Александр Гангнус - Тайна земных катастроф

Скважина Арсенал глубокая, около 3,7 километра. Закачка шла в кристаллические горные породы, подстилающие в этом месте толщу более рыхлых осадочных пород. И вот в абсолютно тихом для сейсмолога месте начались землетрясения. Кривые, показывающие соответствие (корреляцию) между закачиваемыми миллионами галлонов воды и количеством землетрясений, сейчас известны каждому сейсмологу. Никаких сомнений в том, что землетрясения вызывались воздействием человека, нет. Интересно, что гипоцентры, очаги землетрясений, лежали намного ниже уровня скважины, на десятикилометровой глубине.

Денверские землетрясения стали очень веским аргументом в разгоревшемся было споре сейсмологов по поводу плотинных землетрясений. Дело в том, что многие считали: плотинные землетрясения вызваны просто весом водохранилища, механической нагрузкой. Другие (и, пожалуй, именно они сейчас одерживают верх) считают, что главное в действии водохранилищ — это "смазка" поверхностей скольжения при возрастании давления воды в порах и трещинах земной коры. Денверские землетрясения были явно вызваны не весом воды, а самим фактом смачивания, "смазки" недр.

Доктор Дж. Дитерих рассказал нам о буднях "дирижеров землетрясений". Уже выяснилось, что толчки начинаются только тогда, когда давление воды в скважине превышает то, которое было раньше. Иногда давления не хватало, срочно добавляли насосов, и толчки снова начинались. Убирают насосы — в два дня всякие толчки прекращаются.

Конечно, сейсмологи пока далеки от мысли ликвидировать все сильные землетрясения в Калифорнии. Да и вообще с бухты-барахты эту задачу не решить. Но что, если ограничить силу будущего землетрясения на том или ином участке разлома (а в Калифорнии сильные толчки привязаны к нескольким известным протяженным разломам)?

Калифорнийские сейсмологи уже провели успешные опыты на модели: закачивали воду в блок гранитных пород, сдавливаемый, пересеченный специально оставленной трещиной-разломом. Закачивая и откачивая воду через отверстия вдоль трещины, ученые по-своему регулировали "сейсмичность". Начинаются эксперименты и на "живом", настоящем разломе. Мысль была такая: ограничить защищаемое место с двух сторон скважинами. В самом защищаемом объекте тоже пробурить к разлому несколько скважин. Теперь представьте: откачиваем воду из крайних скважин и тем самым "запираем" разлом с двух сторон. В середине накачиваем воду. Здесь происходит несколько слабых толчков за счет сохранившихся и после запирания разлома напряжений. Теперь запираем центральную часть защищаемого отрезка, откачав оттуда воду, и закачиваем воду по краям. Там тоже происходит несколько толчков, напряжения снимаются и как бы переносятся частично снова на центральный участок. Потом снова запираются края, высвобождаются напряжения в центре и т. д.

Так, попеременно закачивая и откачивая воду то в центр, то в края, закончил доктор Дитерих, мы потихоньку выпускаем "пар из котла". Объект (город, завод) все время под защитой, и вблизи него все время спускаются опасные напряжения — через слабые искусственные толчки. Так что, если и грянет в районе опасное землетрясение, самым своим эпицентром оно должно обойти наш объект.

Управление землетрясениями! Мы засыпали мистера Дитериха вопросами. Разговор шел в конференц-зале нашей Гармской экспедиции. Здесь продолжались разговоры и контакты, начавшиеся в Ташкенте. Вот это цель! Может быть, прогноз землетрясений вообще не понадобится? Некоторые сейсмологи отчаявшиеся найти эффективные методы прогноза землетрясений, видят в искусственном спускании накапливающихся напряжений единственный выход из положения. Широко известен, например, такой факт. В штате Невада, где до сих пор продолжаются подземные ядерные испытания, очень заметно снизилась естественная сейсмическая активность. Накапливающиеся в коре естественные напряжения реализуются во время взрыва, добавляя к его силе толику энергии, и сразу после него — в сериях слабых толчков, обычно сопровождающих испытания.

Но и на этом пути исследователей ждут немалые сложности. Сразу после мистера Дитериха выступил "наш человек", Геннадий Александрович Соболев. И развернул перед нами другие опыты, другие графики и формулы. И вроде бы получилось, что все те же предвестники землетрясений отлично находят свое объяснение и без воды. А сухое разрушение оказалось ничуть не менее изящной моделью естественного процесса, чем "мокрое"...

Я вспоминаю и сопоставляю: сцена землетрясения в японском фильме — и вот эти кривые на белом экране в затененном зале... Толпы обезумевших людей между рушащимися стенами, крики, сталкивающиеся, вспыхивающие машины, пламя пожаров до облаков, зыбкая земля, готовая сбить с ног, поглотить... И как-то трудно вообразить, что эта художественно поставленная, но отвечающая возможной реальности сцена из "Гибели Японии" с хорошим, как говорят геофизики-экспериментаторы, коэффициентом подобия может быть отображена в элементарном лабораторном эксперименте. Брусок плексигласа, сдавливаемый под прессом, появление, расширение трещин и "крак!" в конце — все это по сути то же землетрясение, только меньшего масштаба...

То же землетрясение? Но нет, и это не бесспорно. В 1910 году, изучив большое Калифорнийское землетрясение 1906 года, американский исследователь Рид предложил свою знаменитую теорию упругой отдачи для объяснения механизма землетрясения. Эта теория и по сей день заслуженно господствует в сейсмологии. У Рида ясно и недвусмысленно было сказано: землетрясение — это упругая отдача горных пород, разрушающихся по достижении предела прочности этих пород.

Но, сказав такое, физик подводит явление под определенные законы, выражаемые более или менее сложными формулами. Пределы прочности всех пород земной коры инженерам хорошо известны. Если подставить в формулы, описывающие геологическое разрушение, землетрясение, эти величины и сопоставить их, например, с размерами очага землетрясения, то есть самой необратимо раздробленной зоны в недрах земли, то... ничего не выйдет. Получается, что либо сила землетрясения должна быть во много раз больше, чем это было на самом деле, либо реальная прочность земных недр... ну, почти никакая.

До сих пор сами сейсмологи не очень разобрались во всем этом. Недра планеты, конечно, можно уподобить сдавливаемому в тисках образцу, но это подобие далеко не идеально. При сейсмическом разрушении дробится не монолит, а масса разных веществ, сплошь пересеченных всякими трещинами, трещинками, разрывами от прошлых землетрясений, жилками слабых пород. А тут еще и вода. Так вот, спор апологетов "сухой" и "мокрой" дилатенсии как раз о том, чем именно земные недра все-таки отличаются от куска плексигласа в тисках. Только ли вода, только ли трещины повинны в этом?