Вспарывание началось; возникли колебания грунта. Первая подвижка происходит в фокусе (гипоцентре) землетрясения, в некотором блоке земной коры. Затем процесс распространяется в плоскости разлома во всех направлениях, как это показано на рис. 6. Заметим, что фронт разрастания подвижки перемещается не равномерно, а скачками. Это объясняется тем, что физические свойства пород коры меняются от места к месту, а давление вышележащих пород, действующее в каждой данной точке коры, уменьшается к поверхности. Таким образом, фронт разрастания подвижки может в каком-то месте почти остановиться; затем вследствие перестройки поля упругих напряжений он может совершить резкий скачок и сравняться по скорости с проскальзыванием на других участках разлома. Если этот фронт достигает дневной поверхности (что происходит только в небольшом числе случаев при мелкофокусных землетрясениях), он создает видимый след разлома.
Протяженность фронта вспарывания зависит от степени деформации в породах всего района. Вспарывание будет продолжаться до тех пор, пока оно не достигнет места, в котором породы не столь деформированы, чтобы разрыв мог продвигаться дальше. Тогда процесс вспарывания завершается.
Когда это произойдет, смежные крылья разлома окажутся (после отскока, показанного на рис. 3) в менее деформированном состоянии. В процессе вспарывания крылья разлома трутся друг о друга, так что некоторая энергия расходуется на трение и дробление породы. Происходит локальный разогрев поверхности разрыва. В то же самое время генерируются сейсмические волны: как в результате упругой отдачи контактирующих блоков у поверхности разрыва, так и в результате трения и дроблен™ пород.
Весь описанный процесс можно воспроизвести в школьной лаборатории или на кухне. Моделью упругой земной коры может служить густое желе, помещенное в мелкую формочку. Потяните формочку с желе в противоположные стороны, а затем сделайте на поверхности небольшой разрез. Разрыв распространится на всей поверхности желе, и два крыла модели будут упруго отскакивать обратно, пока вспарывание не закончится. В ходе распространения разрыва желе будет дрожать, так как по нему будут идти упругие волны. Точно так же излучаются сейсмические волны из многочисленных источников на плоскости разлома.
Можно ли как-нибудь проверить такое объяснение генезиса землетрясений, используя свойства сейсмических волн, записанных на сейсмограммах всего мира? Да, можно. Более того, записи волн дают нам сведения о движениях по разрывам, полностью скрытым в недрах Земли.
Для простоты рассмотрим только первые приходящие сейсмические волны, т. е. продольные, или Р-волны (см. гл. 2). Вспомним, что эти волны-просто импульсы сжатия и растяжения пород Земли. Таким образом, продольные волны обнаруживаются на поверхности либо как удары, толчки, либо как резкое растягивание, «дергание».
Предположим сначала, что источником зарегистрированных продольных волн является небольшой взрыв, произведенный в какой-то точке внутри Земли на некотором расстоянии от сейсмографа. Тогда первые продольные волны, которые возникнут, будут, подобно оболочке надуваемого воздушного шара, давить на внешнюю сферическую поверхность. Сейсмографы отметят эту продольную волну как удар снизу вверх из-под земли. Это движение вверх называют импульсом сжатия.
Совершенно иным будет распределение первых вступлений Р-волн, если эти волны порождаются подвижкой по разлому, как это показано на рис. 6. Не все первые вступления в проекции на сферу будут теперь импульсами сжатия. Не будет и беспорядочной картины сжатия и разрежения; напротив, в записях волн обнаружится простое и закономерное распределение разных импульсов по земной поверхности в зависимости от направления, по которому продольные волны распространяются от разрыва. Сейсмографы, расположенные в точках, от которых породы по разлому отодвигаются, запишут в первых вступлениях волн импульс разрежения. Сейсмографы, расположенные в точках, в направлении которых породы по разлому придвигаются, запишут толчки вверх, т. е. сжатие. В результате образуется особая картина, состоящая из четырех квадрантов с чередующимися сжатием и разрежением. Ниже (дополнение 2) приводится схема расположения на поверхности Земли первых вступлений продольных волн, излучаемых в результате подвижки по разлому типа простого сдвига в вертикальной плоскости при мелкофокусном землетрясении с глубины в несколько километров. Подобные, но не идентичные схемы можно построить для Р-волн, расходящихся от разломов других типов. Линии, разделяющие области с разными знаками первых вступлений Р-волн, соответствуют тем местам земной поверхности, где эти волны не вызывают никаких колебаний. Таким образом, одна из этих линий соответствует следу плоскости самого разрыва на поверхности.