Для землетрясений типично огромное количество тревожных сопутствующих явлений, которые могут существенно усилить панику и прирастить число жертв. Возможно, более обширно известным и лишне преувеличиваемым фактом является появление в земле трещинок, которые согласно неким описаниям всасывали людей, животных, дома и даже целые деревни. В этих описаниях есть толика правды, хотя фактический масштаб угрозы далековато не так велик.
Трещинкы в земле могут создаваться вдоль полосы разломов, что практически и вызывает землетрясение, но такие трещинкы встречаются редко, протяженность их обычно ограничена, и они изредка бывают сияющими. Открытые трещинкы, фигурирующие в рассказах о землетрясениях, возможно, представляют собой вторичные явления, следствия сдвигов в неуплотненных поверхностных осадках. Они нередко бывают связаны с погружением и оползанием пород, наблюдающимися в тех случаях, когда осадочные отложения утрачивают крепкость вследствие колебательных движений. Во время землетрясения 1964 г. на Аляске появилось несколько больших трещинок; после землетрясения 1811 г. в равнине Миссисипи было найдено огромное количество длинноватых трещинок шириной около 90 см и глубиной 3 м; во время землетрясения 1783 г. в Калабрии (Италия) образовалось большущее число трещинок, при этом некие из их достигали практически 70 м в глубину и сопровождались необъятными и разрушительными оползнями; трещинкы также были основной предпосылкой разрушений во время землетрясений в Порт-Ройале (Ямайка) в 1692 г. и в Пегу (Бирма) в 1930 г. Во всех этих случаях трещинкы развивались в массивных пластах неуплотненных поверхностных осадков. Это снова подчеркивает, что такие осадки не годятся для закладки фундамента построек в сейсмоопасных районах.
Вертикальные подвижки суши, поднятия либо опускания, по-видимому, обыкновенны при землетрясениях, но они изредка бывают довольно сильными, чтоб их можно было найти без проведения четкой съемки. Исключением является погружение низких участков, которое может сопровождаться моментальным затоплением. Самым значимым побочным эффектом землетрясения 1811 г. в равнине Миссисипи (Нью-Мадрид) стало пространное погружение и образование «затонувших земель». Было записанно вертикальное перемещение более чем на 6 м. Так как погрузившиеся участки размещались вдоль долин рек, они стремительно заполнились водой и образовалась целая серия вытянутых озер. Длина нового озера Сент-Франсис составила 64 км; озеро Рилфут, хотя и было еще короче, достигнуло в ширину 6,5 км. В то время как одни участки погружались, другие подымалиь либо наклонялись, и потому в неких местах реки текли назад. Как выяснилось, эти явления были вызваны крупномасштабным прогибанием земной коры, при этом погружению содействовало и оседание аллювия в речных равнинах под воздействием колебаний.
«Землетрясение страстной пятницы», происшедшее на Аляске 27 марта 1964 г., было одним из самых больших, когда-либо узнаваемых населению земли: его магнитуда составила около 8,5. Случись это землетрясение в более густонаселенном районе, оно стало бы одним из больших стихийных бедствий всех времен. Эпицентр головного землетрясения находился приблизительно на полпути меж городками Анкоридж и Валдиз. Значимые разрушения окутали площадь более 65 000 км2. Смещения земной коры были отмечены на больших расстояниях: у острова Кадьяк, размещенного практически в 800 км к юго-западу, участок дна Тихого океана неожиданным толчком переместился под континентальный массив. Даже в таком малонаселенном районе, как Аляска, погибло 100 человек и понесенные убытки превысили 300 млн. долл. Вокруг эпицентра в заливе Принс-Вильям были перерезаны шоссейные и стальные дороги, деревни или разрушены, или смыты циклопическими морскими волнами. Городкам Анкоридж и Валдиз, размещенным на расстоянии около 130 км и построенным на прибрежных равнинах, сложенных неуплотненными осадочными породами, был причинен суровый вред. В то же время шахты, жд туннели и нефтяные скважины, находившиеся относительно близко от эпицентра землетрясения, но заложенные в жестких породах, перетерпели малые разрушения.
Тернегейн-Хайтс — одно из низких плато в районе Анкориджа, где велось жилишиое строительство. Плато имеет высоту около 20 м над уровнем моря и с северо-западной стороны ограничено поднимающимися над морем утесами. Геология его очень ординарна: горизонтально-слоистые флювиогляциальные галечники мощностью от 1,5 до 6 м подстилаются озерными глинами и алевритами толщи Бутлеггер-Коув-Клей, которые залегают еще ниже уровня моря. Когда вышло землетрясение, колебания не причинили особенного вреда домам и приблизительно в течение минутки почва прочно держала их. Но землетрясение 1964 г. было особенно тем, что длилось практически 4 мин. За этот период времени вся толща гл;н и галечников пришла в движение и в направлении морских утесов
развился большой оползень. На неких участках он отодвинул воду от берега на 800 м. Сразу поверхность суши раскалывалась, проседала и разрывалась большими трещинками. 10-ки домов были разрушены, многие строения серьезно пострадали из-за появившихся в земле трещинок. Один свидетель говорил, что он, стоя на улице, лицезрел, как его свой дом стремительно отодвинулся от него, а соседский дом сполз в образовавшуюся гигантскую трещинку.
Превосходный оползень на плато Тернегейн-Хайтс, как и другие оползни в городке, объясняются наличием в толще Бутлеггер-Коув-Клей так именуемых «чувствительных» слоев. Ими являются глины, которые при неизменном содержании поровой воды, будучи разрыхленными, фактически теряют свою связность. Если отдельные зерна глины делятся водой, весь материал ведет себя, как жидкость. Длительной вибрации во время землетрясения 1964 г. было полностью довольно, чтоб эти глины утратили сопротивление сдвигу и сыграли роль смазки, по которой соскользнули вышележащие алевриты и галечники.
Самым обидным в катастрофе на плато Тернегейн-Хайтс будет то, что ее полностью можно было предсказать. До 1964 г. вокруг плато наблюдалось много маленьких старенькых оползней; спецы отлично знают, что галечники, залегающие на глинах, нередко оползают. Более того, понятно, что Анкоридж находится в активном сейсмическом поясе, где даже маленькие землетрясения вызывают подвижки на неуравновешенных склонах. «Чувствительность» глины просто найти при лабораторных опытах. В отчете Геологической службы США по району Анкоридж, размещенном в 1959 г., отмечались и очень низкая устойчивость толщи Бутлеггер-Коув-Клей, и возможность того, что тут в прошедшем уже были землетрясения. Не верится, что планировщики городка, инженеры и строители, отвечающие за сооружение загородных жилых массивов на плато Тернегейн-Хайтс, ничего не знали об этом отчете либо не направили на него внимания. Может быть, нельзя было предугадать драматические последствия этого оползня, но продолжать в таковой ситуации строй работы — дело непростительное.
Более приятное воздействие землетрясений на осадочные породы проявляется в уплотнении пористых, насыщенных влагой песков. Под действием колебаний происходит более малогабаритная упаковка зернышек песка, миниатюризируется место меж отдельными зернами, и выжатая из пор вода устремляется ввысь, завлекая за собой песчинки. В итоге песок разжижается и становится зыбким. Расположенный на берегу Японского моря город Ниигата построен на равнине, сложенной пористым, не очень плотным песком, который подвергся насыщенному разжижению во время землетрясения в июне 1964 г. Последствия были страшными. Строения тихо погружались в водянистые осадки; один домовладелец «потерял» нижний этаж дома: когда землетрясение закончилось и почва вновь обрела устойчивость, крыша портика над входной дверью его дома оказалась на уровне земной поверхности. Автомашины, находившиеся на стоянке, погрузились в землю, а зарытая ранее цистерна с нечистотами выплыла на поверхность.
Ь Совсем необыкновенные повреждения были нанесены нескольким многоквартирным домам. Так как Ниигата, как и вся Япония, находится в сейсмическом поясе, дома были построены так, чтоб выдержать колебания при землетрясениях. И вправду, строения не обвалились, но утратили равновесие на разжиженной почве и накренились либо опрокинулись. Один многоквартирный дом улегся на бок, при всем этом в его железобетонной конструкции не появилось ни одной трещинкы. Движение к земле было неспешным, так как песок еще сохранял значительную вязкость, и дама, оказавшаяся во время землетрясения на крыше дома, смогла благополучно соскользнуть вниз по наклонявшемуся зданию и сойти на землю.
Когда вода вырывается из разжижающегося песка, она может фонтанировать и выносить на поверхность струи грязищи. Во время землетрясения 1906 г. в Сан-Франциско выбросы воды достигали высоты 6 м. После того как эти струи иссякли, на их месте образовались конические воронки, окруженные маленькими горками песка и грязищи.
Еще одним побочным эффектом землетрясений являются сейши— волны, возникающие в итоге движений дна озер либо рек. Под их воздействием вода время от времени переливается через берега озер и дамбы плотин. Но, как понятно, суровый вред эти явления наносят изредка.
Частота колебаний неких сейсмических волн бывает таковой, что они становятся слышны человеку; животные же могут принимать звук в существенно более широком спектре. В разных описаниях звуки, сопровождающие землетрясение, сравниваются с сильным ветром, шумом скорого поезда, отдаленными орудийными раскатами и даже взрывами. Все это, может быть, гиперболизировано, потому что люди, переживающие землетрясение, обычно находятся в стрессовом состоянии, но полностью можно согласиться с тем, что землетрясение сопровождается звуками. Быстрее можно колебаться в том, что землетрясению сопутствуют вспышки света, о чем свидетельствуют рассказы неких свидетелей. Время от времени этот броский свет можно разъяснить разрядами молний либо маленькими замыканиями электроприборов. Но не исключена возможность, что некие из этих вспышек связаны с практически непонятным явлением скопления статического напряжения при движениях земной поверхности.
Одним из более разрушительных последствий землетрясения являются оползни. Колебания и сдвиги, обусловленные землетрясением, манят за собой временное уменьшение критичных углов, при которых склоны сохраняют свою устойчивость.
Более трагические последствия наблюдаются на неуплотненных осадках. Во время землетрясения 1971 г. в Калифорнии развился оползень в Сан-Фернандо, двигавшийся при уклоне наименее 2°, тогда как практически для всех типов осадков уклон в 10° обычно считается уже неопасным.
Большие оползни вызвало землетрясение 1920 г. в провинции Ганьсу на севере Китая. Провинция Ганьсу размещена в бассейне реки Хуанхэ, где/ преобладающим ландшафтом является очень изрезанное лёссовое плато, сложенное узким, нанесенным ветром, несцементированным алевритом с очень низким коэффициентом внутреннего сцепления. При колебании земной поверхности развились сотки оползней. Какой-то из них был таким большим, что сдвинул дорогу более чем на 800 м. Потрясает число жертв этой катастрофы. Многие фермеры жили тут в пещерных домах, вырытых в склонах лёссовых бугров. Лёсс был безупречным материалом для такового строительства, так как его можно обрабатывать вручную обыкновенными домашними инструментами и лёссовые потолки довольно отлично держатся над достаточно большенными комнатами. В итоге землетрясения и последовавших за ним оползней пещерные жилья были одномоментно разрушены и захоронили всех, кто в их находился. Число погибших составило 100 000 человек.
Во время известного землетрясения 1923 г. в Стране восходящего солнца оползень краснозема запрудил горную речку над заливом Сагами; появился грязевой поток глубиной 15 м, который пронесся вниз по равнине и увлек за собой в море дома, дорогу, жд станцию и поезд с 200 пассажирами. Спастись не удалось никому. Во время землетрясения 1783 г. в горах Калабрии (Италия) вышло оползание толщи глинистых отложений и почв с коренного массива гранитов. В итоге этого стихийного бедствия погибло 30 000 человек.
Все упомянутые оползни, вызванные землетрясениями, развивались в неуплотненных осадках. Даже по этим примерам можно судить, какую опасность таят внутри себя осадочные породы в сейсмических поясах. Ни планирование, ни инженерные планы не могут предупредить вероятной катастрофы. Выходом могло бы стать только совсем невозможное на практике мероприятие — эвакуация населения из всех районов сейсмических поясов, сложенных осадочными образованиями и имеющих уклоны рельефа.
Под воздействием сейсмических напряжений могут обвалиться и твердые породы. Землетрясение 1959 г. в Монгане (США) вызвало огромный обвал у озера Хебген. Осколки выветрелого и трещиноватого материала погребли кемпинг и перегородили равнину реки Мадисон, создав временное озеро.
Еще больше суровыми были оползни, вызванные землетрясением 1970 г. в Перу. Деньком 31 мая 1970 г. лавина из снега и льда обвалилась на лагерь чехословацких альпинистов, расположенный на горе Невадос-Уаскаран, одной из самых больших в Перуанских Андах, и унесла жизни 15 человек. Эта лавина была вызвана землетрясением, последствия которого в других районах Перу были еще более разрушительными. Эпицентр землетрясения находился на расстоянии 24 км от лагеря, под дном Тихого океана. Никаких признаков грядущего землетрясения не наблюдалось. Оно разразилось в один момент, и магнитуда его составила 7,7. Значимый вред был нанесен наиблежайшему к эпицентру городку Чимботе, построенному на прибрежной равнине. Одни участки земной поверхности покрылись обилием трещинок, другие погрузились ниже уровня грунтовых вод и доныне затоплены водой. Правда, многие современные бетонные строения сохранились, но практически все классические глинобитные дома были разрушены до основания. Человечьих жертв, к счастью, было мало: как начались толчки, люди выбежали на улицы, погибло только несколько человек.
Но в 50 км вглубь континента, в густонаселенной равнине Уай-лас, расположенной конкретно к западу от более больших гор, число погибших достигнуло ужасающей числа. Главный город этих мест Уарас находится в тесноватой равнине; дома в нем были в главном двух- и 3-этажные и теснились по обе стороны узеньких улиц. Хотя землетрясение тут было более слабеньким и продолжилось около 30 с, уже половины сих пор было довольно, чтоб обвалилась большая часть каменных построек. Не пощадила стихия и людей: исключительно в одном Уарасе погибло 10 000 человек — половина населения городка.
Вниз по равнине Уайлас на крутых склонах юных гор произошли 10-ки оползней. Обвалились склоны бессчетных аллювиальных и флювиогляциальных террас. Не считая того, землетрясение вызвало огромное количество снежных лавин, которые в свою очередь повлекли за собой более большие оползни и грязевые потоки. Два оползня блокировали реки и образовали небезопасные, неуравновешенные озера, существовавшие до того времени, пока не удалось прорыть траншеи в плотинах.
Более сильной была лавина, сформировавшаяся на крутой горе Невадос-Уаскаран. Практически у самой верхушки этой горы высотой 6558 м от снежного карниза оторвалась глыба длиной 800 м и обвалилась вниз по вертикальному западному склону. Пропархав около километра, она раздробилась, отчасти растаяла под действием теплоты трения, смешалась с миллионами тонн разрушенной породы и моренного обломочного материала и устремилась далее вниз по склону. Большущая масса обломочного материала текла как грязевой поток и на последующих 13 км пути спустилась по вертикали на 3 км. Она двигалась со скоростью до 400 км/ч, так стремительно, что местами скользила на воздушной подушке над кустиками и другой растительностью, не задевая их. Мчась по боковой равнине, лавина устремилась к главной равнине Уайлас. В месте их слияния находилась деревня Ранраирка, она была стопроцентно уничтожена. Скорость лавины была так велика, что каменные глыбы до 6 м в поперечнике, будучи подброшенными в воздух, падали уже в сотках метров сзади потока.
Один из языков лавины перевалил через гряду высотой около 150 м и устремился вниз на город Юнгай. Когда произошел 1-ый толчок землетрясения, наполовину разрушивший Юнгай, обитатели городка услышали и узрели, что высоко на горе Невадос-Уаскаран зарождается лавина. Они побежали, стараясь добраться до какой-нибудь возвышенности. Наиблежайшим к центру городка высочайшим местом оказался бугор, на котором находилось кладбище. Через 2 мин лавина достигнула городка. Она напоминала прибойную волну, передняя стенка которой из грязищи и обломков была выше практически всех построек городка. Люди продолжали бежать, но только 92 человека успели спастись на кладбищенском холмике, большая часть же погибло. Приводятся различные числа погребенных лавиной в городке Юнгай — от 10 000 до 20 000 человек.
В Перу не наблюдалось никаких предвестников землетрясения 1970 г. Население этой страны знает, что схожее стихийное бедствие может повториться. Трагедия 1970 г. послужила неплохим уроком, после которого были приняты некие предохранительные меры. Город Чимботе поновой отстроен; хотя он и остался на том же месте, где стоял ранее, но при застройке избегали низких участков со слабенькими грунтами. Уарас также отстроен, но его улицы стали более широкими; учитывалось, что огромное число жертв в этом городке было вызвано приемущественно очень густой застройкой. Деревню Ранраирка перенесли в другое место, где ей не грозят лавины. После того как в 1962 г. эта деревня была наполовину разрушена лавиной, ее вернули на прежнем месте. И только 2-ая страшная трагедия 1970 г. уверила население в том, что деревню тут строить нельзя. Размещение городка Юнгай, защищенного горной грядой от большинства лавинных оползней, кроме самых больших, признается неопасным, естественно, в той мере, как это может быть для хоть какого сейсмического горного района.
В прибрежных районах к одним из самых ужасных явлений, сопутствующих землетрясениям, относятся цунами. Цунами — японский термин, обозначающий необыкновенно крупную морскую волну, время от времени неверно именуемую «приливной». Происхождение цунами почти всегда сейсмическое, хотя их предпосылкой могут быть также подводные оползни либо извержения вулканов. Сейсмические цунами обычно появляются там, где в подводных разломах происходят значимые вертикальные перемещения. Разломы такового типа обширно всераспространены вдоль побережий Стране восходящего солнца, Алеутских островов и Южной Америки. Статистика указывает, что на восточном побережье острова Хонсю в Стране восходящего солнца каждые 10 лет следует ждать цунами, которые принесут разрушения местного масштаба. Горизонтальные сбросовые движения, такие как сдвиг вдоль Калифорнийского побережья, не вызывают цунами, что позволяет считать этот район достаточно неопасным.
В открытом океане цунами имеют малозначительную амплитуду и очень огромную длину волн. При всем этом волны следуют одна за другой через промежутки времени от 5 мин до 1 ч, перемещаясь со скоростью около 640 км/ч. Но так как скорость волн пропорциональна глубине, в прибрежных районах скорость миниатюризируется, а высота волн возрастает; накатываясь на сушу, они могут вздыматься на 30 м над обычным уровнем моря. Самые разрушительные из всех узнаваемых цунами обвалились на густонаселенное побережье Бенгальского залива на севере Индии в 1876 г. При всем этом погибло около 200 000 человек.
20 лет спустя самые сильные из когда-либо наблюдавшихся в Стране восходящего солнца цунами отмечались в сейсмическом районе на побережье Санрюкю на севере Хонсю. Эпицентр землетрясения размещался в открытом море на расстоянии около 150 км от берега, и слабенькие толчки, ощущавшиеся на суше, особенной волнения не вызвали. Рыбаки, находившиеся в районе эпицентра, не увидели цунами из-за малой амплитуды волны над глубоководьем. Но когда они возвратились в порт, их очам стала картина ужасных разрушений. Целые деревни сравнялись с землей; многие тыщи людей смыло волной, так как лето было в разгаре и все пляжи были переполнены. По средним подсчетам погибло более 27 000 человек. В марте 1933 г. на тот же самый район снова обвалилась волна цунами. Сейчас погибло 3000 человек. В обоих случаях наибольшая высота волн, более 24 м, наблюдалась в верховьях узеньких морских заливов, где разбег волны ограничен. К несчастью, конкретно в этих местах было огромное количество рыбацких деревушек.
Цунами владеют большой разрушительной силой: дома на берегу могут быть просто раздавлены одним только весом воды. Разрушительный эффект растет, если с массой воды на сберегал выбрасываются разные осколки, лодки и т. п. При цунами может вздыматься и земная повехность из-за роста давления грунтовых вод. В 1835 г., когда на город Консепсьон в Чили обвалилась 3-я волна цунами, гребень ее подымался всего на 9 м. Но отступление волны вызвало очень сильные разрушения, многие постройки были унесены в открытое море. Первого апреля 1946 г. цунами, возникшие у Алеутских островов, дошли до городка Хило на Гавайях. После чуть приметного поднятия уровня моря вода высвободила приливно-отливную полосу. Многие люди вышли на только-только рожденный «пляж». Но делать этого не следовало: скоро показался гребень новейшей волны высотой 3,5 м, мчавшейся к берегу со скоростью более 30 км/ч. За этой волной море было практически размеренным. Но потом одна за другой на сберегал обвалились восемь волн. Высота их гребней в узеньких заливах превосходила 15 м.
При цунами 1946 г. в Хило погибло 159 человек. Это принудило сделать в Тихом океане систему оповещения о цунами (Pacific Tsunami Warning System — PTWS). Система PTWS представляет собой сеть коммуникаций, охватывающую все выходящие к Тихому океану страны; ее задачка — преждевременное предупреждение о приближении цунами. Естественно, эта система не успевает предупредить о цунами районы очень близкие к эпицентрам землетрясений. Но в ряде всевозможных случаев она может оказать существенную помощь. К примеру, от Стране восходящего солнца до Гавайских островов цунами доходят за 10 ч, и своевременное сообщение об их зарождении и направлении движения имеет принципиальное значение.
Неувязка состоит в том, чтоб установить, какой разрушительной силой будут владеть цунами по достижении определенного побережья, и решить, следует ли организовать массовую эвакуацию, рискуя объявить неверную тревогу, либо нужно просто приготовиться к встрече с маленький волной. Самые сильные цунами наблюдаются в направлении движений морского дна. При наименее сильных цунами степень разрушений находится в зависимости от формы береговой полосы в данном районе.
Сходу после землетрясения 1964 г. на Аляске в город Кресент-Сити (северная Калифорния) было послано предупреждение о цунами. Многие обитатели успели покинуть побережье до прихода волн. Но после того как прошли две относительно маленькие волны, некие люди, успокоившись, возвратились. Они были унесены в море более большими — третьей и четвертой — волнами. Время от времени оповещение может привести к совсем внезапным результатам. В один прекрасный момент телевизионные программки городка Сан-Франциско предупредили о приближении цунами. Итог оказался оборотным: тыщи людей устремились на сберегал моря в округах Сан-Франциско, чтоб «посмотреть на волны». Выручило их только то, что волны сейчас, к счастью, оказались маленькими.
Результаты недавнешних исследовательских работ цунами в Тихом океане проявили, что те же самые силы, которые вызывают возникновение морских волн, приводят к появлению атмосферных нарушений. Выяснилось также, что звуковые волны, которые можно найти с помощью устройств, распространяются резвее, чем цунами. Сейсмические воздушные волны в 1964 г. достигнули Кресент-Сити на два с половиной часа ранее цунами. Нужно надежды, что эти воздушные волны можно будет использовать для предупреждения о цунами. Сигналами предупреждения, по-видимому, могли бы стать также нарушения в ионосфере и в поведении отраженных радиоволн.
Но не считая преждевременного оповещения о приближении волны еще не достаточно что можно сделать, чтоб предупредить разрушительные последствия цунами. После 1946 г., когда город Хило отстраивался поновой, на неких участках береговой полосы строения не строили. Было признано, что жить в деревнях, расположенных в верховьях неких узеньких морских заливов, небезопасно. Но возможность возникновения цунами на хорошей половине побережья Тихого океана не устраняется, и эту опасность следует принимать как неотъемлемую часть жизни местного населения.