Фации метаморфизма
В 1921 году финский геолог Пентти Эскола описал зоны, называемые метаморфическими фациями, где различные комбинации давления и температур создают определенный набор минералов. Затем они объединяются в метаморфическую породу. Фации метаморфизма: 1) цеолитовая, 2) роговиковая, 3) сандинитовая, 4) пренит-пумпеллиитовая, 5) зеленосланцевая, 6) глаукофановых сланцев, 7) амфиболитовая, 8) гранулитовая, 9) эклогитовая.
Метаморфизм
Метаморфизм Барроу был самой простой формой метаморфического изменения, которое включает в себя повышение температуры и давления с увеличением глубины. Эти меняющиеся показатели создают физико-химические изменения в минералах, первоначально составляющих исходную породу (протолит). Если минералы меняются, меняется и порода, и в результате мы имеем ряд новых пород, которые различаются лишь создавшими их силами. Градиенты Барроу (или перепады температур) типичны для зон орогенеза, где породы зажаты глубоко под землей. Другие метаморфические зоны расположены вблизи магматических очагов и вулканических расселин, где преобладает тепло, а не давление. Ко всему прочему, удары метеоритов могут создать небольшие зоны метаморфических пород. Магматические и осадочные породы – это связанные друг с другом метаморфы. Например, известняки становятся мрамором, глинистые сланцы – шифером, а песчаники образуют кварциты. Происхождение других метаморфических пород, таких как сланцы и гнейсы, более стандартное.
В процессе метаморфизма минералы в горных породах превращаются в листы, это явление называется слоистостью. Степень расслоения помогает определить градус метаморфизма, при каком давлении и температуре происходило превращение.
Дендрохронология
Каждый год деревья прибавляют новый слой древесины, создавая годичные кольца, легко узнаваемые на срубе дерева. По ним можно не только определить его возраст, но и изучить климат.
В центре ствола находятся самые старые кольца, а самые свежие – с краю. Деревья были свидетелями многих событий в истории человечества и могут рассказать об изменении климата и атмосферы в далеком прошлом. Дендрохронология (dendron переводится с греческого как «дерево») строится на идее подсчета колец на стволе дерева с целью определить его возраст. Первым ее высказал Леонардо да Винчи. Он знал, что летом дерево растет быстрее, и в его стволе остается полоска бледной мягкой древесины. Зимой рост замедляется и полоска соответственно темная и узкая. Вместе эти кольца составляют один год, а на стволах больших деревьев их сотни. Да Винчи даже знал, что после холодного года остаются отдельные кольца более темного цвета, таким образом ствол «записывал информацию» о климате прошлого. Это знание не приносило особой пользы и служило лишь для забавы на протяжении веков, пока в 1920 году американский астроном Э. Э. Дуглас не нашел ему применение. Он нашел связь между климатическими моделями, отраженными в кольцах деревьев, и циклом активности солнечных пятен, который осветляет и затемняет Солнце каждые 11 лет. Сегодня специалисты дендроклиматологии по кольцам хвойных долгожителей могут воссоздать картину глобальных и региональных климатических условий за последние 7000 лет.
Шкала Рихтера
Землетрясения – это, пожалуй, самая разрушительная сила на поверхности планеты. Их последствия, часто смертоносные, ощутимы по всему земному шару. В 1935 году была разработана система для измерения силы землетрясений.
Вальдивия, 1960 год
Землетрясение, обрушившееся 22 мая 1960 года на Вальдивию (город в Чили) было самым мощным за всю историю человечества, иногда его называют Великим чилийским землетрясением. Оно продолжалось примерно 10 минут и оценивается в 9,6 балла по шкале Рихтера. Волны возникшего цунами обрушились не только на южную часть Чили, но и, стремительно продвигаясь по Тихому океану, затронули Гавайи, Японию, Филиппины, Новую Зеландию, Австралию и Алеутские острова. Эпицентр землетрясения находился под Андами, довольно далеко от старого колониального города Вальдивии, которому был нанесен серьезный урон.
Шэньси, 1556 год
Самое смертоносное землетрясение в истории случилось в 1556 году недалеко от провинции Шэньси в центральной части Китая. Его сила оценивается примерно в 7,9 балла по шкале Рихтера (прямых измерений, естественно, не было). В результате землетрясения, произошедшего в ночь на 23 января, по общим оценкам погибло 830 000 человек. Это землетрясение стало самым страшным стихийным бедствием в истории. Причина шокирующего числа погибших кроется в залежах лёсса, очень мягкой осадочной породы, которой богат регион. Местные жители обитали в лёссовых домах, яодунах – это вырытые прямо в скалах пещеры (используются по сей день, см. на фото). Из-за землетрясения дома-пещеры обрушились, и все спящие жители погибли. В считанные минуты численность местного населения сократилась на 60 %.
Шкала Рихтера, разработанная Чарльзом Рихтером в 1935 году, измеряет энергию, выделяющуюся при землетрясении. Человек, застигнутый врасплох землетрясением, думает совсем не о силе толчков, а о том, когда они прекратятся. После землетрясения остается разруха и опустошение, а сила, ответственная за него, уже не имеет большого значения для уцелевших. Однако это имеет значение для сейсмологов, потому что землетрясения для них – основной источник данных. Землетрясения создают сейсмические волны, которые прокатываются по всей планете. Волны образуются, когда подземных сил достаточно, чтобы разрушить горные породы. Когда напряжение спадает, породы смещаются под землю. Миллиарды тонн твердых пород, внезапно пришедших в движение, создают волны давления, которые, словно круги на воде, расходятся во всех направлениях. Достигая поверхности земли, они заставляют ее сотрясаться или качаться из стороны в сторону. Большинство зданий плохо приспособлены к силам такого рода, поэтому они могут дать трещину или обвалиться.
Землетрясения с наибольшей вероятностью происходят там, где уже есть трещины в земной коре. Однако до сих пор невозможно предсказать, когда и где они произойдут. С каждым толчком меняется баланс силы продольных толчков, действующих на систему разлома. Однажды это опять произойдет в новом месте, и тогда вся система снова сместится. Сейсмологи продолжают поиски надежного способа прогнозирования землетрясений – так они смогут спасти множество жизней (и сэкономить миллиарды долларов). Изобретение шкалы Рихтера стало первым шагом в этом направлении.
