Землетрясения - Пьер Руссо

Строение земного шара не входит в тему нашей книги, поэтому мы не будем здесь останавливаться на столь обычном в наше время использовании результатов изучения сейсмических волн, как поиски нефти и рудных ископаемых посредством взрывов. Вернемся лучше к чрезвычайно тревожной проблеме землетрясений, к наблюдению за бесшумными сейсмографами.

Мы видим, как острие прибора подрагивает на ленте, записывая какие-то отдаленные толчки, и задаем себе вопрос, который часто слышим от людей, неискушенных в сейсмологических проблемах. Их обычно поражает, что специалисты, сообщая о землетрясениях, уточняют время его возникновения, местоположение эпицентра и очага. Как они узнают, что землетрясение произошло в данной точке земного шара и что его очаг расположен в стольких-то километрах от поверхности?

Из рис. 17 вы убедитесь, что ответить на этот вопрос очень просто. График показывает, что, чем больше расстояние, тем больше интервал между временем появления волн Р и S. Так, например, в 5000 километрах от эпицентра волны S появляются через 400 секунд после Р; на расстоянии 8500 километров они опаздывают на 600 секунд по сравнению с волнами Р, а 12 000 километров покроют с отставанием еще на 750 секунд. Будем исходить от обратного, то есть измерим временной интервал между прохождением волн S и Р; в этом случае график покажет нам точное расстояние.

Именно так и поступают на сейсмических станциях. Расстояние от эпицентра определяется исходя из разрыва во времени между появлением волн Р и S. Правда, этого недостаточно, чтобы определить место эпицентра, но, если две станции производят одинаковые расчеты, два полученных расстояния пересекаются в одной точке, которая и будет искомым эпицентром. Так же легко определяется время начала землетрясения в очаге, поскольку точно известна скорость распространения волн.

Труднее определить глубину очага и установить, на сколько километров ниже эпицентра произошло первоначальное сотрясение. В самом деле, эти данные нельзя получить только на одной станции. Здесь необходимо сотрудничество между станциями. В этой связи полезно будет остановиться на различиях между микросейсмическим и макросейсмическим методами.

Микросейсмический метод, применение которого мы только что наблюдали, используется на сейсмических станциях, где, сидя за письменным столом, специалисты с лупой в руках изучают длинные ленты сейсмограмм, имея под рукой таблицы Гутенберга и вычислительные машины.

Макросейсмический метод, наоборот, применяется при полевых работах. Здесь уже изучаются не волны Р, S или L, а устанавливается число жертв, количество разрушенных домов, выявляются трещины и цунами. Другими словами, изучение заключается в опросе свидетелей, которые проверяются учеными на месте либо посредством анкет, заполненных местными жителями.

Не трудно догадаться, что даже квалифицированному специалисту нелегко сопоставить данные анкет. Ведь даже если сведения даются людьми одинаково добросовестными и искренне желающими помочь, все же оценки ущерба могут значительно расходиться в зависимости от того, кем они даются: булочником, нотариусом, каменщиком или полицейским. Здесь-то и должны сейсмологи проявить все свое чутье и критический ум.

Эта «сейсмология без сейсмографа», по выражению Кулона, должна помочь определению интенсивности землетрясения в любой точке. Мы не будем подробно останавливаться на этой работе, поскольку уже знаем, как устанавливается интенсивность землетрясения в определенном месте. Следующим этапом будет перенесение полученных данных на карту пострадавшего от землетрясения района. Читатель знает, что таким образом получают замкнутые кривые, называемые изосейстами, и, наверное, помнит примеры таких изосейст, приводившиеся на рисунках. Разумеется, термин «замкнутые кривые» не означает «окружности». Неровности рельефа и неодинаковый характер грунта нарушают идеальную форму изосейст. Изосейсты могут Даже отличаться другими аномалиями. Так, например, изосейста самого высокого балла может ограничивать не один островок, а два или даже несколько островков, что и показало нам землетрясение в Мессине. Островок, образованный изосейстой самого высокого балла, безусловно, оконтуривает эпицентр. Здесь же находится и очаг, откуда распространяются сейсмические волны. И вот мы снова поставлены перед проблемой, о которой недавно упоминали, но теперь у нас имеется ключ к ее решению. На какой же глубине находится очаг?

На рис. 19 представлен разрез земной коры с очагом F, эпицентром Е и тремя изосейстами. Предположим, что интенсивность I наблюдается в эпицентре, а I' — на определенной изосейсте (в точке Р). Поскольку разрушения, то есть интенсивность, обратно пропорциональны квадрату расстояния до очага, мы можем записать соотношение

Из этого соотношения нетрудно получить величину EF, то есть искомую глубину.

Рис. 19. Разрез земной коры. На схеме показано, как сейсмические волны из очага F распространяются к поверхности вокруг эпицентра Е (по Холмсу).

Результаты определения глубин нам уже известны. Мы знаем, что очаг большинства землетрясений находился на глубине более 30 километров от поверхности Именно эта глубина регулирует расстояние между изосейстами: чем глубже очаг, тем более раздвинуты изосейсты. Случается, что расстояние достаточно велико, чтобы интенсивность оставалась одинаковой на обширнейшей поверхности. Тогда не может быть сомнения в том, что очаг находится на глубине более 100 километров от поверхности. В этом случае разрушения не будут очень значительными, поскольку расположенный на такой глубине очаг не порождает поверхностных волн, которые, как мы знаем, как раз и являются разрушительной силой.

Но такие землетрясения, столь же внушительные по своему размаху, сколь и безобидные, случаются лишь в определенных местах. У них есть свои излюбленные зоны. И это вынуждает нас задаться вопросом, почему же на Земле имеются такие зоны, где землетрясения свирепствуют постоянно, и наряду с этим огромные территории, покой которых никогда не нарушается.

Глава 10

Где происходят землетрясения?

Во Франции, правда, землетрясения очень редкое явление. К счастью для этой страны, она относится к числу самых устойчивых регионов земного шара. Но разве это означает, что проблема землетрясений представляет интерес только для ученых. Можно ли забыть о том, что для многих народов сейсмические возмущения — это грозный сфинкс, неизменно их подстерегающий, дамоклов меч, постоянно занесенный над ними. И если для французов землетрясение — отдаленное происшествие, о котором им сообщают газеты, радио и кинохроники, то другим оно несет опустошение, разруху и смерть. Мы мельком пробегаем статистические сведения о подземных толчках или равнодушно рассматриваем карту сейсмических областей земного шара, а между тем сотни миллионов людей не могут так философски относиться к этим катаклизмам. Для них статистика и картирование землетрясений — вопрос жизни и смерти. Понятно, что местные жители после одной из таких катастроф, о которых рассказано в нашей книге, с отчаянием восклицают: «Почему же только нам достаются такие муки? Почему землетрясения постоянно разражаются в одних и тех же странах, тогда как другие наслаждаются покоем? Почему одни районы приносятся в жертву этой стихии, а другие остаются безмятежными в течение многих веков?»

Землетрясения у колыбели гор

Даже совсем неискушенные в этой проблеме люди знают, что на нашей планете есть районы, постоянно подверженные землетрясениям. Заглянем в издаваемую ежегодно «Международную сейсмологическую сводку», где перечисляются все сейсмические возмущения за год и даны их характеристики. Мы сразу же убедимся, что в большинстве случаев сотрясения земной коры наблюдаются в странах побережья Тихого океана, и в первую очередь в Японии и Чили. Но этот список не дает полного представления о размахе сейсмических возмущений, так как в нем не указывается магнитуда и все землетрясения, большие и малые, фигурируют на равных правах. Совершенно очевидно, что в такой сводке сейсмичность экономически развитых стран значительно преувеличивается, поскольку там гораздо больше сейсмографов, которые улавливают малейшие колебания грунта.

Тем не менее нельзя утверждать, что показания сводки по поводу более частых землетрясений в северном полушарии по сравнению с южным не соответствуют действительности. Мало того, именно наше полушарие представляет собой арену крупных геологических событий: 90 процентов сейсмических катастроф происходят севернее 30 градусов южной широты.