«Getty Images Ці гігантські камені можуть покотитися будь-якої миті. Той факт, що вони не мають, відкриває вікно в тремтіння стародавньої Землі. Вони виглядають так, ніби їх можна роздути, чихнувши. По всьому світу тисячі «нестабільно збалансованих каменів» стоять у дивних положеннях, готових перекинутися. Колись вони були б просто геологічними», — пишуть на: www.bbc.com
Getty Images
Ці гігантські скелі можуть покотитися будь-якої миті. Той факт, що вони не мають, відкриває вікно в потрясіння стародавньої Землі.
Вони виглядають так, ніби їх можна здути, чхнувши. По всьому світу тисячі «нестабільно збалансованих каменів» стоять у дивних положеннях, готових перекинутися. Колись вони були б просто геологічними цікавинками. Зараз вони покращують наше розуміння ризику землетрусів.
Той факт, що ці делікатно розташовані валуни все ще стоять, відкриває вікна в глибоку історію задовго до того, як сучасні сейсмометри змогли виміряти тремтіння землі. «Єдині свідки, з якими ми можемо проконсультуватися, — це хиткі камені — вони свідки того, що колись сталося», — каже геолог Ділан Руд з Імперського коледжу Лондона у Великобританії.
Це, у свою чергу, дозволяє нам підготуватися до майбутнього, вдосконалюючи карти небезпеки землетрусів, які містять інформацію про плани на випадок стихійних лих, страхові премії та будівельні норми. Ці хиткі камені, що не піддаються гравітації, навіть допомагають інженерам проводити стрес-тести на атомних електростанціях, сховищах радіоактивних відходів і величезних греблях.
Крихкий стан
Нестабільно збалансовані гірські породи (інакше відомі як PBR) належать до категорії рельєфу, що називається «крихкими геологічними особливостями». Деякі існують завдяки ерозії, як-от скельні арки чи баштоподібні вершини. На суші Національний парк Арки в штаті Юта містить тисячі таких об’єктів, де дощова вода або дія замерзання-відтавання вивітрює пісковик до точки неминучого руйнування.
Getty Images
Постійна дія води та піску може створювати культові форми, такі як Делікатна арка, знайдена в Національному парку Арчес у штаті Юта (Авторство зображення: Getty Images)
Тим часом на узбережжі море може вирізати крихкі геологічні елементи на скелях: утворюються арки, поки вони з часом не розсипаються, залишаючи за собою морські купи. Однією з найвідоміших вершин є Старий чоловік з Хоя на Оркнейських островах у Шотландії, на яку часто піднімаються альпіністи.
Інші крихкі геологічні об’єкти з часом ростуть, наприклад сталактити чи сталагміти у формі бурульок. У деяких випадках вони стають багатометровими в довжину, набувають великої ваги, але в діаметрі не більше вашої руки.
Усі ці особливості вражають на вигляд, але нестабільні валуни особливо фотогенічні: вони виглядають так, ніби вони могли бути мегалітами, поставленими на жердинку якоюсь минулою цивілізацією чи божеством. Ви можете знайти їх по всьому світу: Brimham Rocks в Йоркширі, Англія; Butterball Крішни в Індії та Куммаківі у Фінляндії – це лише деякі з них. У США їх можна знайти в кількох штатах, від скель Метоліус в Орегоні до Бабл-Року в Мен. У деяких країнах скелі навіть набули релігійного значення: буддисти, прихильники Золотої скелі в М’янмі, покрили її сусальним золотом і вірять, що пасмо волосся Будди запобігає її падінню.
Getty Images
Золота скеля в М’янмі – це ненадійний валун, який набув релігійного значення і тепер є головною туристичною визначною пам’яткою (Копирайт зображення Getty Images)
Ненадійні валуни знаходять свою крихку рівновагу з двох причин. Іноді льодовики несли і скидали їх у незручних положеннях. Ліси північно-східної частини США, наприклад, усіяні цими так званими “ерратиками”. В інших випадках валуни лише здається поставленими на жердинку: насправді сталося те, що їхня основа поступово розмилася до вузької горловини.
Windows до історії
У той час як туристи, як правило, відвідують ненадійні валуни для селфі, сейсмологи захоплюються цими скелями з різних причин – тому що вони можуть виявити активність землетрусів у глибокому минулому.
Щоб зрозуміти, як це відбувається, потрібно перемотати на початок 1990-х років. Тоді геологи помітили цікаву закономірність у складних валунах у Каліфорнії та Неваді: їх, як правило, було менше поблизу меж розломів. Це породило ідею: можливо, скелі могли б відкрити інформацію про тремтіння землі до того, як були винайдені точні сейсмометри. Якщо в певній місцевості знайдено ненадійний камінь – і ви можете визначити, скільки часу він був готовий до падіння – це означає, що земля не загуркотіла настільки, щоб його повалити.
Їх аналіз покращує точність карт небезпеки землетрусів, особливо для рідкісних шумів, які відбуваються лише кожні кілька тисяч років
Одним із перших валунів, які проаналізували таким чином, був Омак-Рок у штаті Вашингтон – льодовиковий камінь, що балансував на крихітній жердинці, приблизно за 90 км (55 миль) на південь від кордону США та Канади. Ще в 1872 році на північному заході Тихого океану стався сильний землетрус, але тодішня технологія не могла точно визначити, наскільки сильно рухалася Земля. Те, що Омак-Рок зберігся на своєму окуні, допомогло геологам оцінити верхню межу того, наскільки сильне потрясіння могло статися.
Ще важче оцінити наслідки землетрусів до того, як почали реєструвати їх люди. У галузі палеосейсмології геологи шукають ознаки доісторичних рухів землі, такі як розломи, зсуви або уламки цунамі, але багато землетрусів залишають мало слідів у геологічних літописах. Однак коли сейсмологи знаходять ненадійні валуни, які простояли тисячі років, вони стають свідками таких рідкісних подій. Їх аналіз покращує точність карт небезпеки землетрусів, особливо для рідкісних шумів, які відбуваються лише кожні кілька тисяч років.
У вересні, наприклад, дослідники з Геологічної служби США опублікували аналіз нестабільних валунів, залишених льодовиками в штаті Нью-Йорк і Вермонті. На щастя, обійшлося без сюрпризів – кам’яні брили свідчать про те, що їхні карти були загалом точними – але це не завжди так.
Зачаровані наречені
Анна та Ділан Руд, подружня пара геологів, позують для своїх весільних фотографій на валуні в Корнуоллі (Авторство зображення: Enchanted Brides)
Двоє геологів, які допомогли удосконалити та налаштувати аналіз нестабільних порід, — це Анна та Ділан Руд — подружня пара з Імперського коледжу Лондона. Вони розробили більш точну, засновану на ймовірності методологію вивчення цих сейсмічних свідків.
Якби ви зіткнулися з Рудами, які ретельно розглядають ненадійний валун у полі, ви б знали, що це вони, оскільки камінь був би приправлений кольоровою стрічкою. Поряд із скануванням за допомогою лідара (виявлення світла та вимірювання дальності) та фотозйомкою з дронів ці маркери допомагають їм створювати 3D-комп’ютерні моделі скель, щоб вони могли симулювати те, що з ними станеться під час різних сценаріїв землетрусів.
«Ми можемо розрахувати ймовірність того, що цей камінь впаде під час різних коливань ґрунту, від дуже коротких, невеликих до дуже сильних», — каже Анна.
Анна і Ділан Руд
Маркери використовуються разом із Лідаром і дронами, щоб побачити, чи рухаються валуни з часом (Авторство зображення: Анна та Ділан Руд)
Також важливо перевірити, чи валуни насправді хиталися під час минулих землетрусів. Щоб оцінити їх нестабільність, Руди аналізують космогенні ізотопи в кварцових мінералах порід, таких як берилій-10. Ці ізотопи утворюються, коли космічні промені потрапляють на кварц, і тому їх більше, коли поверхня породи була піддана впливу атмосфери. Це показує, як довго валун стояв на своїй вузькій жердинці, або, альтернативно, чи була його основа колись похована в ґрунті чи іншому детриті. «Це годинник, — пояснює Ділан. «Ми можемо змоделювати, коли скеля була оголена».
За допомогою цих методів Руди показали, що деякі карти небезпек США можуть вимагати оновлення. Проаналізувавши нестабільні валуни в Лавджой Баттс, неподалік від розлому Сан-Андреас у регіоні Лос-Анджелеса, вони виявили, що ризик землетрусу один на 10 000 років може бути переоцінений. Вони прийшли до висновку, що поштовх буде на 65% меншим у цьому регіоні, ніж передбачалося раніше.
Життєво необхідна інфраструктура
Подружжя Рудів вперше зустрілося під час аналізу нестабільних порід поблизу атомної електростанції Diablo Canyon у Каліфорнії. Відтоді вони та їхні колеги показали, що валуни можуть бути особливо корисними для стрес-тестування вразливої інфраструктури, такої як ядерні об’єкти або великі греблі.
Насправді нестабільні породи стали настільки зручними для атомної промисловості, що Міжнародне агентство з атомної енергії (МАГАТЕ) тепер рекомендує вивчати їх для зменшення небезпеки землетрусів поблизу електростанцій. Якщо інженери оцінюють ризик атомної електростанції, вони повинні знати про вплив рідкісної «великої», яка може зламати їхній реактор. Однак, якщо його не було протягом тисячоліть, важко оцінити, наскільки це може бути погано.
Коли Рудс та його колеги нанесли на карту та проаналізували валуни поблизу ядерної станції Diablo Canyon, вони змогли зменшити невизначеність у картах небезпек майже на 50%. Наприкінці жовтня пара також мала розпочати вивчення крихких геологічних особливостей Франції після того, як енергетична компанія EDF попросила їх покращити карти сейсмічної небезпеки для атомних станцій і гідроелектростанцій країни.
У майбутньому нестабільні валуни також можуть допомогти інженерам вирішити, де захоронювати радіоактивні відходи. Одним із перших випробувань каменів у ядерному плануванні була Юкка-Маунтін, потенційне сховище ядерних відходів у Неваді (зараз списане). Дослідники з Університету Невади в Ріно проаналізували сусідні нестабільні валуни, вкриті «скельним лаком» — багатою глиною речовиною, яка накопичується протягом тривалого часу в пустелях. Наявність лаку показала їм, що деякі ненадійні скелі простояли без падіння протягом 80 000 років, натякаючи на те, що ризик землетрусу для гори Юкка був прийнятним. (Докладніше: Як побудувати ядерну гробницю, щоб вона проіснувала тисячоліття).
Отже, якщо ви коли-небудь натрапите на ненадійний камінь під час походу, подумайте, що він міг уціліти, щоб залишитися на місці. Навіть самі руди все ще дивуються, що деякі з цих хитких скель досі стоять. «На одному з майданчиків у Каліфорнії ви могли самі розгойдувати їх. Це справді демонструє, наскільки вони крихкі», — каже Ділан.
—
Якщо вам сподобалася ця історія, підпишіться на інформаційний бюлетень The Essential List – підібрані функції, відео та новини, які не можна пропустити, які надходять на вашу поштову скриньку двічі на тиждень.
Щоб отримати більше історій про науку, технології, навколишнє середовище та здоров’я від BBC, слідкуйте за нами на Facebook і X.