Катастрофы и катаклизмы

Сегодня мы можем объяснить природу землетрясений и большую часть их видимых свойств с позиций физической теории. Согласно современным взглядам, землетрясения отражают процесс постоянного геологического преобразования нашей планеты. Рассмотрим теперь принятую в наше время теорию происхождения землетрясений и то, как она помогает нам глубже понять их природу и даже предсказывать их.

Первый шаг к восприятию новых взглядов заключается в признании тесной связи в расположении тех районов земного шара, которые наиболее подвержены землетрясениям, и геологически новых и активных областей Земли. Большинство землетрясений возникает на окраинах плит, поэтому мы делаем вывод, что те же глобальные геологические, или тектонические, силы, которые создают горы, рифтовые долины, срединно-океанические хребты и глубоководные желоба, те же самые силы представляют собой и первичную причину сильнейших землетрясений. Природа этих глобальных сил в настоящее время еще не совсем ясна, но несомненно, что их появление обусловлено температурными неоднородностями в теле Земли. Обращает на себя внимание тот факт, что большинство самых разрушительных землетрясений – таких, как Сан-Францисское 1906 г., Японское (Мино-Овари) 1891 г. и Гватемальское 1976 г. – возникло в результате вспарывания крупных разломов, выходящих на поверхность.

Полезно ввести классификацию землетрясений по способу их образования. Больше всех распространены тектонические землетрясения. Они возникают, когда в горных породах под действием тех или иных геологических сил происходит разрыв.

Однако землетрясения возникают и от других причин. Подземные толчки другого типа сопровождают вулканические извержения. И в наше время многие люди все еще считают, что землетрясения связаны главным образом с вулканической деятельностью. Эта идея восходит к древнегреческим философам, которые обратили внимание на широкое распространение землетрясений и вулканов во многих районах Средиземноморья. Сегодня мы также выделяем вулканические землетрясения – те, которые происходят в сочетании с вулканической деятельностью, но считаем, что как извержения вулканов, так и землетрясения являются результатом действия тектонических сил на горные породы, и они не обязательно возникают вместе. Сам механизм образования сейсмических волн при вулканических землетрясениях, вероятно, тот же, что и при тектонических.

Третью категорию образуют обвальные землетрясения. Это небольшие землетрясения, возникающие в районах, где есть подземные пустоты и горные выработки. Непосредственная причина колебаний грунта заключается при этом в обрушении кровли шахты или пещеры. Часто наблюдаемая разновидность этого явления – так называемые горные удары. Они случаются, когда напряжения, возникающие вокруг горной выработки, заставляют большие массы горных пород резко, со взрывом, отделяться от ее забоя, возбуждая сейсмические волны. Горные удары наблюдались, например, в Канаде; особенно часто они отмечаются в Южной Африке.

Признаки готовящегося землетрясения

Что служит предвестником готовящегося землетрясения? Предложений выдвинуто много, но все еще неясно, какие из предполагаемых предвестников можно считать надежными.

В последние годы работы по прогнозу землетрясений в большой степени были направлены на точные измерения особенностей физических свойств пород земной коры в сейсмически активных областях континентов. Были установлены специальные чувствительные приборы, с помощью которых можно изучать долгопериодные изменения этих свойств. Объем выполненных измерений пока еще не велик, и полученные результаты сильно расходятся: в одних случаях перед местным землетрясением наблюдались необычные вариации физических свойств, в других не было замечено ничего особенного либо возникали вариации, не связанные с землетрясениями.

Землетрясение на Тайване. 1999 г.

Прежде всего особый интерес сейсмологов привлекают предвестниковые изменения скорости продольных сейсмических волн, поскольку сейсмологические станции специально сконструированы так, чтобы точно отмечать время прихода волн. Идея, на которой основано использование этого параметра, очень проста. Если свойства горных пород перед землетрясением изменяются, то может меняться и скорость сейсмических волн. Такое изменение во времени легко обнаруживается с помощью современных сейсмографов и хронометров.

Второй из параметров, которые могут быть использованы для прогноза, – это изменение уровня земной поверхности, например наклон поверхности грунта в сейсмичных районах.

Третий параметр – выделение инертного газа радона в атмосферу вдоль зон активных разломов, особенно из глубоких скважин. Сообщалось, например, что в некоторых районах СССР непосредственно перед землетрясениями обнаруживаются значительно возросшие концентрации радона. Однако поскольку в настоящее время еще собрано очень мало данных о содержании радона в различных геологических условиях, сейчас еще нельзя утверждать, что наблюдавшееся возрастание было исключением из нормального хода изменения концентрации этого газа.

Четвертый параметр, привлекающий большое внимание, – электропроводность пород в зоне подготовки землетрясения. Из лабораторных экспериментов, проведенных на образцах горных пород, известно, что электрическое сопротивление водонасыщенной породы, например гранита, резко меняется перед тем, как порода начинает разрушаться под действием высокого давления.

Пятый параметр – вариации уровня сейсмической активности. По этому параметру имеется больше сведений, чем по четырем другим, но полученные до сих пор результаты не позволяют сделать определенных выводов.

Можно предположить, что вариации этих пяти параметров происходят в пять стадий, которые проявляются в деформированных породах коры перед крупным землетрясением, во время землетрясения и сразу же после него.

11 марта 1669 г. произошло извержение вулкана Этна, Италия. Погибло 20 000 человек (по другим данным – от 60 до 100 тыс.). Реки расплавленной лавы похоронили под собой 50 городов.

7 июня 1692 г. землетрясение на Ямайке разрушило город Порт-Ройял, вотчину карибских пиратов. Погибли две трети населения – 1600 человек. Волна цунами вместе с оползнями смыла в море северную часть города со всеми жителями.

XVIII век

1 ноября 1755 г. произошло Лиссабонское землетрясение. Было зафиксировано 500 подземных толчков. Погибло 50 000 (по другим источникам – 100 000) человек.

Весь город вместе с бесценными сокровищами искусства и памятниками эпохи Просвещения был разрушен. Разрушительная сила землетрясения ощущалась на огромной территории, особенно в Европе и Северной Африке. Были человеческие жертвы в Марокко и даже в Люксембурге.

Дом на резиновых подушках

В мировой практике прогнозирования землетрясений лучше всего отработаны долгосрочные прогнозы, когда бедствие предсказывается на много лет вперед, а точная дата катастрофы не указывается. Среднесрочный прогноз дается на год, но тут можно ошибиться, как говорится, на все 100 %. Ну а краткосрочного прогноза, задача которого предсказать природное явление за несколько дней, практически не существует. В этой ситуации людям помогает лишь внимательное наблюдение за поведением животных: инстинктивно они предчувствуют катастрофу за несколько часов и начинают проявлять беспокойство.

При прогнозировании землетрясений ученые чаще всего обращаются к опыту стран, которых постигли самые тяжелые катастрофы. Больше всего достижений в предсказаниях стихийных бедствий у армянских исследователей.

Национальная служба сейсмической защиты совместно с Массачусетским технологическим институтом США и Объединенным институтом физики Земли Российской Академии наук с помощью высокоточных инструментов получили данные о том, что территория Армении испытывает сжатие в северо-восточном направлении (10+2 мм в год).