Александр Гангнус - Тайна земных катастроф

Все меньше удовлетворяет ученых старый подход к сейсмотектоническим явлениям, заимствованый когда-то из механики сплошных сред. Геологическая среда — особая, несплошная, скорее дискретная, состоящая из неоднородностей, по выражению академика М. А. Садовского, "кусковатая". До последнего времени молчаливо подразумевалось, что это пассивный проводник сейсмических волн, работающий по простым линейным законам. Но все так только в первом, грубом приближении, которое устарело. Герой этой книги, теперь профессор, А. В. Николаев говорит, что Земля столь же похожа на пассивный проводник сейсмического сигнала, как нервное волокно на пассивный проводник нервного импульса.

Геологическая среда — "живая", она меняется во времени. Ее изменения перед сильным толчком и позволяют рассчитывать на прогноз. Она "нелинейна". Классические формулы, исходящие из предположения, что сейсмические лучи пронизывают сейсмическое пространство, не взаимодействуя между собой, дают лишь грубое приближение к истине. Волны взаимодействуют, и это сразу обнаружилось, как только в ход пошло сейсмовидение с помощью вибраторов. Десять лет назад были лишь первые опыты. Сейчас уже есть (и тут огромная заслуга Николаева) мощные отечественные вибраторы, освещающие "подземный космос" строго когерентным, монохроматическим (как лазеры) сейсмическим "светом".

Сейсмическая волна рисует картину подземного царства, как свет рисует нам изображение пейзажа — отражаясь и преломляясь. Но сейсмический "пейзаж" нарисован и "светящимися красками". И дело тут не только в фонарях-землетрясениях, вспыхивающих в пространстве сейсмоактивных зон. Любая область внутри литосферы "светит" мерцающим "светом" от мириад слабых тресков и скрипов (микросейсм) в такт лунным и солнечным приливам в твердой земле, под действием медленных физических и химических процессов, усиливаясь на крупных неоднородностях типа газонефтяных или рудных месторождений. Развитие техники делает возможным использование этой "сейсмолюминесценции" земных недр для уточнения их структуры, для поисков полезных ископаемых, для выявления перенапряженных зон — будущих очагов катастрофических землетрясений. Уже есть удачная работа азербайджанского сейсмолога Икрама Керимова — самый настоящий прогноз сильного толчка по предваряющей вспышке микросейсм из зоны будущего очага...

Идея А. Николаева об активной сейсмической среде явно перекликается с воззрениями другого героя этой книги, В. Пономарева, который всегда с подозрением относился к представлениям об активных внешних тектонических силах и пассивной среде. По Пономареву, каждый объем горных пород — это бомба, начиненная энергией напряжений, накопленных в геологическом прошлом, которая готова проявиться при простом снятии нагрузки сверху (при размыве и эрозии), напряжений от соседства сцементированных вместе, но разнородных по упругим и прочностным характеристикам, по коэффициенту теплового расширения и прочим свойствам минералов. Эти напряжения готовы проявиться при любом изменении температуры, напряженного состояния, проникновении растворов и флюидов. Сейчас эти, когда-то экзотические идеи В. Пономарева широко известны, они проливают новый свет на многие важные проблемы, например на проблему планетарного избыточного сжатия верхних слоев земной коры по горизонтали.

Десять лет назад объемная сейсмическая голография только снилась аспиранту Пете Троицкому. Сегодня кандидат физико-математических наук П. Троицкий — автор проведенной под руководством А. Николаева и норвежского сейсмолога Э. Хусеби работы по голографическому просвечиванию недр под Норвежской сейсмической системой (Норсар). В литосферном пространстве сейсмическая голография обнаружила вертикальные столбы, уходящие куда-то вниз (прослежены до глубины 212 километров). Возможно, это магматические канаты, подводящие мантийное вещество к Норвежскому грабену, который в прошлом был активным, вроде Байкальского рифта, нынче как будто пребывает в покое...

Десять лет назад, набрасывая эту книгу, как бы срез в истории развития геопрогноза через 1974 год, я кое в чем забежал вперед, например в рассказе об идеях А. Николаева 1 В. Пономарева, о работе П. Троицкого, чувствуя в этих идеях и работах перспективу. Многое было только в замысле, в мечтах, еще не вошло в стадию практической работы. Я горд тем, что сбывается сейчас этот мой небольшой литературный прогноз.

18 июля 1984 года

Косвенные жертвы (их число оценить невозможно) — это больные, конец которых был ускорен стихийным бедствием, это жертвы нервных потрясений, сердечных приступов, вспышек голода, эпидемий, сопровождающих бедствия.

Голицын тогда, впервые в истории сейсмологии, подсчитал энергию Памирского землетрясения и кинетическую энергию обвала. Оказалось, эти энергии очень близки по величине. И Голицын предположил, что возможен хотя бы частичный возврат к обвальной теории очага землетрясения, характерной для древнего географического этапа в изучении подземных толчков. Может быть, не обвал вызван землетрясением, а, наоборот, сотрясение земли — обвалом?

Как позже выяснилось, Голицын ошибся. Энергия обвала может быть и большой, но она плохо проникает в толщу планеты и не способна вызвать мощную сейсмическую волну. Впрочем, слабые "географические" землетрясения — реальность. Когда в 1972 году по ущелью Малой Алма-атинки на столицу Казахстана шел грандиозный грязекаменный поток — сель, остановленный, к счастью, специальной противоселевой плотиной выше высокогорного катка Медео, первыми заметали, что в горах происходит что-то странное, сейсмологи. Скважинные сейсмографы сотрудника нашей экспедиции Е. И. Гальперина записали весь ход несостоявшейся катастрофы — все удары грязекаменной массы о борта ущелья и последний самый страшный удар о рукотворную преграду, спасшую город.

Чтобы читатель не путался в разных единицах измерения, применяемых для определения силы землетрясений, привожу формулу пересчета магнитуд (шкала Рихтера) в классы: К=1,5М+5 (для сильных землетрясений) и K=1,8М+4 (для слабых). K — показатель степени, логарифм в выражении 10 K джоулей. Столько энергии, значит, выделило землетрясение. Например, землетрясение 13-го класса считается средним, но, если оно произойдет прямо под городом, последствия могут быть печальными (именно таким было Ташкентское землетрясение 1966 года). Показатель K используется чаще в советской сейсмологии. Перевод энергии в баллы интенсивности см. на рис. 1.

По-видимому, о "смазке" контактов в недрах Земли можно говорить только в образном смысле. Физика этого явления иная, чем при смазке машин и механизмов: оно вызывается возрастанием порового давления жидкости в горных породах, на величину которого уменьшаются необходимые для подвижки напряжения.