Połknięty Atlantyk, czyli do czego może doprowadzić starcie płyt tektonicznych

1 listopada 1755 r. Lizbona. Ziemia zadrżała ok. 10:00. Mieszkańcy stolicy Portugalii szykowali się do obchodów Dnia Wszystkich Świętych. W domach palono świece. Naturze wystarczyło 6 min, aby święto zmienić w tragedię. Tyle mniej więcej czasu wg świadków trwało trzęsienie ziemi, które powaliło Lizbonę. Nie działało w pojedynkę. Ledwie pierwszy żywioł umilkł, zjawiły się kolejne. W mieście wybuchły pożary – ogień szalał, trawił dom po domu. Ludzie uciekali z walących się i płonących budynków na brzeg Tagu, który kilka kilometrów dalej uchodził do Atlantyku. Lecz i tam nie byli bezpieczni. Około pół godziny po zakończeniu trzęsienia do Lizbony dotarła olbrzymia fala tsunami. Zabijała ludzi tysiącami. Wdarła się w głąb lądu korytem Tagu, wywracała statki i porywała swoje ofiary. Po niej przybyły dwie następne, równie zabójcze, bo drogę ucieczki poza zagrożoną strefę odcięła ściana ognia osiągająca nawet 20 m wysokości.

Nieznana jest dokładna liczba ofiar. Naukowcy oceniają, że tercet żywiołów zabił łącznie 30–60 tys. osób. Przed trzęsieniem Lizbona liczyła 200–250 tys. mieszkańców. Straty były gigantyczne. Zniszczonych zostało 85% budynków, w tym wiele wspaniałych pałaców, katedr i bibliotek. Spłonęła Biblioteka Królewska z dziesiątkami tysięcy książek, obrazami Tycjana i Rubensa oraz bezcennymi relacjami portugalskich żeglarzy z ich wypraw i odkryć. Zaczęto rozważać porzucenie zrujnowanego miasta i zbudowanie nowej stolicy w innym miejscu. Ostatecznie pomysł ten porzucono, a zamiast tego wzniesiono od nowa dzielnicę śródmiejską. Kataklizm dotknął nie tylko Lizbonę, ale cały kraj na południe od niej. Tsunami zrujnowało wiele portów, w tym hiszpański Kadyks. Fale o wysokości kilkunastu metrów runęły na Maderę i Azory, a także na marokańskie wybrzeże Afryki, gdzie osiągnęły wysokość ponad 10 m i mogły zabić nawet 10 tys. ludzi.

27 listopada 1755 r. Meknes. Nie upłynął miesiąc od zniszczenia Lizbony, gdy kolejny silny wstrząs poważnie uszkodził dwa stare marokańskie miasta Meknes i Fez. Bardziej ucierpiało to pierwsze, w którym zginęło ponad 10 tys. ludzi. Trzęsienie ziemi zniszczyło też doskonale zachowane do tego momentu ruiny rzymskiego miasta Volubilis, zamieszkanego jeszcze przez wiele wieków po upadku Imperium Rzymskiego.

1 stycznia 1980 r. Azory. Silne trzęsienie ziemi pozbawiło życia 61 osób. Co najmniej 20 tys. straciło dach nad głową. Najbardziej ucierpiały trzy wyspy: Terceira, São Jorge i Graciosa. Na tej pierwszej, zamieszkanej przez ponad 50 tys. osób, dwie trzecie domów albo legło w gruzach, albo nadawało się do kapitalnego remontu. Poważnych szkód doznało historyczne miasto Angra do Heroísmo, jedna z trzech stolic Azorów, założona przez Portugalczyków w XV w. Odbudowa trwała 4 lata.

To tylko trzy przykłady z bardzo długiej listy silnych paroksyzmów skorupy ziemskiej, które regularnie powtarzają się pomiędzy położonym na środku północnego Atlantyku archipelagiem Azorów a lądami w pobliżu słynnej cieśniny łączącej ocean z Morzem Śródziemnym. Nie wszystkie wyrządziły duże szkody. Na szczęście większość miała epicentra z dala od lądu. Część generowała fale tsunami osiągające wysokość co najmniej kilku metrów. Pojawiają się one w Portugalii, Maroku czy też na Azorach średnio co 100–200 lat. Najstarsza wzmianka o takich odwiedzinach oceanicznej fali pochodzi z 60 r. p.n.e.

Długo nikt nie miał pojęcia, jaka dokładnie jest przyczyna tych trzęsień. Zmieniło to się dopiero po II wojnie światowej, gdy na masową skalę zaczęto instalować sejsmometry rejestrujące przesunięcia skał w obrębie skorupy ziemskiej. Nieco wcześniej, bo w latach 30. XX w., amerykański sejsmolog Charles Richter opracował skalę do pomiaru siły trzęsień na podstawie zapisów sejsmometrów. Wprowadził też pojęcie magnitudy jako miary wielkości tych trzęsień. Każdy kolejny stopień skali oznaczał wstrząs 32 razy większy, jeśli chodzi o ilość wyzwolonej energii. Skala Richtera była później kilka razy modyfikowana, a obecnie używana jej wersja nie nosi już formalnie jego nazwiska, ale większość z nas i tak ją tak nazywa, bo ogólna zasada się nie zmieniła: magnitudy 1–5 oznaczają słabe trzęsienia, natomiast od 6 w górę zaczynają się już potencjalnie groźne wstrząsy.

Kiedy sejsmometry zaczęły wsłuchiwać się w to, co dzieje się pod wodą na zachód od Cieśniny Gibraltarskiej, okazało się, że nie brakuje tu silnych drżeń sejsmicznych. W listopadzie 1941 r. odnotowano wstrząs o magnitudzie 8 – jego epicentrum znajdowało się daleko na oceanie, więc nie było ofiar i szkód. W lutym 1969 r. sejsmometry zarejestrowały niewiele słabsze trzęsienie o magnitudzie 7,8. Tym razem skały pod dnem poruszyły się bliżej lądu, a w Maroku i Portugalii pod zawalonymi budynkami zginęło kilkanaście osób. Kilka lat później, w maju 1975 r., jeszcze silniejsze trzęsienie ocenione na 7,9 wystąpiło ok. 250 km na północ od Madery. W lipcu 1998 r. ziemia zadrżała w pobliżu Azorów – skutki: 10 osób zabitych, kilkadziesiąt rannych, zniszczonych kilkaset domów. Czasami naprężenia w podmorskich skałach przenosiły się uskokami bezpośrednio pod ląd. W 2004 r. wstrząs o magnitudzie 6,3 uderzył w marokańskie miasto Al Hoceima – zginęło ponad 600 osób, a około tysiąca został rannych. Po raz ostatni żywioł dał o sobie znać we wrześniu zeszłego roku w pobliżu Marrakeszu. Kataklizm o magnitudzie 6,9 pochłonął życie co najmniej 3 tys. osób i zabrał dach nad głową ponad 2 mln. Rekonstrukcja trzęsienia z 1 listopada 1755 r. wskazuje, że miało ono magnitudę ponad 7,8, a jego epicentrum znajdowało się pod dnem oceanu ok. 250 km na południe od Lizbony.

Kiedyś

Atlantyk w porównaniu z Pacyfikiem i Oceanem Indyjskim jest dość spokojnym akwenem pod względem sejsmicznym. Owszem, i na nim znajdziemy strefy silnych trzęsień. Poza obszarem Azory–Cieśnina Gibraltarska jest jeszcze łuk wulkanicznych wysepek Sandwich Południowy na południu oceanu, a także oczywiście Karaiby z wyspą Haiti na czele. Dno drży też regularnie, ale słabiej i nie robiąc nikomu większej krzywdy, wzdłuż całego grzbietu śródoceanicznego, ciągnącego się z północy na południe pośrodku Atlantyku na długości kilkunastu tysięcy kilometrów – od Islandii po Antarktykę. Gdybyśmy jednak zerknęli na mapę stref sejsmicznych na globie, zobaczylibyśmy, że o wiele częściej trzęsienia ziemi występują wokół Pacyfiku oraz we wschodniej części Oceanu Indyjskiego (silne zdarzają się też w basenie Morza Śródziemnego, który formalnie jest odnogą Atlantyku, ale pod względem geologicznym stanowi samodzielny byt).

Względny spokój sejsmiczny Atlantyku wynika z jego historii, która zaczyna się w okresie jurajskim ery mezozoicznej. Ok. 200 mln lat temu na Pangei – wielkim lądzie, w którego skład wchodziły niemal wszystkie dzisiejsze kontynenty – pojawiło się wielkie pęknięcie tektoniczne zwiastujące jej rozpad. Pangea powstała ponad 100 mln lat wcześniej. Ciągnęła się od bieguna do bieguna, oblewana od wschodu i zachodu przez wszechocean Panthalassa. Ówczesna Ziemia była w pewnym sensie bardzo nudnym globem, składającym się z jednego lądu i jednego oceanu. Długo broniła się przed zmianami. Od pierwszego rozłamu na Pangei do jej zniknięcia upłynęły setki milionów lat. Jeden z ostatnich epizodów polegał na oddzieleniu się Australii od Antarktydy przed 40–50 mln lat.

Atlantyk też rodził się długo i etapami. Potężne rysy tektoniczne, które pojawiły się na Pangei, poszerzały się powoli, rozpychane przez magmę napływającą z wnętrza globu i wylewającą się na powierzchnię pod postacią lawy, głównie bazaltowej. Tak powstało dno przyszłego oceanu, które dopiero po pewnym czasie zostało wypełnione wodą. Ok. 150 mln lat temu wlała się ona pomiędzy Afrykę a Amerykę Południową i częściowo Północną, a następnie o wiele później pomiędzy Amerykę Północną a Eurazję. Ostatni akt polegał na oddzieleniu się Grenlandii od Półwyspu Skandynawskiego, co nastąpiło przed 50–55 mln lat. Na marginesie, intrygującą pozostałością z tego zdarzenia jest atlantycka wysepka Jan Mayen, leżąca 500 km na północ od Islandii. Zdaniem geologów jest to mały kawałek dawnej Pangei, który nie podążył ani z Grenlandią na zachód, ani ze Skandynawią na wschód.

Na początku Atlantyk nie wyglądał tak imponująco jak dziś. Był wąskim akwenem podobnym do dzisiejszego Morza Czerwonego. Stopniowo jednak zyskiwał na szerokości, w miarę jak rozchodziły się drogi Starego i Nowego Świata. Dopiero od pół wieku wiemy, jakie siły rozłupują wielkie lądy, a ich fragmenty pchają w drogę. Chociaż Alfred Wegener już na początku XX w. doszedł do wniosku, że lądy po obu stronach Atlantyku tworzyły niegdyś całość. Dowodził też, że kontynenty wędrują po powierzchni Ziemi. Swoją hipotezę nazwał dryfem kontynentalnym. Wywołała ona ostry sprzeciw ówczesnych geologów, którzy nie potrafili wyobrazić sobie siły przesuwającej potężne masy skalne. Wegener też ich nie znał. Drogi, które wskazywał, okazały się ślepe, więc jego ideę odrzucono w całości. Jednak kolejne pokolenie badaczy przyznało mu rację.

W latach 50. XX w. oceanografowie zauważyli, że podwodne grzbiety śródoceaniczne są przecięte w środku olbrzymimi rozpadlinami – ryftami, z których wylewa się magma. Zainspirowany tym odkryciem Harry Hess przedstawił w 1960 r. koncepcję rozszerzania się dna morskiego (spreading). Dowodził, że magma wypływająca z ryftów po wystygnięciu zamienia się w sztywną skorupę ziemską. Ta jest następnie rozpychana na boki przez kolejne potoki gorącej materii. W efekcie dno się powiększa, a jedną z konsekwencji jego ekspansji jest przesuwanie się płyt tektonicznych wraz z kontynentami. Dalsze badania wykazały, że litosfera – sztywna zewnętrzna powłoka globu, obejmująca całą skorupę ziemską oraz najwyższy fragment płaszcza Ziemi – jest podzielona na sześć głównych i kilkanaście mniejszych płyt. Nową teorię nazwano więc tektoniką płyt litosfery. Coraz dokładniejszymi metodami zaczęto śledzić ich wędrówki oraz obserwować, jak się zachowują względem siebie.

Teraz

Dno Atlantyku stanowi układankę z czterech płyt głównych oraz dwóch mniejszych. Główną granicę geologiczną wyznacza wspomniany już grzbiet śródatlantycki, w którym rodzi się nowa skorupa oceaniczna.

Po zachodniej stronie tego wyniesienia znajdują się dwie duże płyty litosfery: północnoamerykańska i południowoamerykańska, oraz dodatkowo dwie małe: karaibska i Scotia. Natomiast na wschód od grzbietu śródatlantyckiego znajdują się tylko dwie duże płyty: eurazjatycka na północy oraz afrykańska, zwana też nubijską, na południu. Granica pomiędzy dwiema ostatnimi przebiega dokładnie na linii Azory– Cieśnina Gibraltarska.

Na granicach pomiędzy płytami litosfery rzadko panuje spokój sejsmiczny. Wyjątkiem są te, które biegną wzdłuż grzbietów śródoceanicznych, gdzie płyty odsuwają się od siebie. We wszystkich pozostałych przypadkach mamy do czynienia z konfliktem. Najgorętsze wojny toczą się tam, gdzie jedna płyta zanurza się pod drugą, pogrążając we wnętrzu globu. Proces ten zwany jest subdukcją i ma fundamentalne znaczenie dla całej tektoniki płyt: planeta połyka stare dno oceaniczne, aby zrobić miejsce dla nowego, rodzącego się w ryftach. Temu kanibalizmowi tektonicznemu, odbywającemu się w mrokach rowów oceanicznych, często towarzyszą silne trzęsienia ziemi. Tak jest w „pierścieniu ognia” otaczającym Pacyfik, również we wschodniej części Oceanu Indyjskiego, a w przypadku Atlantyku – na granicy płyty karaibskiej i północnoamerykańskiej (Wielkie Antyle) oraz na granicy płyty południowoamerykańskiej i płyty Scotia (Sandwich Południowy).

Jednak na granicy biegnącej od Azorów po Cieśninę Gibraltarską nie ma subdukcji. To konsekwencja tego, że skorupy oceaniczne obu płyt – eurazjatyckiej i afrykańskiej – są w tym miejscu bardzo podobne do siebie. Liczą po 180–200 mln lat, a zatem są bardzo stare. Pochodzą z czasów, gdy Atlantyk był w wieku niemowlęcym. Miały mnóstwo czasu, aby się utwardzić i zesztywnieć. Ponieważ żadna z nich nie chce ustąpić, na linii ich zetknięcia powstał potężny uskok tektoniczny, wzdłuż którego skały zbliżają się ku sobie w tempie ok. 5 mm na rok. W tej strefie zgniotu (konwergencji) powstają naprężenia, a gromadząca się energia uwalnia się co jakiś czas podczas trzęsień ziemi. Inna ich przyczyna jest taka, że dno morskie płyty eurazjatyckiej rozszerza się nieco wolniej niż jej sąsiadki. W efekcie skały nie tylko napierają na siebie, ale również względem siebie przesuwają się horyzontalnie. Czasami dochodzi wtedy do gwałtownych ruchów mas skalnych. Co istotne, główny uskok po zbliżeniu się do Afryki i Europy dzieli się na wiele mniejszych odnóg odchodzących od niego promieniście i zmierzających ku brzegom Portugalii i Maroka. Naprężenia kumulujące się w skałach pod dnem oceanicznym przenoszą się na ląd za pośrednictwem tych wtórnych pęknięć. Tragiczne skutki już znamy.

Kiedyś

Najciekawsze jest to, że przyszłość tej tektonicznej układanki jest mocno niepewna. Od zachodu bowiem, czyli od strony Cieśniny Gibraltarskiej, atlantyckie dno zaczyna połykać subdukcja, która przybyła od strony Morza Śródziemnego. Niektórzy naukowcy uważają, że właśnie teraz obserwujemy początek procesu, który w odległej przyszłości doprowadzi do zniknięcia Atlantyku. W tym roku taką hipotezę przedstawiła grupa geologów pod kierunkiem João C. Duarte’a z Universidade de Lisboa. Badacze zrekonstruowali dzieje gibraltarskiego łuku wyspowego.

Łuki wyspowe to wulkaniczne archipelagi towarzyszące rowom oceanicznym, czyli strefom subdukcji. Na Ziemi istnieje wiele takich łuków. Do najbardziej znanych należą archipelag Marianów z Rowem Mariańskim, Wyspy Japońskie z rowami Japońskim i Nankai czy Filipiny z Rowem Filipińskim, a na Atlantyku – Antyle z rowem Puerto Rico. Jedną z charakterystycznych cech łuków wyspowych jest to, że powoli przesuwają się one do przodu w ślad za wycofującymi się rowami oceanicznymi. To jeden ze skutków ubocznych subdukcji. Na Morzu Śródziemnym taką ewolucję przeszedł łuk gibraltarski. Wyłonił się z wody ok. 30 mln lat temu w pobliżu brzegów dzisiejszej Katalonii i południowo-wschodniej Francji. Następnie zaczął przesuwać się na południe i wschód. W jego skład wchodziły dzisiejsze Baleary, Sardynia, Korsyka, a nawet Kalabria, włączona obecnie do Półwyspu Apenińskiego. W pewnym momencie łuk stanął w miejscu. Ponieważ drogę na południe zagradzała mu Afryka, w końcu podążył na zachód. Dziś tworzą go dwa kawałki lądu, które odbyły z nim chyba najbardziej niezwykłą podróż. To Góry Betyckie na południu Hiszpanii oraz pasmo Rif na północy Maroka. Niegdyś były wyspami śródziemnomorskimi, a dziś są fragmentami kontynentów.

Współczesny łuk gibraltarski jest wciśnięty pomiędzy Europę i Afrykę oraz mocno wygięty w stronę Oceanu Atlantyckiego. Choć od strony oceanu nie ma tu typowego rowu oceanicznego, to istnienie subdukcji potwierdziły badania geofizyczne. Potężny blok litosfery, niegdyś będącej dnem oceanu, zanurza się w płaszczu Ziemi i dotarł już na głębokość 600 km. Duarte ze współpracownikami prognozuje, że łuk gibraltarski będzie się nadal przemieszczał na zachód, zajmując kolejne partie atlantyckiego dna, a w odleglejszej przyszłości zainicjuje powstanie potężnych stref subdukcji, które zaczną połykać Atlantyk. W rezultacie lądy po obu jego stronach zaczną się znów do siebie przybliżać. Efekt będzie taki, że Ameryka Północna uderzy w połączone wcześniej Afrykę i Europę. W tej wersji przyszłości nie ma oczywiście miejsca na Atlantyk. Zamiast niego za 200–300 mln lat może pojawić się kolejny superkontynent.