanych na całym świecie nie było powtórzeniem wcześniejszych zdarzeń. Tak więc na razie jedyne, co możemy powiedzieć, to to, że trzęsienia takie jak w Nowym Madrycie mogą znów się zdarzyć – i mamy nadzieję, że się nie zdarzą.