Kai kalba eina apie artėjančią klimato kaitą, galima išgirsti pačių įvairiausių prognozių. Tačiau neverta abejoti, jog Žemė pokyčių neišvengs. Kokie jie bus – kol kas galima tik spėlioti. Visgi, nemažai dalykų yra akivaizdūs ir šiandien. Pirmiausia tai kylantis vandenyno lygis. Kodėl taip yra ir kiek jis kils, pasakyti niekas tiksliai negali, tačiau apie kai kurias šio proceso pasekmes jau galime kalbėti. Šįkart ne apie socialines, tačiau ne ką mažiau nemalonesnes – apie seisminio aktyvumo didėjimą. Tokias išvadas nesenai padarė prancūzų mokslininkai, 20 metų tyrinėdami techtoninių plokščių judėjimą Pietų Amerikoje.
Kylant vandens lygiui ugnikalnių išsiveržimai taps kasdienybe?
Trumpai apie plokščių techtoniką
Prieš pradedant kalbėti apie tyrimų rezultatus, reiktų pirmiausia pasiaiškinti kas tai yra plokščių techtonika. Tai šiuolaikinė geologinė paradigma apie litosferos judėjimą. Ji teigia, kad Žemės plutą sudaro santykinai stabilūs blokai – tektoninės plokštės, kurios tarpusavyje juda. Ši teorija paaiškina žemės drebėjimų, vulkaninio aktyvumo prigimtį ir kalnų susidarymo priežastis.
Plokščių judėjimas vyksta dėl šiluminės kilmės mantijos srautų – konvekcijos. Šios energijos šaltinis – šilumos pernešimas iš labai įkaitusio Žemės branduolio (apie 5000°C). Įkaitusios uolienos plečiasi, jų tankis mažėja, ir uolienos kyla aukštyn, užleisdamos vietą atvėsusioms ir tankesnėms medžiagoms. Viršutinėje šio ciklo dalyje medžiagos juda horizontaliai ir traukia tektonines plokštes. Taigi plokščių judėjimas yra Žemės vėsimo pasekmė, kai dalis šiluminės energijos virsta mechaniniu darbu.
Greta šiluminės energijos egzistuoja ir daugiau jėgų, įtakojančių litosferos plokščių judėjimą, būtent, vandenyninei plutai grimztant į mantiją, bazaltinės uolienos virsta eklogitais – uolienomis, tankesnėmis ir sunkesnėmis už įprastines mantijos uolienas – peridotitus. Tokiu būdu tapdamas sunkesnis, vandenyninės plokštės pakraštys grimzta į mantiją, sykiu tempdamas likusią dalį.
Plokštės nuolat juda (iki 15 cm per metus) ir sąveikauja tarpusavyje, todėl jų plotai nuolat kinta – plečiasi arba mažėja. Plokščių sandūrose formuojasi trijų tipų pakraščiai: konstruktyvieji (plokštės tolsta viena nuo kitos), destruktyvieji (plokštės spaudžia viena kitą) ir konservatyvieji (plokštės slysta viena palei kitą). Būtent plokščių pakraščiuose vyksta dauguma aktyvių geologinių reiškinių, tokių kaip ugnikalnių išsiveržimai, žemės drebėjimai, kalnų ir vandenynų duburių ir lovių formavimasis.
Konstruktyvieji pakraščiai. Konstruktyvieji pakraščiai susidaro ties viena nuo kitos tolstančiomis plokštėmis. Atsirandantį plyšį užpildo į viršų besiveržianti karšta magma, kuri vėsdama pati tampa plokštės dalimi. Jeigu konstruktyvusis pakraštys yra vandenyno dugne (pvz., Atlanto vidurio kalnagūbris, Pietvakarių Indijos vandenyno kalnagūbris), šie procesai vandenyną kasmet paplatina keliais centimetrais. Šis reiškinys geriausiai matomas sausumoje, pavyzdžiui, Islandijoje, kurioje plokštės plėtimosi vieta (riftas) iškyla į sausumą. Didžiausias konstruktyvusis sausumos lūžis yra Didysis Rytų Afrikos lūžis (Didysis riftinis slėnis).
Uolienų įmagnetėjimas abipus konstruktyviųjų lūžių yra simetriškas, ir tai yra vienas iš įrodymų, kad tektoninė plokštė ties lūžiu plečiasi simetriškai.
Destruktyvieji pakraščiai. Destruktyvieji pakraščiai susidaro tektoninių plokščių susidūrimo vietose ir gali sudaryti kelių rūšių geologines formacijas.
Pirmuoju atveju, kai sunkesnė vandenyninė plokštė susiduria su lengvesne žemynine plokšte, ji nyra gilyn, formuodama gilius povandeninius lovius, o dar giliau – nirimo, arba subdukcijos, zoną. Šioje zonoje plokščių pakraščiai dėl trinties trupa ir lydosi. Ištirpusi plokštės uoliena yra lengvesnė, negu mantija, todėl magma kyla aukštyn ir išsiverždama formuoja ugnikalnius bei ištisas vulkaninius kalnų grandines, tokius kaip Andai, Kaskadiniai kalnai. Didžiausioji planetoje Ramiojo vandenyno plokštė iš visų pusių apsupta vulkaninių kalnų, vadinamojo Ugnies žiedo.
Antruoju atveju, susidūrus dviem vandenyninėm plokštėm, senesnioji (taigi labiau atvėsusi ir sunkesnė) grimzta po jaunesniąja, ir tokioje sandūroje formuojasi vulkaninių salų lankai, pavyzdžiui, Marianų, Vanuatu ir Saliamono salos Ramiajame vandenyne, Antilų salos Atlanto vandenyne. Ties tokiu salų lanku susidaro ir gilūs povandeniniai loviai.
Jeigu tarpusavyje susiduria dvi žemyninės plokštės, formuojasi raukšliniai kalnai (Himalajai, Alpės). Sandūros vietoje esantys nuogulų sluoksniai persikreipia, sudaro raukšles, kurios kartais būna beveik gulsčios, su horizontaliais lūžiais.
Konservatyvieji pakraščiai. Vienos palei kitą slystančių plokščių pakraščiai vadinami konservatyviaisiais, arba transforminiais, kadangi jų sandūroje Žemės pluta nei formuojasi, nei nyksta. Tokia uolienų dislokacija vadinama stūmiu, kuris gali būti kairysis (jeigu uolienos pasislenka į kairę) arba dešiniuoju (poslinkis į dešinę). Vienas iš garsiausių konservatyviųjų lūžių yra šv. Andrejaus lūžis (angl. San Andreas fault) Šiaurės Amerikoje, nutįsęs skersai Kalifornijos pakrantės regionų (nuotrauka). Ties šiuo dešiniuoju lūžiu Ramiojo vandenyno plokštė slysta palei Šiaurės Amerikos plokštę šiaurės kryptimi.
Naskos plokštė
Norint surasti daugiau duomenų apie vykstančius plokščių judėjimus geriausia tyrinėti aktyviąsias zonas, kuriose gana intensyviai pasireiškia seisminiai procesai bei žemės drebėjimai. Viena iš tokių zonų yra jau minėta didžiausioji planetoje Ramiojo vandenyno plokštė, iš visų pusių apsupta vulkaninių kalnų, vadinamojo Ugnies žiedo. Tad nekeista, kodėl prancūzų mokslininkai savo ilgamečiams tyrimams ir pasirinko vieną iš šio regiono vietovių – Naskos plokštę ir jo zonoje susidariusį Peru-Čilės lovį. Vietovė, dar vadinama Atakamos loviu, yra povandeninė įduba Ramiojo vandenyno rytuose, maždaug 160 km nuo Peru ir Čilės parantės. Lovio ilgis – iki 5 900 km (kai kurie šaltiniai nurodo mažiau), vidutinis plotis 65 km, užimamas plotas – apie 590 000 km², didžiausias gylis – 8 065 m.
Lovys susidarė Naskos ir Pietų Amerikos tektoninių plokščių destruktyviajame pakraštyje, ties kuriuo į rytus maždaug 80 mm į metus greičių judanti vandenyninė Naskos plokštė nyra po geologiškai jaunesne ir lengvesne Pietų Amerikos plokšte (subdukcijos zona) ir, ją keldama, formuoja Andų kalnus. Kadangi tai geologiškai labai aktyvi teritorija, Peru-Čilės lovio zonoje dažni galingi žemės drebėjimasi, tarp kurių paminėtinas stipriausias užregistruotas 9,5 magnitudės Didysis Čilės žemės drebėjimas 1960 m. gegužės 22 d.
Žemės drebėjimai susidaro dėl netolygaus plokščių judėjimo. Nuolatinė trintis į nevienodo senumo ir kietumo uolienas kartais plokštes užblokuoja ir jas stumianti galinga jėga ima formuoti mechaninį įtempimą, pralaužiantį užsiblokavusias vietas. Šie procesai ir sukelia žemės drebėjimus. Kuo didesnis plokščių sukibimas, tuo vyksta stipresnis seiminis aktyvumas jas išlaisvinant. Nors tokie drebėjimai vyksta nuolat, tačiau geologai aptiko įrodymų apie žymiai stipresnius ir labiau griaunančius žemės drebėjimus praeityje. Baiminamasi, jog šie procesai gali pasikartoti ir vėlei.
Pėdsakai iš praeities
Ištyrus žemės ir jūros dugno reljefo sudėtį, paaiškėjo jog apytiksliai prieš 200 000 metų Žemę siaubė milžiniški drebėjimai. Du paskutiniuosius drebėjimų ciklus mokslininkai nustatė gana tiksliai – pirmasis vyko prieš 150 000 – 125 000 metų, antrasis prieš 20 000 – 23 000 metų. Šių ciklų metu susidariusios 3-8 metrų uolų sekos tarp jūros ir sausumos išliko iki pat šių dienų.
Veikiant uolieną kai kuriais izotopais, galima tiksliai nustatyti kiek laiko jie buvo veikiami kosminio spinduliavimo. Kuo spinduliavimo poveikis yra trumpesnis, tuo ši uoliena yra trumpesnį laiką Žemės paviršiuje. Pagal tai galima nustatyti jos susiformavimo amžių.
Paaiškėjo, kad per minėtus periodus žemė sukilo labai smarki ir labai greitai. Kai kuriose vietose ir kai kuriuo metu tai viršijo 10mm per metus, kas yra labai daug. Kitur brutalaus kilimo žymės randamos ištisai. Jūros dugnas pasakoja panašią istoriją. Prie pat žemyninės platformos kranto aptiktas ištisas povandeninis plutos gabalas, didelis kai Alpės, kažkada bus akimirksniu nuslinkęs žemyn, sukeldamas milžiniškus potvynius.
Šie griaunantys ciklai sutampa su klimato kaitos ciklais. Ledynmečius keitė tarpledynmečio laikotarpiai. Vandenynų lygis tūkstančiais ar dešimtim tūkstančių metų taip pat „vaikštė“ žemyn ir aukštyn apie šimtą metrų. Geologai šį vienalaikiškumą linkę susieti į visumą – vandenyno lygio kilimas įtakoja Žemės plutos aktyvų judėjimą. Kadangi dabartinis vandenyno lygis nenumaldomai kyla, atsiranda natūralus klausimas – ar šie katastrofiški Žemės plutos judėjimai pasikartos?
Kaip susiję potvyniai su žemės drebėjimais?
Prancūzų mokslininkų grupė, vadovaujama Géosciences Azur (CNRS) laboratorijos tyrimų direktoriaus Jacques Bourgois, atradusi galimą koreliaciją tarp paskutiniais ledynmečiais vandens lygio didėjimo ir didžiųjų seisminių laikotarpių, sukrėtusių (ir vis dar krečiančių) Pietų Amerikos šiaurės vakarus, taip pat iškėlė ir hipotezę dėl galimos šios koreliacijos priežasties.
Jacques Bourgois ir jo grupė bando tai paaiškinti taip. Sausumos ir vandenyno plokščių susikirtimo (arba tiksliau - prasilenkimo) zoną vis dar dengia vandenynas. Tad pats žemyno plokštės kraštas yra pastoviai veikiamas vandens erozijos ir yra praktiškai visas permirkęs. Ši zona pažymėta raudona linija. Pro plyšelius prasiskverbęs vanduo atlieka natūralaus tepėjo funkciją, dėl ko šioje zonoje gerėja plokščių praslydimas.
Tolstant sausumos plokšte nuo krato link centro vanduo nebesugeba jos visos sudrėkinti ir didėja trintis tarp okeaninės ir sausumos plokštės, dėl ko įvyksta judėjimo užstrigimai ir tuo pačiu žemės drebėjimai. Tačiau esant normaliam vandenyno lygiui ši zona yra netoli kranto, šalia sausumos plokštės krašto, tad slegiančių uolienų masė yra pakankamai nedidelė, kas leidžia išvengti didelių mechaninių įtempimų.
Kylant vandens lygiui sudrėksta vis didesnis sausumos plokštės kraštas, tuo pačiu vis didesniame plotyje mažėja trintis ir okeaninė plokštė vis giliau lenda po kalnais. Tačiau dabar užstrigimo zonos vyksta toliau nuo plokštės kraštų, jas slegia vis didesnė uolienų masė, tad susidaro žymiai didesni mechaniniai įtempimai, peraugantys į katastrofiškus žemės drebėjimus.
Taigi, kuo daugiau pakyla vanduo, tuo sunkesnis gaunasi plokščių judėjimas. Tuo pačiu didėja seisminis apylinkės aktyvumas, stipriai susijęs su ugnikalnių išsiveržimais. Tuo, kad vandens lygis kyla, abejoti neverta. Galima nebent diskutuoti dėl priežasčių ir galimų pasekmių...
