Интенсивность сотрясений

Землетрясение в южной Италии в декабре 1857 г. было столь разрушительным, что местные коммуникации были нарушены и прошла почти неделя, прежде чем известие о его размерах до­стигло областей за пределами Неаполитанского королевства. Сразу же после этого Роберт Маллет обратился в Лондоне к Ко­ролевскому обществу с просьбой о разрешении на поездку, и в феврале 1858 г. ему удалось прибыть в Неаполитанское коро­левство. Здесь он провел два месяца, выполняя первое научное полевое исследование, глубокое и всестороннее, эффектов силь­нейшего землетрясения.

В методы Маллета входило детальное картирование и систе­матизация сведений об ощущениях людей при землетрясении, о разрушении зданий и нарушениях земной поверхности. Таким путем он стремился измерить силу и распределение колебаний грунта. Соединяя на карте линиями места с одинаковой степенью разрушений, или с одинаковой интенсивностью сотрясений (он называл их изосейсмальными линиями, теперь такие линии назы­вают изосейстами), он определил эпицентр землетрясения и, сле­довательно, установил положение источника сейсмических волн. Кроме того, характер расположения изосейст позволил Маллету судить о том, как уменьшается воздействие сотрясений с рас­стоянием, и оценить относительные размеры землетрясения.

В течение многих десятилетий после работ Маллета сейсмо­логи использовали интенсивность сотрясений как самую распро­страненную меру величины землетрясения. Интенсивность опре­деляется по степени повреждения искусственных сооружений, по нарушению поверхности грунта и характеру реакции животных на сотрясения (и, конечно, по ощущениям людей-Ред.). Первая современная шкала интенсивности была разработана де Росси в Италии и Форелем в Швейцарии в 1880-х годах. Эта шкала, ко­торая все еще иногда используется при описании землетрясений, состоит из десяти градаций (баллов): от I до X. (Опубликованные данные об интенсивности Сан-Францисского землетрясения 1906 г. основаны на этой шкале.) Более совершенная шкала, 12-балльная, была разработана в 1902 г. итальянскими сейсмоло­гом и вулканологом Меркалли. Один из вариантов этой шкалы, известный как стандартная модифицированная шкала интенсив­ности Меркалли, приведен в приложении В. Он разработан X. О. Вудом и Ф. Нойманном (Ньюманом) в применении к осо­бенностям построек, характерным для Калифорнии (и для боль­шей части США вообще). На рис. 1 дается пример того, как ука­занная шкала была использована для изучения колебаний прц Нью-Мадридском землетрясении 16 декабря 1811 г.

Воспользовавшись описаниями, приведенными в приложении В, житель любого района, в котором характер построек и со­циальные условия близки к калифорнийским, может сам оценить силу местного землетрясения в баллах этой шкалы*). Предполо­жим, например, что землетрясение ощущалось всеми, большин­ство людей было напугано, многие выбежали из домов. Предпо­ложим также, что была сдвинута с места тяжелая мебель (скажем, холодильники, большие телевизоры, диваны^ обвалива­лась штукатурка и были повреждены некоторые дымоходы. Тог­да это соответствует VI баллам по модифицированной шкале Меркалли. В других странах разработаны и широко используют­ся иные шкалы интенсивности. В частности, свои шкалы имеются в Японии и в Советском Союзе**), где условия существенно от­личаются от условий в Калифорнии.

Оценка интенсивности землетрясения по описательной шкале основана не на измерениях колебаний грунта с помощью каких-либо инструментов, а на непосредственных наблюдениях воздей­ствия землетрясения в плейстосейстовой зоне. Описательная

шкала и сейчас сохраняет свое значение, так как, во-первых, во многих сейсмичных районах пока нет сейсмографов для измере­ния сильных движений и, во-вторых, длительная история земле­трясений в сейсмоактивных районах составлена именно из таких описаний. Однако в использовании этого метода есть одна слож­ность, влияющая на точность оценки интенсивности: в каждом городе и каждой деревне часто указывают балл, отражающий наибольшую интенсивность, тем самым завышая общий местный эффект землетрясения. Особенно трудно разобраться в вопросе об оползнях, вызванных землетрясением. По модифицированной шкале Меркалли образование оползней отвечает X баллам. Но факт заключается в том, что оползни-обычное явление для мно­гих, даже асейсмичных районов, и известно, что совсем малое сейсмическое сотрясение может послужить толчком для развития крупного оползня.

Когда в наше время после землетрясения проводится обсле­дование пострадавшего района, среди жителей распространяется вопросник, составленный в соответствии со шкалой интенсивно­сти (см. приложение В). На основе полученных ответов строятся карты типа той, которая показана на рис. 1. На них области раз­личной интенсивности разделяются линиями изосейст. Такие карты дают грубые, но тем не менее важные сведения о характе-

/-дюнные пески; 2-аллювий, насыпной грунт, ил; 3-морская терраса: сыпучие пески, глины, 4-морские осадочные породы: пески, алевриты, глины; 5-Францисканский ком­плекс: песчаники, глинистые и кремнистые сланцы, конгломераты; метаморфические и вул­канические породы; 6-ультраосновные интрузивные породы ре колебаний грунта на разных расстояниях от очага землетрясе­ния; кроме того, они отражают влияние подстилающих слоев горных пород и поверхностных грунтов на интенсивность сотря­сений. Часто упоминают о связи, обнаруженной между типами горных пород в районе Сан-Франциско и интенсивностью земле­трясения 1906 г. На рис. 2 можно проследить зависимость между силой сотрясений и размером ущерба, с одной стороны (верхняя часть рисунка), и горно-геологическими и грунтовыми условия­ми — с другой (нижняя часть рисунка). Ясно, что районы развит™ твердых пород, слагающих холмы (Kjf), соответствуют слабой степени повреждения построек (многие дымовые трубы не упа­ли), тогда как в районах рыхлых наносов (Qal) по побережью за­лива Сан-Франциско отмечена высокая интенсивность.