Тони Уолтхэм - Катастрофы: неистовая Земля

Такие различия в геологическом строении имеют очень большое значение при изучении сейсмических зон, особенно при оценке разнообразных побочных эффектов, вызываемых колебаниями грунтов во время землетрясения.

Уже давно замечено, что землетрясения тесно связаны с разломами. В начале нынешного века была выдвинута гипотеза, согласно которой разломы являются следствием землетрясений. Она основывалась на непосредственном наблюдении сбросовых нарушений на поверхности Земли. Однако систематическое изучение более крупных и глубоко расположенных разломов показало, что справедлива как раз обратная зависимость. Во многих частях земной коры действуют ориентированные силы, вызывающие медленную упругую деформацию пород. Эти напряжения постепенно нарастают и в конце концов превышают тот предел, который породы могут выдержать. Пласты пород разрушаются, и происходит их смещение вдоль трещины, что продолжается до тех пор, пока напряжение значительно не уменьшится или не исчезнет совсем. Вследствие этих внезапных движений и выделения энергии возникают ударные волны, вызывающие землетрясение. Такое объяснение землетрясений получило название теории упругого восстановления. Афтершоки, сопровождающие землетрясение и обычно регистрируемые не там, где произошел главный толчок, вызваны переносом деформации на прилегающие массы горных пород. Каждое движение приводит к новым подвижкам, пока не прекратится действие сил, являющихся причиной деформации.

О медленном нарастании деформации в породах свидетельствует также постепенное движение блоков земной коры вдоль разломов, не зависящее от внезапных разрывов и землетрясений. Во время знаменитого землетрясения^ 1906^г. в Сан-Франциско дно Тихого океана продвинулось примерно на^_6|м к| северу относительно Американского континента. Но в течение предыдущих 50 лет здесь уже осуществлялось перемещение бе^о всяких землетрясений, составившее в целом более половины этого расстояния. Движение все еще продолжается; здания и тротуары в Холлп-стере, расположенном в более южной части Калифорнии, фактически медленно расходятся в стороны.

На глубине около 5 км давление и температура настолько высоки, что породы не разрушгются, а подвергаются пластической деформации. Однако при просачивании воды трение вдоль трещин уменьшается и становятся юзможными внезапные подвижки. Приток воды приводит к тому, что трещины в породе расширяются с увеличением напряжения. Это объяснение получило название теории источника расширения. Эта теория еще не совсем ясна в деталях, но не противоречит имеющимся сведениям о скорости распространения ударных волн; в ряде случаев она помогает дать ответ на некоторые из вопросов, возникающих у исследователей.

Вместе с тем многие мелкие разломы, располагающиеся близ дневной поверхности, особенно в слоях рыхлых осадков, действительно образовались в результате землетрясений. Они вызваны оседанием отложений под воздействием ударной волны. Такие разломы представляют собой исключения из общего правила, утверждающего, что большинство землетрясений является следствием образования разломов.

Обычно сбросовое движение при землетрясении полностью происходит на глубине, но иногда оно наблюдается и на поверхности. Землетрясение 1959 г. в Монтане (США) было вызвано разломом, образовавшим уступ длиной более 22 км и высотой более 4 м. Во время землетрясения 1964 г. на Аляске разлома видно не было, но съемка показала, что сместился участок суши и морского дна площадью около 260 км2. Одна половина этого участкча поднялась, а другая опустилась, причем максимальное общее относительное смещение составило 11,5 м. Утверждают, что во время землетрясения 1923 г. в Токио участки ложа залива Сагами смещались вверх и вниз на десятки метров, но этому трудно поверить; результаты подводной съемки могут быть подвергнуты сомнению. Самое значительное достоверное вертикальное смещение при землетрясении было зарегистрировано в 1899 г. в заливе Якутат на Аляске, когда некоторые участки береговой линии были подняты на 14,25 м.

Несомненно, распространение землетрясений по нашей планете должно быть связано с размещением разломов, особенно активных, характер распределения которых легко установить. Верхнюю часть земной коры средней мощностью 60 км составляют около десятка огромных блоков — плит, которые сами по себе являются относительно устойчивыми. Однако эти плиты перемещаются, скользя по пластичным внутренним слоям Земли, находящимся в почти постоянном, очень медленном движении под воздействием конвекционных течений, поднимающихся из высокотемпературных глубин. Таким образом, границы между плитами являются геологически активными зонами. Одни плиты двигаются навстречу друг другу и иногда даже перекрываются, другие расходятся в стороны, третьи скользят вдоль границ в противоположных направлениях. Каждый тип этих движений порождает определенные типы разломов, и все они вызывают землетрясения. В отличие от подвижных пограничных зон, сами плиты устойчивы, в их пределах крупных глубинных землетрясений обычно не бывает. Среди редких исключений можно назвать землетрясение 1811 г. в Нью-Мадриде, произошедшее в зоне устойчивой плиты на востоке США.

Две трети крупнейших землетрясений в мире приходится на Тихоокеанский пояс. Эта наиболее активная из сейсмических зон протягивается вдоль границ нескольких плит, и для живущих здесь людей землетрясения относятся к вполне привычным явлениям. Второй огромный сейсмический пояс прослеживается вдоль границ плит от Ост-Индии *, вдоль Гималаев и далее в Средиземноморье. Хотя общее число землетрясений в этом поясе меньше, чем в Тихоокеанском, но за 20 лет (1950–1970 гг.) 75 % жертв землетрясений во всем мире приходилось на этот пояс, что объясняется высокой плотностью населения.

Землетрясения наносят огромный ущерб Японии, расположенной вблизи границ трех крупных плит. Первого сентября 1923 г. было зарегистрировано землетрясение силой 8,3 балла с эпицентром в заливе Сагами. Оно вызвало значительные разрушения в Токио и Иокогаме, но- еще больший ущерб причинили начавшиеся во время землетрясения пожары. Водопроводы были повреждены и бездействовали, пламя бушевало беспрепятственно и^поглотило множество деревянных построек. Более половины Токио и практически вся Иокогама были сожжены дотла. Число жертв было ужасающим: 40 000 человек собрались в городском парке, спасаясь бегством][из горящих жилищ, и лишь 2 000 из них остались в живых, остальные задохнулись в дыму. В результате одного этого землетрясения погибло 142 800 человек. Это было самое сильное землетрясение, когда-либо случавшееся в Японии.