Один из примеров, касающихся предсказания землетрясений и возможного их возбуждения при изменении уровня грунтовых вод,-недавняя серия землетрясений, возникших около города Оровилл в северо-восточной части штата Калифорния. Главный толчок этой серии, происшедший 1 августа 1975 г. в 1 ч 20 мин пополудни, не вызвал крупных разрушений ни в Оровилле, ни в прилегающих пунктах, но он привлек к себе большой интерес, так как возник всего лишь в 10 км к юго-западу от Оровильской плотины (рис. 3). Эта крупнейшая в Северной Америке земляная плотина, расположенная у западных предгорьев Сьерра-Невады, имеет высоту 236 м; емкость водохранилища составляет 4365 млн. м3. Наполнение резервуара началось в ноябре 1967 г. и было завершено в сентябре 1968 г.
Район характеризовался низкой сейсмичностью, но обычно каждый год в радиусе 50 км от участка строительства происходило несколько слабых .землетрясений. За 25 лет до начала строительства, 8 февраля 1940 г., было отмечено землетрясение с магнитудой 5,7, очаг которого располагался примерно в 50 км к северу от Оровилла. Землетрясение не вызвало никаких разрушений и почти не привлекло внимания. Тем не менее перед строительством здесь большой плотины в 1963 г. в километре севернее этого участка были установлены сейсмографы, чтобы следить за фоновой сейсмичностью. Приборы не отметили никакого изменения низкого уровня сейсмической активности в радиусе 30 км от водохранилища ни во время строительства, ни в период
наполнения, ни после того, как вода достигла наивысшего уровня с 1969 г. до начала 1975 г.
28 июня 1975 г. юго-западнее Оровильского водохранилища было отмечено несколько слабых толчков. Конечно, никто не знал, форшоки ли это более крупного землетрясения или просто рой землетрясений малой магнитуды, достаточно обычных для многих районов Калифорнии. Тем не менее было установлено несколько дополнительных портативных сейсмостанций, чтобы лучше проследить за положением очагов землетрясений. В течение июля примерно в одном и том же месте было зарегистрировано около 20 слабых толчков, наибольший из которых имел магнитуду 4,7. К концу июля стало казаться, что сейсмическая активность упала.
Однако ранним утром 1 августа подземные толчки включили систему сейсмической тревоги Сейсмологической станции Калифорнийского университета, а сейсмограммы показали, что около Оровилла произошло землетрясение с магнитудой 4,7. Позднее в то же утро, в 6 ч 30 мин, поблизости было отмечено еще одно небольшое землетрясение.
Здесь, наверное, уместно рассказать, как все это коснулось лично меня. Поскольку я был членом консультативного совета по анализу сейсмической опасности при Калифорнийском управлении водных ресурсов (которому принадлежала плотина), мне пришлось внимательно наблюдать за этой серией землетрясений. Оживление сейсмической активности утром 1 августа побудило меня позвонить профессору Калифорнийского технологического института Г. Хаузнеру, который был председателем нашего консультативного совета. Я сказал ему, что землетрясения возобновились и есть хотя и малая, но вполне определенная вероятность более крупного толчка, и предложил ему связаться по этому поводу с Управлением. Он сделал это, и инженеры, ответственные за работу различных участков плотины, провели специальную проверку самой плотины, ее оборудования и приборов.
Как раз во время этой проверки, вскоре после полудня 1 августа, произошло главное землетрясение этой серии, имевшее магнитуду 5,7. Таким образом, данное землетрясение было в каком-то смысле предсказано. Прогноз был основан на личном предчувствии, на ощущении необычности характера местных слабых землетрясений, что могло свидетельствовать о них как о форшоках более сильного толчка. Этот пример показывает, что при некоторых особо благоприятных условиях успех в практическом прогнозе все-таки возможен. Одно из таких условий — наличие форшоков (которые бывают не всегда). По причинам научного, технического и социального характера необходимым для успешного прогноза условием является то, чтобы какой-то осведомленный человек внимательно и постоянно следил за изменением местных условий и был способен анализировать эти изменения.
Ущерб, причиненный этим землетрясением в плейстосейсто-вой области, был небольшим. Обрушилось несколько кирпичных дымовых труб, и на улицы Оровилла рухнуло несколько плохо сложенных каменных парапетов. По модифицированной шкале Меркалли интенсивность землетрясения в городе была оценена в VII баллов. На плотине большинство приборов, установленных на несколько лет раньше как раз для такого случая, записали колебания грунта очень хорошо. Они показали, что на саму плотину сотрясения не повлияли. Установленные на ней акселерометры отметили, что максимальное ускорение было горизонтальным и имело величину около 0,15$.
Многочисленные толчки, гипоцентры которых были с большой точностью определены при помощи портативных приборов, оказались приурочены к некоторой зоне, которая имела наклон около 60° к западу в сторону долины. Глубина очагов колебалась от 12 км на западе почти до дневной поверхности на востоке (рис. 4). Направления первых продольных волн, записанных при главном толчке и афтершоках, совпадали с направлением сбросовой подвижки по разлому север-северо-западного простирания, по которому Сьерра-Невада перемещается вверх относительно Грейт-Вэлли-Большой долины Калифорнии.
Если продолжить плоскость этого разлома, она должна пересечь дневную поверхность к югу от плотины. Представьте же себе то возбуждение, которое испытали мы, когда день или два спустя стало известно, что геологи обнаружили линию трещин, открывшихся в грунте приблизительно там, где мы указали это пересечение. Через обнаруженную линию трещин были затем в нескольких местах пройдены траншеи, и они подтвердили, что трещины являются поверхностным выражением существовавшей и раньше зоны разлома. В большинстве траншей была найдена глинка трения, а смещения почвенного слоя и коренных пород, замеренные по бортам траншей, показали, что вертикальные подвижки сбросового характера происходили за последние! 10 тысяч лет несколько раз, причем величина каждого смещения (составляла несколько сантиметров. Проведенная затем съемка (Показала, что общая длина зоны нарушений на задернованной поверхности грунта составляет около 5 км.
После этого роя землетрясений начались рассуждения о том, был ли он связан с присутствием водохранилища. Определенный ответ на такой вопрос мы никогда не получим, так как прямых данных нет, а имеются только противоречивые косвенные соображения. Довод против возможного влияния водохранилища состоит в том, что слабые и умеренные землетрясения- не новость для предгорьев Сьерра-Невады, а геологическая карта рай
она показывает, что линия трещин, возникших при данном землетрясении, может быть соединена с обширной системой разломов, проходящих к югу от Оровилла. Геоморфологические признаки, обнаруженные вдоль зоны образования трещин, свидетельствуют о том, что резкие смещения, вероятно, происходили здесь и раньше в течение последних тысячелетий, поскольку к этой зоне приурочены заболоченные участки, родники и небольшие изменения высоты рельефа.
Еще один аргумент против влияния водохранилища состоит в том, что фокус главного толчка находится достаточно глубоко в земной коре и удален от озера Оровилл на 15 км. Как могло водохранилище повлиять на такой далекий участок? Даже область развития афтершоков ограничена зоной, которая пересекает земную поверхность южнее самого водохранилища.
Более определенные, но все же косвенные данные получены при измерениях частоты повторения форшоков и афтершоков. Повторяемость землетрясений с магнитудой выше некоторой величины описывается в соответствующих зависимостях (см. приложение Ж) коэффициентом Ъ. В большинстве районов величина Ъ меняется от 0,7 до 1,0; в северной Калифорнии среднее значение Ъ, вычисленное за несколько десятилетий, составляет около 0,8. Ранее было подсчитано, что для серий сейсмических толчков, вызванных влиянием водохранилищ Кариба и Койна (см. предыдущий раздел), значения Ъ были выше, чем соответствующие региональные величины. Однако для Оровильских афтершоков величина Ъ оказалась равна 0,6, т.е. меньше, чем значение для данного региона в целом.
Главный же довод в пользу воздействия Оровильского водохранилища-это просто его присутствие в близком районе. Несомненно, оно вызвало импульс давления, воздействовавший на воду, которая находится в породах земной коры. Возможно, что по мере того, как в результате водопроницаемости горных пород этот импульс распространялся в земной коре, он достиг ослабленной зоны уже существовавшего разлома. Хотя сила импульса в ходе его распространения уменьшалась, она могла оказаться достаточной для приоткрывания микротрещин, что и позволило осуществиться подвижке по разлому; в таком случае дело обстояло так, как с той соломинкой, которая сломала хребет верблюду.