Типы землетрясений

Еще не так давно было широко распространено мнение, что причины землетрясений всегда будут скрыты во мраке неизвест­ности, поскольку они возникают на глубинах, слишком далеких от сферы человеческих наблюдений. Долгое время господствовал взгляд, что землетрясения приходят как наказание за человече­ские грехи. В стихотворении, написанном неизвестным автором примерно в 1750 г. и озаглавленном «Землетрясение», эта идея выражена следующим образом:

Чья мощна длань в безумной злобе

Так-раз за разом-нас трясет?

Иль воет пар в земной утробе?

Иль царь морской трезубцем в берег бьет?

Ах, нет! То нечестивцев рать

Земля терпеть уже не в силах.

Спешит злодеев покарать

И вся дрожит, готовя им могилу.

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 (они пока­заны на рис. 1 гл. 1), и геологически новых и активных областей Земли (см. рис. 4 гл. 1). 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 не-однородностями в теле Земли-неоднородностями, возникающи­ми благодаря потере тепла путем излучения в окружающее про­странство, с одной стороны, и благодаря добавлению тепла от распада радиоактивных элементов, содержащихся в горных по­родах,-с другой. Мы отмечали уже в гл. 3, что появление свежих трещин на поверхности часто связано с землетрясениями. 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. Тек­тонические землетрясения имеют важное научное значение для познания недр Земли и громадное практическое значение для че­ловеческого общества, поскольку они представляют собой самое опасное природное явление. Поэтому в данной книге мы касаем­ся преимущественно этого типа землетрясений.

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. Этот инте­ресный тип землетрясений мы рассмотрим подробнее в следую­щей главе.

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.

Большой интерес вызывает разновидность обвальных земле­трясений, возникающих иногда при развитии крупных оползней. Например, в результате гигантского оползня, образовавшегося 25 апреля 1974 г. на реке Мантаро в Перу, возникли сейсмиче­ские волны, эквивалентные землетрясению умеренной силы*). Оползень имел объем 1,6 млрд. м^ и был виновником гибели около 450 человек. Насколько нам известно, он не был спровоци­рован каким-либо местным тектоническим землетрясением, что, конечно, бывает часто. Некоторая часть гравитационной энергии, выделившейся при быстром оползании почвенного слоя и ко­ренных пород, перешла в сейсмические волны, которые четко за­писались сейсмографами на расстоянии сотен километров. Про­должительность колебаний, зарегистрированных одним сейсмо­графом на расстоянии 80 км, составила 3 мин; это соответствует действительному перемещению оползня на 7 км при скорости порядка 140 км/ч. Одна из сейсмограмм этого землетрясения, за­писанная на сейсмической станции Нана в Перу, воспроизведена на рис. 1.

Подобный же случай произошел в результате величайшего в истории оползня, который возник у селения Усой в горах Па­мира в 1911 г. Князь Б. Б. Голицын, один из основоположников современной сейсмологии, записал своими сейсмографами, устано­вленными недалеко от Санкт-Петербурга, сейсмические волны, которые пришли, по-видимому, из района этого оползня. Он со­поставил энергию сейсмических волн с энергией оползня и за­ключил, что оползень**) мог быть вызван землетрясением. Более поздние расчеты породили некоторые сомнения в этом выводе, но в конце концов они привели к разработке методики вычисле­ния по сейсмограммам энергии, высвобождающейся при земле­трясении. Только в 1915 г. экспедиция, посланная для исследова­ния Усойского оползня, установила, что объем захваченного оползнем материала составил 2,5 км3.

Последний тип землетрясений-это искусственные, произво­димые человеком взрывные землетрясения, возникающие при

Типы землетрясений
обычных или ядерных взрывах. Подземные ядерные взрывы, производившиеся в течение последних десятилетий на ряде испы­тательных полигонов в разных местах земного шара, вызвали довольно значительные землетрясения. Когда в скважине глубо­ко под землей взрывается ядерное устройство, высвобождается огромное количество ядерной энергии. За миллионные доли се­кунды давление там подскакивает до величин, в тысячи раз пре­вышающих атмосферное давление, а температура увеличивается в этом месте на миллионы градусов. Окружающие породы испа­ряются, образуя сферическую полость диаметром во много мет­ров. Полость разрастается, пока кипящая порода испаряется с ее поверхности, а породы вокруг полости под действием ударной волны пронизываются мельчайшими трещинами.

За пределами этой трещиноватой зоны, размеры которой из­меряются иногда сотнями метров, сжатие в горных породах при­водит к возникновению сейсмических волн, распространяющихся во всех направлениях. Когда первая сейсмическая волна сжатия достигает поверхности, грунт выгибается вверх и, если энергия волны достаточно велика, может произойти выброс поверх­ностных и коренных пород в воздух с образованием воронки. Ес­ли скважина глубокая, то поверхность только слегка растреска­ется и порода на мгновение поднимется, чтобы затем снова рухнуть на подстилающие слои.

Некоторые подземные ядерные взрывы были настолько сильны, что распространившиеся от них сейсмические волны прошли через внутренние области Земли и были записаны на дальних сейсмических станциях с амплитудой, эквивалентной вол­нам землетрясений с магнитудой 7 по шкале Рихтера. В неко­торых случаях эти волны поколебали здания в отдаленных горо­дах. Один из достопамятных примеров-ядерное испытание под названием «Бокскар» на испытательном полигоне в штате Нева­да 26 апреля 1968 г.*) Перед этим испытанием в Лас-Вегасе ши­роко высказывались опасения-в частности местным мультимил­лионером и владельцем огромной недвижимой собственности Говардом Хьюзом,-что такой взрыв может вызвать разрушение построек и даже гибель людей. Тем не менее испытание было проведено, и жители в окрестных городах ощутили колебания, которые в Лас-Вегасе, на расстоянии 50 км, длились 10-12 се­кунд. К счастью, существенных разрушений не было.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 33 | 0,182 сек. | 6.94 МБ