Около полудня 1 сентября 1923 г. пригородный поезд шел из Токио в Иокогаму. Внезапно состав начал крениться то в одну, то в другую сторону, и произошла экстренная остановка. Выглянув из окон вагонов, пассажиры с ужасом увидели, как разрушается железнодорожное полотно и разверзается земля. С домов срывались черепица и даже целые крыши, а одно из четырехэтажных бетонных зданий вмиг превратилось в облако пыли. Это было землетрясение.

Глагол «трястись» абсолютно точно описывает происходящее с земной поверхностью: она вздымается, колеблется, вибрирует и даже раскалывается. Эти движения продолжаются несколько секунд, самое большее несколько минут, но тем не менее они могут повлечь за собой катастрофические последствия. Сила землетрясений бывает очень разной. Иногда это слабые колебания, которые беспокоят людей и раскачивают лампы, но не способны нанести какой-либо ущерб конструкциям зданий. Колебания могут быть даже настолько малыми, что их можно определить лишь при помощи приборов; подобные явления наблюдаются каждые несколько минут в различных частях земного шара.

Районы, где сотрясения земной коры особенно часты, называют поясами землетрясений. Один из крупнейших поясов протягивается по периметру Тихого океана, другой прослеживается через Центральную Азию до Средиземного моря. За пределами этих и других, меньших по размеру, поясов вероятность сильного землетрясения невелика. Великобританию, например, можно считать безопасным районом. Но в пределах самих поясов землетрясение может произойти практически в любой момент и в любом месте. Если подвергшийся его воздействию район — безлюдная пустыня или горная местность, последствия бывают незначительными. Даже сильное землетрясение на безлюдных просторах скорее всего останется лишь научным фактом, а в городском районе оно может повлечь за собой ужасающие разрушения. Токио, Лиссабон, Скопье (Скопле), Гватемала, Манагуа, Сан-Франциско и другие города были в свое время практически стерты землетрясениями с лица Земли.

Строго говоря, землетрясения представляют собой движения земной поверхности, вызванные воздействием ударных волн. Геологические силы, действующие в недрах Земли, настолько огромны, что могут, хотя и очень медленно, двигать целые континенты. При плавном движении постепенно нарастают напряжения в породах, образующих земную кору. Эти напряжения могут расти до тех пор, пока не превысят сопротивление самих пород; тогда пласты горных пород разрушаются и резко смещаются, а напряжение ослабевает. Смещение может составить всего лишь несколько десятков сантиметров, но энергия, выделяющаяся при перемещении миллиардов тонн породы даже на малое расстояние, огромна. Эту энергию и рассеивают ударные волны, вызывающие колебания земных слоев.

Но движение горных пород и ударные волны не являются единственными признаками землетрясений. Фактическое смещение породы, вызывающее землетрясение, редко можно наблюдать на земной поверхности. Обычно смещение полностью скрыто под землей, часто на глубине в несколько километров. В этом случае сотрясение земной поверхности влечет за собой множество последствий. В городских районах здания вибрируют настолько сильно, что распадаются на части. При этом часто возникают пожары, так как разрушаются газовые магистрали и происходят короткие замыкания в электрических цепях. Если и водопроводная сеть оказывается поврежденной, город может сгореть, и предотвратить это почти невозможно.

Рыхлые осадочные горные породы при землетрясениях обычно оползают и оседают, в них появляются крупные трещины. В холмистой местности оползни, вызванные землетрясениями, в свою очередь могут привести к значительным разрушениям. В прибрежных районах опасность представляет еще одно последствие землетрясений — гигантские волны, известные под названием «цунами». Они могут пересекать моря и океаны, проноситься над пострадавшими от землетрясения городами, все сокрушая на своем пути.

У юго-восточной оконечности острова Ямайка, где возвышаются Голубые горы, есть большая защищенная бухта. В нее вдается длинная песчаная коса Палисейдоус. За этой косой располагается прекрасная естественная гавань — Кингстон-Харбор, на берегу которой вырос город Кингстон — столица и главный порт Ямайки. Но порт не всегда находился в Кингстоне. Более ранним поселением был Порт-Ройал, который располагался как раз на конце косы Палисейдоус, протянувшейся па 13 км. Здесь была прекрасная гавань, значение которой особенно возросло в XVII веке. Порт-Ройал стал центром пиратского мира в Карибском море, его называли столицей Генри Моргана по имени знаменитого пирата. Хотя Порт-Ройал был построен на песке и гравии, там были два хорошо укрепленных форта, церковь, магазины и склады. Многие здания были деревянными и теснились на берегу гавани. Город был торговым центром огромного района, и жизнь там кипела.

Но всему этому пришел конец. Незадолго до полудня 7 июня 1692 г. на Порт-Ройал обрушилось землетрясение. По рассказам современников, вздымалась и «разбухала» земля, качались и разрушались дома, сначала зазвенели, а потом замолкли колокола церкви Святого Павла, поскольку обрушилась колокольня, превращались в груды обломков кирпичные здания. Огромные трещины разверзались и смыкались в земле; песок и гравий, на которых был построен город, погружались в море; две трети города скрылось под водой. В гавани вздымались огромные волны; многие корабли перевернулись, некоторые были выброшены на берег, и командам удалось спастись. Самая большая волна образовалась при отступлении моря из гавани, но вскоре, вернувшись назад, она с грохотом обрушилась на город и накрыла его в одно мгновение. За три минуты погибло 2000 человек, и Порт-Ройал исчез навсегда. Теперь на его месте расположена рыбацкая деревушка.

Фокус землетрясения в Порт-Ройале, т. е. источник, из которого исходили ударные волны, неизвестен. Возможно, он находился на расстоянии нескольких километров от города. Многие постройки разрушились из-за колебаний земной поверхности. Вследствие этих колебаний возникли также большие волны в гавани. Но главной причиной столь сильных разрушений в Порт-Ройале были слабые фундаменты. Песок и гравий на косе Палисейдоус — это рыхлые и неуплотненные образования. Кроме того, некоторые здания были построены на мелко заложенном фундаменте. В результате сильных колебаний грунта здания утратили устойчивость и просто опрокинулись в море. Огромные трещины, которые пересекали город и поглощали спасавшихся бегством жителей, возникли в результате обрушения песка в море. Колебания такой песчаной отмели, как Палисейдоус, напоминают утрамбовку в банке сахарного песка: рыхлые частицы перемещаются вниз при малейшем уклоне. Результат землетрясения 1692 г. был именно таков: произошло массовое оползание песка, вследствие чего город скрылся под водами гавани. Если бы Порт-Ройал был построен на возвышенном каменном мысу, он, возможно, пострадал бы от землетрясения, но вряд ли был разрушен полностью.

 

Сейсмические волны и движения земной поверхности

Наибольшие разрушения при землетрясениях вызываются колебаниями земной поверхности под воздействием самих ударных волн. Различают четыре типа сейсмических волн, распространяющихся с разной скоростью; каждый из типов имеет свои характерные особенности. Прежде всего следует назвать два типа волн, которые очень быстро распространяются в горных породах. Это — первичные продольные сейсмические волны (Р-волны), отражающие деформации сжатия (так сближаются, например, вагоны поезда при переводе стрелки), и вторичные поперечные сейсмические волны (5-волны), которые связаны с деформациями сдвига (как в закручивающейся скакалке). В большинстве случаев амплитуда обоих типов волн настолько мала, что они могут быть обнаружены только при помощи сейсмографов.

Скорость волн фактически зависит от типа породы, в которой они распространяются; обычно Р-волны перемещаются со скоростью около 7,5 км/с, это в 2 раза быстрее скорости «S-волн. Поэтому расстояние до источника, или фокуса, землетрясения может быть определено по разности во времени приема этих волн сейсмографами. С гораздо более низкой скоростью распространяются так называемые поверхностные волны. Они движутся примерно в 2 раза медленнее, чем S-волны, но отличаются наибольшей амплитудой. Поверхностные волны и вызывают самые сильные разрушения, сотрясая земную поверхность.

Хотя землетрясения часто описывают как мгновенные события, что вполне справедливо в масштабе геохронологической шкалы, они продолжаются в течение измеримого интервала времени. Обычно поверхностные движения не длятся и одной минуты: в 1906 г. в Сан-Франциско землетрясение продолжалось около 40 с. Однако продолжительность великого землетрясения на Аляске в 1964 г. была в 5 раз больше. Затем перечисленные типы волн затухают, а на смену им приходят афтершоки — дополнительные импульсы волнового движения, вызванные дальнейшими подвижками пород в точке первоначального нарушения их целостности или вблизи ее. Афтершоки могут продолжаться в течение многих дней; нередко они бывают достаточно сильными, но иногда настолько слабыми, что определяются только при помощи приборов. В течение суток после землетрясения на Аляске в 1964 г. было зарегистрировано 28 афтершоков, 10 из которых были достаточно ощутимыми. Из-за афтершоков очистительные работы после землетрясения становятся опасными и бесполезными.

Очевидцы землетрясений в своих рассказах обычно приукрашивают и преувеличивают их драматическую природу. В действительности сейсмические волны обычно ощущаются лишь как сильные, интенсивные движения земной поверхности. Тем не менее иногда наблюдаются земные волны в буквальном смысле слова: волны движутся по земле, как по озеру. Некоторые рассказы об этом явлении можно считать вполне достоверными. При калифорнийском землетрясении 1906 г. в отдельных местах отмечались земные волны высотой до 1 м, было зафиксировано также распространение волн еысотой около 30 см и длиной 18 м. Волны гораздо меньшей длины (2–3,5 м) наблюдались при землетрясении в долине Ганга (Индия) в 1934 г. В той же стране ассамское землетрясение 1897 г. вызвало волны, распространявшиеся со скоростью «быстрее ходьбы человека, но медленнее его бега».

Интенсивность землетрясения либо измеряется в баллах, либо выражается его магнитудой. Магнитуда землетрясения обычно измеряется по шкале Рихтера, названной так в честь ее создателя. Рихтер определил магнитуду как число, пропорциональное логарифму амплитуды (выраженной в микрометрах) наиболее крупной волны, зарегистрированной стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра, т. е. от проекции на земную поверхность фокуса (или источника) землетрясения. Магнитуда может изменяться от 1 до 9. Если магнитуда равна, например, 5, то это значит, что энергия данного землетрясения в 10 раз превышает энергию, высвободившуюся при землетрясении, имеющем магнитуду 4.

Сила землетрясения в баллах отражает качественную меру его воздействия на любую конкретную точку. Она регистрируется по видоизмененной шкале Меркалли, деления которой основаны на оценке наблюдаемых движений тех или иных предметов и степени разрушения. Баллы отмечаются цифрами от I до XII (цифры римские, чтобы не было путаницы с магнитудой). С удалением от эпицентра сила землетрясения уменьшается. Сила VII баллов будет характерна для участка, прилегающего к эпицентру землетрясения, имеющего магнитуду 5. Такое землетрясение может повлечь за собой сильные разрушения зданий, но правильно сконструированные антисейсмические постройки должны выдержать эти толчки. Крупными считаются землетрясения, магнитуды которых равны 5–6 и более; обширные разрушения соответствуют IX баллам. Самые сильные землетрясения, как, например, землетрясение 1906 г. в Сан-Франциско, магнитуда которого составляла 8,3, вызывают почти полные разрушения и оцениваются в XI–XII баллов.

Сейсмические волны, как и волны всех других типов, могут затухать или усиливаться либо даже резонировать в зависимости от того, через какие горные породы они проходят. Таким образом, разрушительная сила землетрясения зависит не только от его магнитуды, но и от местных геологических условий. Наиболее четкое различие в этом отношении наблюдается между коренными породами и неуплотненными осадками. Последние нисколько не смягчают колебаний при землетрясении, и потому они наименее пригодны для заложения фундаментов.

Землетрясение 1967 г. в столице Венесуэлы Каракасе, имевшее магнитуду 6,5, не было особенно сильным, но оно разрушило четыре высотных здания, и число погибших составило 200 человек. Все эти здания стояли на аллювии; при усилении сейсмических колебаний рыхлые осадки утратили связность. Кроме того, частота волны в аллювии совпала с естественной частотой колебания зданий, и возникший резонанс полностью разрушил эти постройки. Явление иного порядка имело место во время гораздо более сильного землетрясения, потрясшего в 1952 г. южную Калифорнию. В зоне разрушений оказался Хрустальный грот, который осматривала в этот момент группа туристов. Люди ничего не почувствовали, поскольку их окружал плотный известняк.

Такие различия в геологическом строении имеют очень большое значение при изучении сейсмических зон, особенно при оценке разнообразных побочных эффектов, вызываемых колебаниями грунтов во время землетрясения.

 

Разломы и землетрясения

Уже давно замечено, что землетрясения тесно связаны с разломами. В начале нынешного века была выдвинута гипотеза, согласно которой разломы являются следствием землетрясений. Она основывалась на непосредственном наблюдении сбросовых нарушений на поверхности Земли. Однако систематическое изучение более крупных и глубоко расположенных разломов показало, что справедлива как раз обратная зависимость. Во многих частях земной коры действуют ориентированные силы, вызывающие медленную упругую деформацию пород. Эти напряжения постепенно нарастают и в конце концов превышают тот предел, который породы могут выдержать. Пласты пород разрушаются, и происходит их смещение вдоль трещины, что продолжается до тех пор, пока напряжение значительно не уменьшится или не исчезнет совсем. Вследствие этих внезапных движений и выделения энергии возникают ударные волны, вызывающие землетрясение. Такое объяснение землетрясений получило название теории упругого восстановления. Афтершоки, сопровождающие землетрясение и обычно регистрируемые не там, где произошел главный толчок, вызваны переносом деформации на прилегающие массы горных пород. Каждое движение приводит к новым подвижкам, пока не прекратится действие сил, являющихся причиной деформации.

О медленном нарастании деформации в породах свидетельствует также постепенное движение блоков земной коры вдоль разломов, не зависящее от внезапных разрывов и землетрясений. Во время знаменитого землетрясения^ 1906^г. в Сан-Франциско дно Тихого океана продвинулось примерно на^_6|м к| северу относительно Американского континента. Но в течение предыдущих 50 лет здесь уже осуществлялось перемещение бе^о всяких землетрясений, составившее в целом более половины этого расстояния. Движение все еще продолжается; здания и тротуары в Холлп-стере, расположенном в более южной части Калифорнии, фактически медленно расходятся в стороны.

На глубине около 5 км давление и температура настолько высоки, что породы не разрушгются, а подвергаются пластической деформации. Однако при просачивании воды трение вдоль трещин уменьшается и становятся юзможными внезапные подвижки. Приток воды приводит к тому, что трещины в породе расширяются с увеличением напряжения. Это объяснение получило название теории источника расширения. Эта теория еще не совсем ясна в деталях, но не противоречит имеющимся сведениям о скорости распространения ударных волн; в ряде случаев она помогает дать ответ на некоторые из вопросов, возникающих у исследователей.

Вместе с тем многие мелкие разломы, располагающиеся близ дневной поверхности, особенно в слоях рыхлых осадков, действительно образовались в результате землетрясений. Они вызваны оседанием отложений под воздействием ударной волны. Такие разломы представляют собой исключения из общего правила, утверждающего, что большинство землетрясений является следствием образования разломов.

Обычно сбросовое движение при землетрясении полностью происходит на глубине, но иногда оно наблюдается и на поверхности. Землетрясение 1959 г. в Монтане (США) было вызвано разломом, образовавшим уступ длиной более 22 км и высотой более 4 м. Во время землетрясения 1964 г. на Аляске разлома видно не было, но съемка показала, что сместился участок суши и морского дна площадью около 260 км2. Одна половина этого участкча поднялась, а другая опустилась, причем максимальное общее относительное смещение составило 11,5 м. Утверждают, что во время землетрясения 1923 г. в Токио участки ложа залива Сагами смещались вверх и вниз на десятки метров, но этому трудно поверить; результаты подводной съемки могут быть подвергнуты сомнению. Самое значительное достоверное вертикальное смещение при землетрясении было зарегистрировано в 1899 г. в заливе Якутат на Аляске, когда некоторые участки береговой линии были подняты на 14,25 м.

Несомненно, распространение землетрясений по нашей планете должно быть связано с размещением разломов, особенно активных, характер распределения которых легко установить. Верхнюю часть земной коры средней мощностью 60 км составляют около десятка огромных блоков — плит, которые сами по себе являются относительно устойчивыми. Однако эти плиты перемещаются, скользя по пластичным внутренним слоям Земли, находящимся в почти постоянном, очень медленном движении под воздействием конвекционных течений, поднимающихся из высокотемпературных глубин. Таким образом, границы между плитами являются геологически активными зонами. Одни плиты двигаются навстречу друг другу и иногда даже перекрываются, другие расходятся в стороны, третьи скользят вдоль границ в противоположных направлениях. Каждый тип этих движений порождает определенные типы разломов, и все они вызывают землетрясения. В отличие от подвижных пограничных зон, сами плиты устойчивы, в их пределах крупных глубинных землетрясений обычно не бывает. Среди редких исключений можно назвать землетрясение 1811 г. в Нью-Мадриде, произошедшее в зоне устойчивой плиты на востоке США.

Две трети крупнейших землетрясений в мире приходится на Тихоокеанский пояс. Эта наиболее активная из сейсмических зон протягивается вдоль границ нескольких плит, и для живущих здесь людей землетрясения относятся к вполне привычным явлениям. Второй огромный сейсмический пояс прослеживается вдоль границ плит от Ост-Индии *, вдоль Гималаев и далее в Средиземноморье. Хотя общее число землетрясений в этом поясе меньше, чем в Тихоокеанском, но за 20 лет (1950–1970 гг.) 75 % жертв землетрясений во всем мире приходилось на этот пояс, что объясняется высокой плотностью населения.

Землетрясения наносят огромный ущерб Японии, расположенной вблизи границ трех крупных плит. Первого сентября 1923 г. было зарегистрировано землетрясение силой 8,3 балла с эпицентром в заливе Сагами. Оно вызвало значительные разрушения в Токио и Иокогаме, но- еще больший ущерб причинили начавшиеся во время землетрясения пожары. Водопроводы были повреждены и бездействовали, пламя бушевало беспрепятственно и^поглотило множество деревянных построек. Более половины Токио и практически вся Иокогама были сожжены дотла. Число жертв было ужасающим: 40 000 человек собрались в городском парке, спасаясь бегством][из горящих жилищ, и лишь 2 000 из них остались в живых, остальные задохнулись в дыму. В результате одного этого землетрясения погибло 142 800 человек. Это было самое сильное землетрясение, когда-либо случавшееся в Японии.

Плиты Тихоокеанского сейсмического пояса продолжают двигаться. В последние годы в Японии не было катастрофических землетрясений, но они продолжают уносить человеческие жизни в других районах, лежащих в пределах этого пояса: Перу — Малайский архипелаг.

Границы плит совпадают с поясами неуст-тойчивости, для которых характерны землетрясения и вулканическая деятельность.

1970 г., Калифорния — 1971 г., Никарагуа — 1973 г., Филиппины — 1976 г. Пояс Гималаи — Средиземноморье также остается активным, наиболее сильное землетрясение было зарегистрировано в Турции.

Турция занимает большую территорию в пределах сейсмического пояса Гималаи — Средиземноморье. Эта страна подвергалась землетрясениям на протяжении всей своей истории. В 1939 г. во время землетрясения, магнитуда которого достигала 7,9, в городе Эрзинджан погибло 40 000 человек. С тех пор в Турции произошло 20 землетрясений, унесших еще 20 000 человеческих жизней. Последнее из землетрясений, магнитуда которого составляла 7,6, фактически смело с лица Земли город Мурадие близ озера Ван. Кроме того, были почти полностью разрушены десятки деревень. Число жертв превысило 4 000, спасательные работы были затруднены из-за многочисленных афтершоков. Отдаленность этого района и минусовые температуры усугубили бедственное положение тысяч деревенских жителей, оставшихся без крова.

Распределение землетрясений в Турции носит совершенно четкий характер. Половина наиболее сильных землетрясений приурочена к протягивающейся с востока на запад кривой линии, которая повторяет зону Анатолийского разлома. Эта зона крупных трещин представляет собой границу между огромной, располагающейся на севере Евразийской плитой и сравнительно небольшим Турецким блоком, зажатым между Евразией и другой крупной плитой, на которой находится Африка. В настоящее время по Анатолийскому разлому идет горизонтальное движение: южный блок смещается к западу примерно на 10 см в год. Эту линию нарушений можно проследить западнее — в Эгейском и Балканском районах, и восточнее — в сейсмических зонах Ирана.

Распределение землетрясений на земном шаре. Сопоставление с предыдущей картой четко показызает взаимосвязь землетрясений с границами плит.

Однако не все землетрясения, зарегистрированные в Турции, приурочены к рассматриваемой линии нарушений. Эпицентры двух последних наиболее разрушительных землетрясений у восточной границы страны, в Лайси (1975 г.) и Мурадие, не находились на линии главного разлома, но были достаточно близки к ней, так что их можно считать признаком той же самой границы плит. Совсем иным было катастрофическое землетрясение 1970 г. в городе Гедиз. Оно, как и ряд других более слабых землетрясений, произошло далеко к югу от Анатолийского разлома. Причиной большинства землетрясений в районе Гедиза были крупные разломы вокруг структурного блока Мендерес, вызванные нарастанием деформации в самом Турецком блоке и ее ослаблением в результате подвижек на ранее существовавших разломах. Не исключено, что и эти явления определенным образом связаны с движением земной коры по Анатолийскому разлому.

Характерная особенность зоны Анатолийского разлома заключается в том, что движение масс горных пород осуществляется почти вдоль всей длины разлома. В одних местах это движение происходит медленно и непрерывно, а в других — достаточно резко, чтобы вызвать землетрясения. Вдоль зоны разлома наблюдаются два участка, на территории которых сейсмическая деятельность в течение нынешнего века не имела сильных проявлений. Можно предположить, что сейчас здесь накапливаются значительные напряжения, которые, превысив сопротивляемость горных пород, вызовут новые землетрясения. Один из этих участков, западный, приурочен к району, где в конце прошлого века произошло несколько землетрясений. Поэтому здесь напряжение, возможно, несколько ослаблено. Но другой участок, восточный, является самой потенциально опасной зоной вдоль всего разлома.

Система разлома Сан-Андреас в Южной Калифорнии и приуроченные к ней крупные современные землетрясения.

Между тем тысячи людей заново отстраивают свои деревни после каждого землетрясения, так как эвакуировать население всей этой зоны невозможно. Люди либо забывают об опасности, либо смиряются с ней. Они продолжают жить на Анатолийском разломе, даже на том его участке между Эрзинджаном и Варто, где им постоянно угрожает возможность катастрофы.

Разлом Сан-Андреас, вероятно, самый известный в мире, потому что он весьма активен и проходит через такие крупные и богатые города, как Сан-Франциско и Лос-Анджелес. Линия разлома простирается с северо-запада на юго-восток почти вдоль побережья южной Калифорнии. Разлом Сан-Андреас — это крупный поперечный сдвиг, образованный дном Тихого океана вместе с узкой полоской берега, которые перемещаются к северу вдоль Американского континента со скоростью около 6,5 см в год. Разлом представляет собой не одну четко выраженную трещину, а зону нарушений со множеством ответвлений. Наиболее значительными являются материковые ответвления вблизи Сан-Франциско, проходящие через Окленд и Беркли, а также сложные разломы за Лос-Анджелесом, например разлом Гарлок, который простирается вдоль южного края массива Сьерра-Невада. Постоянные сдвиги по этим разломам служат причиной многочисленных калифорнийских землетрясений.

 

Сопутствующие явления: оползни, погружение земной коры и цунами

Для землетрясений характерно множество тревожных сопутствующих явлений, которые могут значительно усилить панику и увеличить число жертв. Вероятно, наиболее широко известным и излишне преувеличиваемым фактом является возникновение в земле трещин, которые согласно некоторым описаниям поглощали людей, животных, дома и даже целые деревни. В этих описаниях есть доля истины, хотя фактический масштаб опасности далеко не так велик.

Трещины в земле могут образовываться вдоль линии разломов, что фактически и вызывает землетрясение, но такие трещины встречаются не часто, протяженность их обычно ограничена, и они редко бывают зияющими. Открытые трещины, фигурирующие в рассказах о землетрясениях, вероятно, представляют собой вторичные явления, следствия сдвигов в неуплотненных поверхностных осадках. Они часто бывают связаны с погружением и оползанием пород, наблюдающимися в тех случаях, когда осадочные отложения утрачивают прочность вследствие колебательных движений. Во время землетрясения 1964 г. на Аляске появилось несколько крупных трещин; после землетрясения 1811 г. в долине Миссисипи было обнаружено множество длинных трещин шириной около 90 см и глубиной 3 м; во время землетрясения 1783 г. в Калабрии (Италия) образовалось огромное число трещин, причем некоторые из них достигали почти 70 м в глубину и сопровождались обширными и разрушительными оползнями; трещины также были основной причиной разрушений во время землетрясений в Порт-Ройале (Ямайка) в 1692 г. и в Пегу (Бирма) в 1930 г. Во всех этих случаях трещины развивались в мощных пластах неуплотненных поверхностных осадков. Это еще раз подчеркивает, что такие осадки не годятся для закладки фундамента зданий в сейсмоопасных районах.

Вертикальные подвижки суши, поднятия или опускания, по-видимому, обычны при землетрясениях, но они редко бывают достаточно сильными, чтобы их можно было обнаружить без проведения точной съемки. Исключением является погружение низменных участков, которое может сопровождаться мгновенным затоплением. Самым значительным побочным эффектом землетрясения 1811 г. в долине Миссисипи (Нью-Мадрид) стало обширное погружение и образование «затонувших земель». Было зарегистрировано вертикальное перемещение более чем на 6 м. Поскольку погрузившиеся участки располагались вдоль долин рек, они быстро заполнились водой и образовалась целая серия вытянутых озер. Длина нового озера Сент-Франсис составила 64 км; озеро Рилфут, хотя и было гораздо короче, достигло в ширину 6,5 км. В то время как одни участки погружались, другие поднимались или наклонялись, и поэтому в некоторых местах реки текли вспять. Как выяснилось, эти явления были вызваны крупномасштабным прогибанием земной коры, причем погружению способствовало и оседание аллювия в речных долинах под воздействием колебаний.

«Землетрясение страстной пятницы», происшедшее на Аляске 27 марта 1964 г., было одним из самых крупных, когда-либо известных человечеству: его магнитуда составила около 8,5. Случись это землетрясение в более густонаселенном районе, оно стало бы одним из крупнейших стихийных бедствий всех времен. Эпицентр главного землетрясения находился примерно на полпути между городами Анкоридж и Валдиз. Значительные разрушения охватили площадь более 65 000 км2. Смещения земной коры были отмечены на огромных расстояниях: у острова Кадьяк, расположенного почти в 800 км к юго-западу, участок дна Тихого океана внезапным 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 железные дороги, деревни либо разрушены, либо смыты гигантскими морскими волнами. Городам Анкоридж и Валдиз, расположенным на расстоянии около 130 км и построенным на прибрежных равнинах, сложенных неуплотненными осадочными породами, был причинен серьезный ущерб. В то же время шахты, железнодорожные туннели и нефтяные скважины, находившиеся относительно близко от эпицентра землетрясения, но заложенные в твердых породах, претерпели минимальные 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 проста: горизонтально-слоистые флювиогляциальные галечники мощностью от 1,5 до 6 м подстилаются озерными глинами и алевритами толщи Бутлеггер-Коув-Клей, которые залегают гораздо ниже уровня моря. Когда произошло землетрясение, колебания не причинили особого ущерба домам и примерно в течение минуты почва крепко держала их. Но землетрясение 1964 г. было необычно тем, что продолжалось почти 4 мин. За это время вся толща гл;н и галечников пришла в движение и в направлении морских утесов

развился огромный оползень. На некоторых участках он отодвинул воду от берега на 800 м. Одновременно поверхность суши раскалывалась, проседала и разрывалась огромными трещинами. Десятки домов были разрушены, многие здания серьезно пострадали из-за возникших в земле трещин. Один очевидец рассказывал, что он, стоя на улице, видел, как его собственный дом быстро отодвинулся от него, а соседский дом сполз в образовавшуюся огромную трещину.

Грандиозный оползень на плато Тернегейн-Хайтс, как и другие оползни в городе, объясняются наличием в толще Бутлеггер-Коув-Клей так называемых «чувствительных» слоев. Ими являются глины, которые при постоянном содержании поровой воды, будучи разрыхленными, практически теряют свою связность. Если отдельные зерна глины разделяются водой, весь материал ведет себя, как жидкость. Продолжительной вибрации во время землетрясения 1964 г. было вполне достаточно, чтобы эти глины утратили сопротивление сдвигу и сыграли роль смазки, по которой соскользнули вышележащие алевриты и галечники.

Самым досадным в катастрофе на плато Тернегейн-Хайтс является то, что ее вполне можно было предсказать. До 1964 г. вокруг плато наблюдалось много мелких старых оползней; специалисты хорошо знают, что галечники, залегающие на глинах, часто оползают. Более того, известно, что Анкоридж находится в активном сейсмическом поясе, где даже мелкие землетрясения вызывают подвижки на неустойчивых склонах. «Чувствительность» глины легко определить при лабораторных экспериментах. В отчете Геологической службы США по району Анкоридж, опубликованном в 1959 г., отмечались и чрезвычайно низкая устойчивость толщи Бутлеггер-Коув-Клей, и вероятность того, что здесь в прошлом уже были землетрясения. Не верится, что планировщики города, инженеры и строители, отвечающие за сооружение пригородных жилых массивов на плато Тернегейн-Хайтс, ничего не знали об этом отчете или не обратили на него внимания. Возможно, нельзя было предвидеть драматические последствия этого оползня, но продолжать в такой ситуации строительные работы — дело непростительное.

Наиболее наглядное воздействие землетрясений на осадочные породы проявляется в уплотнении пористых, насыщенных влагой песков. Под действием колебаний происходит более компактная упаковка зерен песка, уменьшается пространство между отдельными зернами, и выжатая из пор вода устремляется вверх, увлекая за собой песчинки. В результате песок разжижается и становится зыбучим. Расположенный на берегу Японского моря город Ниигата построен на равнине, сложенной пористым, не очень плотным песком, который подвергся интенсивному разжижению во время землетрясения в июне 1964 г. Последствия были ужасными. Здания тихо погружались в жидкие осадки; один домовладелец «потерял» первый этаж дома: когда землетрясение прекратилось 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 раньше цистерна с нечистотами всплыла на поверхность.

Ь Совершенно необычные повреждения были нанесены нескольким многоквартирным домам. Поскольку Ниигата, как и вся Япония, находится в сейсмическом поясе, дома были построены так, чтобы выдержать колебания при землетрясениях. И действительно, здания не обрушились, но потеряли равновесие на разжиженной почве и накренились или опрокинулись. Один многоквартирный дом улегся на бок, при этом в его железобетонной конструкции не появилось ни одной трещины. Движение к земле было медленным, потому что песок еще сохранял значительную вязкость, и женщина, оказавшаяся во время землетрясения на крыше дома, сумела благополучно соскользнуть вниз по наклонявшемуся зданию и сойти на землю.

Когда вода вырывается из разжижающегося песка, она может фонтанировать и выносить на поверхность струи грязи. 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 небольшими горками песка и грязи.

Еще одним побочным эффектом землетрясений являются сейши— волны, возникающие в результате движений дна озер или рек. Под их воздействием вода иногда переливается через берега озер и дамбы плотин. Но, насколько известно, серьезный ущерб эти явления наносят редко.

Частота колебаний некоторых сейсмических волн бывает такой, что они становятся слышны человеку; животные же могут воспринимать звук в значительно более широком диапазоне. В различных описаниях звуки, сопровождающие землетрясение, сравниваются с сильным ветром, шумом скорого поезда, отдаленными орудийными раскатами и даже взрывами. Все это, возможно, преувеличено, так как люди, переживающие землетрясение, обычно находятся в стрессовом состоянии, но вполне можно согласиться с тем, что землетрясение сопровождается звуками. Скорее можно сомневаться в том, что землетрясению сопутствуют вспышки света, о чем свидетельствуют рассказы некоторых очевидцев. Иногда этот яркий свет можно объяснить разрядами молний или короткими замыканиями электроприборов. Но не исключена возможность, что некоторые из этих вспышек связаны с малопонятным явлением накопления статического электричества при движениях земной поверхности.

Одним из наиболее разрушительных последствий землетрясения являются оползни. Колебания и сдвиги, обусловленные землетрясением, влекут за собой временное уменьшение критических углов, при которых склоны сохраняют свою устойчивость.

Наиболее катастрофические последствия наблюдаются на неуплотненных осадках. Во время землетрясения 1971 г. в Калифорнии развился оползень в Сан-Фернандо, двигавшийся при уклоне менее 2°, тогда как почти для всех типов осадков уклон в 10° обычно считается уже безопасным.

Огромные оползни вызвало землетрясение 1920 г. в провинции Ганьсу на севере Китая. Провинция Ганьсу расположена в бассейне реки Хуанхэ, где/ преобладающим ландшафтом является сильно изрезанное лёссовое плато, сложенное тонким, нанесенным ветром, несцементированным алевритом с очень низким коэффициентом внутреннего сцепления. При колебании земной поверхности развились сотни оползней. Один из них был таким крупным, что сместил дорогу более чем на 800 м. Потрясает число жертв этой катастрофы. Многие крестьяне жили здесь в пещерных домах, вырытых в склонах лёссовых холмов. Лёсс был идеальным материалом для такого строительства, поскольку его можно обрабатывать вручную обычными домашними инструментами и лёссовые потолки достаточно хорошо держатся над довольно большими комнатами. В результате землетрясения и последовавших за ним оползней пещерные жилища были мгновенно разрушены и захоронили всех, кто в них находился. Число погибших составило 100 000 человек.

Во время знаменитого землетрясения 1923 г. в Японии оползень краснозема запрудил горную речку над заливом Сагами; возник грязевой поток глубиной 15 м, который пронесся вниз по долине и увлек за собой в море дома, дорогу, железнодорожную станцию и поезд с 200 пассажирами. Спастись не удалось никому. Во время землетрясения 1783 г. в горах Калабрии (Италия) произошло оползание толщи глинистых отложений и почв с коренного массива гранитов. В результате 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 в себе осадочные породы в сейсмических поясах. Ни планирование, ни инженерные замыслы не могут предотвратить возможной катастрофы. Выходом могло бы стать только совершенно неосуществимое на практике мероприятие — эвакуация населения из всех районов сейсмических поясов, сложенных осадочными образованиями и имеющих уклоны рельефа.

Под воздействием сейсмических напряжений могут обрушиться и твердые породы. Землетрясение 1959 г. в Монгане (США) вызвало гигантский обвал у озера Хебген. Обломки выветрелого и трещиноватого материала погребли кемпинг и перегородили долину реки Мадисон, создав временное озеро.

Еще более грозными были оползни, вызванные землетрясением 1970 г. в Перу. Днем 31 мая 1970 г. лавина из снега и льда обрушилась на лагерь чехословацких альпинистов, расположенный на горе Невадос-Уаскаран, одной из самых высоких в Перуанских Андах, и унесла жизни 15 человек. Эта лавина была вызвана землетрясением, последствия которого в других районах Перу были гораздо более разрушительными. Эпицентр землетрясения находился на расстоянии 24 км от лагеря, под дном Тихого океана. Никаких признаков предстоящего землетрясения не наблюдалось. Оно разразилось внезапно, и магнитуда его составила 7,7. Значительный ущерб был нанесен ближайшему к эпицентру городу Чимботе, построенному на прибрежной равнине. Одни участки земной поверхности покрылись множеством трещин, другие погрузились ниже уровня грунтовых вод и поныне затоплены водой. Правда, многие современные бетонные здания сохранились, но почти все традиционные глинобитные дома были разрушены до основания. Человеческих жертв, к счастью, было немного: как только начались толчки, люди выбежали на улицы, погибло лишь несколько человек.

Но в 50 км вглубь материка, в густонаселенной долине Уай-лас, расположенной непосредственно к западу от наиболее высоких гор, число погибших достигло ужасающей цифры. Главный город этих мест Уарас находится в тесной долине; дома в нем были в основном двух- и трехэтажные и теснились по обе стороны узких улиц. Хотя землетрясение здесь было более слабым и продолжилось около 30 с, уже половины этого времени было достаточно, чтобы обрушилась большая часть каменных зданий. Не пощадила стихия и людей: только в одном Уарасе погибло 10 000 человек — половина населения города.

Вниз по долине Уайлас на крутых склонах молодых гор произошли десятки оползней. Обрушились склоны многочисленных аллювиальных и флювиогляциальных террас. Кроме того, землетрясение вызвало множество снежных лавин, которые в свою очередь повлекли за собой более крупные оползни и грязевые потоки. Два оползня блокировали реки и образовали опасные, неустойчивые озера, существовавшие до тех пор, пока не удалось прорыть траншеи в запрудах.

Наиболее сильной была лавина, сформировавшаяся на крутой горе Невадос-Уаскаран. Почти у самой вершины этой горы высотой 6558 м от снежного карниза оторвалась глыба длиной 800 м и обрушилась вниз по вертикальному западному склону. Пролетев около километра, она раздробилась, частично растаяла под действием теплоты трения, смешалась с миллионами тонн разрушенной породы и моренного обломочного материала и устремилась дальше вниз по склону. Огромная масса обломочного материала текла как грязевой поток и на следующих 13 км пути спустилась по вертикали на 3 км. Она двигалась со скоростью до 400 км/ч, настолько быстро, что местами скользила на воздушной подушке над кустами и другой растительностью, не задевая их. Мчась по боковой долине, лавина устремилась к главной долине Уайлас. В месте их слияния находилась деревня Ранраирка, она была полностью уничтожена. Скорость лавины была настолько велика, что каменные глыбы до 6 м в поперечнике, будучи подброшенными в воздух, падали уже в сотнях метров позади потока.

Один из языков лавины перевалил через гряду высотой около 150 м и устремился вниз на город Юнгай. Когда произошел первый толчок землетрясения, наполовину разрушивший Юнгай, жители города услышали и увидели, что высоко на горе Невадос-Уаскаран зарождается лавина. Они побежали, стараясь добраться до какой-либо возвышенности. Ближайшим к центру города высоким местом оказался холм, на котором находилось кладбище. Через 2 мин лавина достигла города. Она напоминала прибойную волну, передняя стена которой из грязи и обломков была выше почти всех зданий города. Люди продолжали бежать, но лишь 92 человека успели спастись на кладбищенском холме, большинство же погибло. Приводятся разные цифры погребенных лавиной в городе Юнгай — от 10 000 до 20 000 человек.

В Перу не наблюдалось никаких предвестников землетрясения 1970 г. Население этой страны знает, что подобное стихийное бедствие может повториться. Катастрофа 1970 г. послужила хорошим уроком, после которого были приняты некоторые предохранительные меры. Город Чимботе заново отстроен; хотя он и остался на том же месте, где стоял раньше, но при застройке избегали низких участков со слабыми грунтами. Уарас также отстроен, но его улицы стали более широкими; учитывалось, что большое число жертв в этом городе было вызвано главным образом очень густой застройкой. Деревню Ранраирка перенесли в другое место, где ей не угрожают лавины. После того как в 1962 г. эта деревня была наполовину разрушена лавиной, ее восстановили на прежнем месте. И лишь вторая ужасная катастрофа 1970 г. убедила население в том, что деревню здесь строить нельзя. Расположение города Юнгай, защищенного горной грядой от большинства лавинных оползней, за исключением самых крупных, признается безопасным, конечно, в той мере, насколько это возможно для любого сейсмического горного района.

В прибрежных районах к одним из самых страшных явлений, сопутствующих землетрясениям, относятся цунами. Цунами — японский термин, обозначающий необычайно крупную морскую волну, иногда ошибочно называемую «приливной». Происхождение цунами в большинстве случаев сейсмическое, хотя их причиной могут быть также подводные оползни или извержения вулканов. Сейсмические цунами обычно возникают там, где в подводных разломах происходят значительные вертикальные перемещения. Разломы такого типа широко распространены вдоль побережий Японии, Алеутских островов и Южной Америки. Статистика показывает, что на восточном побережье острова Хонсю в Японии каждые 10 лет следует ожидать цунами, которые принесут разрушения местного масштаба. Горизонтальные сбросовые движения, такие как сдвиг вдоль Калифорнийского побережья, не вызывают цунами, что позволяет считать этот район довольно безопасным.

В открытом океане цунами имеют незначительную амплитуду и очень большую длину волн. При этом волны следуют одна за другой через промежутки времени от 5 мин до 1 ч, перемещаясь со скоростью около 640 км/ч. Но поскольку скорость волн пропорциональна глубине, в прибрежных районах скорость уменьшается, а высота волн увеличивается; накатываясь на сушу, они могут вздыматься на 30 м над нормальным уровнем моря. Самые разрушительные из всех известных цунами обрушились на густонаселенное побережье Бенгальского залива на севере Индии в 1876 г. При этом погибло около 200 000 человек.

20 лет спустя самые сильные из когда-либо наблюдавшихся в Японии цунами отмечались в сейсмическом районе на побережье Санрюкю на севере Хонсю. Эпицентр землетрясения располагался в открытом море на расстоянии около 150 км от берега, и слабые толчки, ощущавшиеся на суше, особой тревоги не вызвали. Рыбаки, находившиеся в районе эпицентра, не заметили цунами из-за малой амплитуды волны над глубоководьем. Но когда они вернулись в порт, их глазам предстала картина страшных разрушений. Целые деревни сравнялись с землей; многие тысячи людей смыло волной, поскольку 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 опять обрушилась волна цунами. На этот раз погибло 3000 человек. В обоих случаях максимальная высота волн, более 24 м, наблюдалась в верховьях узких морских заливов, где разбег волны ограничен. К несчастью, именно в этих местах было множество рыбацких деревушек.

Цунами обладают огромной разрушительной силой: дома на берегу могут быть просто раздавлены одним только весом воды. Разрушительный эффект возрастает, если с массой воды на берег выбрасываются различные обломки, лодки и т. п. При цунами может вздыматься и земная повехность из-за увеличения давления грунтовых вод. В 1835 г., когда на город Консепсьон в Чили обрушилась третья волна цунами, гребень ее поднимался 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 города Хило на Гавайях. После едва заметного поднятия уровня моря вода освободила приливно-отливную полосу. Многие люди вышли на только что рожденный «пляж». Но делать этого не следовало: вскоре показался гребень новой волны высотой 3,5 м, мчавшейся к берегу со скоростью более 30 км/ч. За этой волной море было почти спокойным. Но затем одна за другой на берег обрушились восемь волн. Высота их гребней в узких заливах превышала 15 м.

При цунами 1946 г. в Хило погибло 159 человек. Это заставило создать 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 задача — заблаговременное предупреждение о приближении цунами. Конечно, эта система не успевает предупредить о цунами районы очень близкие к эпицентрам землетрясений. Но в ряде случаев она может оказать существенную помощь. Например, от Японии до Гавайских островов цунами доходят за 10 ч, и своевременное сообщение об их зарождении и направлении движения имеет важное значение.

Проблема заключается в том, чтобы установить, какой разрушительной силой будут обладать цунами по достижении определенного побережья, и решить, следует ли организовать массовую эвакуацию, рискуя объявить ложную тревогу, или надо просто подготовиться к встрече с небольшой волной. Самые сильные цунами наблюдаются в направлении движений морского дна. При менее сильных цунами степень разрушений зависит от формы береговой линии в данном районе.

Сразу после землетрясения 1964 г. на Аляске в город Кресент-Сити (северная Калифорния) было послано предупреждение о цунами. Многие жители успели покинуть побережье до прихода волн. Но после того как прошли две относительно небольшие волны, некоторые люди, успокоившись, вернулись. Они были унесены в море более крупными — третьей и четвертой — волнами. Иногда оповещение может привести к совершенно неожиданным результатам. Однажды телевизионные программы города Сан-Франциско предупредили о приближении цунами. Результат оказался обратным: тысячи людей устремились на берег моря в окрестностях Сан-Франциско, чтобы «посмотреть на волны». Спасло их только то, что волны на этот раз, к счастью, оказались небольшими.

Результаты недавних исследований цунами в Тихом океане показали, что те же самые силы, которые вызывают появление морских волн, приводят к возникновению атмосферных нарушений. Выяснилось также, что звуковые волны, которые можно обнаружить при помощи приборов, распространяются быстрее, чем цунами. Сейсмические воздушные волны в 1964 г. достигли Кресент-Сити на два с половиной часа раньше цунами. Надо надеяться, 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.

Однако кроме заблаговременного оповещения о приближении волны еще мало что можно сделать, чтобы предотвратить разрушительные последствия цунами. После 1946 г., когда город Хило отстраивался заново, на некоторых участках береговой полосы здания не возводили. Было признано, что жить в деревнях, расположенных в верховьях некоторых узких морских заливов, опасно. Но вероятность появления цунами на доброй половине побережья Тихого океана не устраняется, и эту опасность следует воспринимать как неотъемлемую часть жизни местного населения.

 

Сейсмические пояса и устойчивые участки

Как мы уже видели, самые активные сейсмические пояса протягиваются по периметру Тихого океана и вдоль линии Гималаи — Средиземноморье. Активность второго из названных поясов означает, что Европу можно подразделить на два района, характеризующихся разными сейсмическими условиями. Северная часть, по существу, устойчива и не подвергается крупным землетрясениям, тогда как в южной части вокруг Средиземноморья картина совершенно иная. Хотя по частоте землетрясений Средиземноморье нельзя сравнивать с краевыми зонами Тихого океана, оно знаменито тем, что здесь произошел один из самых сильных толчков в мире.

В 1755 т. не было приборов для точного измерения масштаба землетрясений, но сейчас считается общепризнанным, что землетрясение, которое произошло в столице Португалии Лиссабоне 1 ноября 1755 г., по-видимому, имело магнитуду около 8,9. Если существует максимальный предел магнитуды землетрясений, то интенсивность лиссабонского землетрясения, вероятно, была близкой к этому пределу. Толчок ощущался на огромной территории, включая всю Европу и все Средиземноморье. В самом Лиссабоне разрушения были ужасающими.

Никаких признаков надвигающейся катастрофы не было до 9 ч 30 мин утра, когда раздался звук, похожий на подземный гром. С ним совпал первый из трех главных толчков, который продолжался чуть более 6 мин. Многие районы города превратились в груды обломков, в разрушенных домах забушевали пожары. Это был день всех святых, и многие сотни людей, пришедшие на богослужения, погибли под обломками церквей. Установлено, что число человеческих жертв достигало 60 000, причем большинство погибло в течение первых 6 мин. Примерно через час после главного толчка море отступило, обнажив приливно-отливную полосу. Спустя некоторое время водные массы промчались назад и обрушились на берег в виде нескольких волн цунами. Значительная задержка во вступлении волн цунами позволяет предполагать, что они были связаны с афтершоками. Большинство эпицентров ударных волн, по-видимому, находилось в открытом море. Эти запоздавшие цунами довершили катастрофу. Многие из оставшихся в живых попытались покинуть рушащийся и горящий город, переправившись через реку Тахо. В 11 часов, когда более 100 человек собрались на берегу реки, над набережной пронеслась волна. Очевидцы этого происшествия, находившиеся в лодках, видели, как волна скрыла набережную и людей, а когда вода отступила, от массивной каменной набережной не осталось и следа, все стоявшие на ней были смыты и погибли. По рассказам современников, набережную «поглотила трещина в земле», но вероятнее считать, что она полностью погрузилась в песчаный грунт, который утратил свои несущие свойства из-за повышения давления грунтовых вод под действием цунами.

Через 28 лет после катастрофы в Лиссабоне, в 1783 г., крупное землетрясение произошло в области Калабрия южной Италии. Основные разрушения были вызваны многочисленными оползнями, возникшими на крутых склонах долин. Здесь же в 1908 г. случилось еще одно ужасное землетрясение, во время которого погибло более 100 000 человек. Значительный ущерб был нанесен городу Реджо-ди-Калабрия и порту Мессина в Сицилии. Разрушения были вызваны мощными подземными толчками, а также волнами цунами, пронесшимися по обоим берегам Мессинского пролива.

В Средиземноморском сейсмическом поясе землетрясения наблюдаются периодически. В 1926 г. произошло землетрясение, имевшее магнитуду 8,3, эпицентр которого находился вблизи острова Родос в Эгейском море. Южная часть Средиземноморья пострадала дважды — в 1954 и 1960 г. Во время первого из этих землетрясений погибли тысячи людей в районе Орлеанвиль в Алжире. Бедствие усугубилось тем, что обрушилась плотина Ламартин и в огромном, хлынувшем вниз потоке воды утонуло более 200 человек, оказавшихся поблизости. Землетрясение 1960 г. в марокканском городе Агадир произошло в районе, где с 1731 г. не было отмечено ни одного значительного подземного толчка. Но во время землетрясения 1960 г. город Агадир был разрушен настолько, что восстанавливать его не имело смысла. Территория города была выровнена бульдозерами, и жители покинули его. Во время землетрясения 1963 г. в Скопье (Югославия) было разрушено около 75 % зданий. Погибло более 1200 человек, но эту цифру можно считать поразительно низкой для землетрясения такой магнитуды. Этот факт объясняется тем, что в разрушенном городе не возникло пожаров, поскольку толчок произошел ранним летним утром, когда печи топились лишь в немногих домах, электричество же удалось немедленно отключить.

Несколько землетрясений в Сицилии в 1968 г. разрушили ряд деревень. Первые толчки были не очень сильными, но они заставили жителей покинуть свои дома; при шестом и седьмом толчках рухнуло большинство зданий. В деревне же Монтеваго, где первые толчки были слабыми и почти все жители остались в домах, большая часть населения, насчитывавшего 281 человек, погибла.

Предупреждение в виде предварительных толчков, возможно, спасло многие жизни во время землетрясения во Фриули (северная Италия) в мае 1976 г. Вечером, без пяти девять, начались резкие сотрясения, в домах с грохотом попадали со стен картины и задребезжала посуда. Через 5 мин последовал более сильный толчок. Он не вызвал разрушений, но люди в панике выбежали на улицы. Еще через 2 мин произошел главный толчок, который продолжался 55 с и достиг магнитуды 6,8. Деревни превратились в руины, но многие люди спаслись благодаря тому, что вовремя покинули дома. Тем не менее число погибших достигло 966 человек.

Британские острова являются полной противоположностью сейсмической зоне Средиземноморья. Они лежат на безопасной плите в сейсмически устойчивом районе. Еще ни разу не было зарегистрировано землетрясения с эпицентром в Ирландии. В Англии, Уэльсе и Шотландии землетрясения случались, но они были очень слабыми. В 1975–1977 гг. в районе Сток-он-Трент отмечались десятки мелких сотрясений. Выяснено, что они возникали главным образом на небольших разломах, приуроченных к каменноугольным отложениям. Перемещение по этим разломам было вызвано проседанием горных пород при добыче каменного угля. Возможно, осуществлялись также подвижки по древним разломам в толщах, подстилающих каменноугольные отложения. Незначительные Глубинные смещения такого масштаба могут происходить в любом месте, даже на достаточном удалении от активных границ плит, но они редко вызывают серьезные разрушения. Так, во время толчков в Уоррингтоне в ноябре 1976 г. упало с подставок несколько телевизоров. Рассказывают, что в начале того же года во время землетрясения в Херефорде с жердочки в клетке упал попугай. Слабые сотрясения, происшедшие в угленосном бассейне к северу от Ноттингема в 1974 и 1975 г., имели такое же происхождение, как и в районе Сток-он-Трент, и столь же незначительные последствия: многих обеспокоил ночью шум, некоторые ощутили вибрации, но разрушений зарегистрировано не было.

Землетрясение в Колчестере 22 апреля 1884 г. было, возможно, самым сильным из всех, когда-либо происходивших в Великобритании. Обрушилась крыша деревенской церкви в Ленгенхоу, колокольня при этом осталась неповрежденной. На острове Мерм открылись трещины в земле, а в деревне Уайвенхоу упали многие дымовые трубы и провалились крыши домов. Этот толчок вызвал, вероятно, единственный в Великобритании смертельный случай при землетрясении: в деревне Роухедж из печной трубы вывалились кирпичи и убили ребенка, сидевшего в кухне на полу. Явление 1884 г. было столь необычным для Великобритании, что получило название «великого английского землетрясения». Однако его едва ли можно сравнивать с землетрясениями в других районах мира.

Одним из наиболее крупных землетрясений, которыми знаменита Калифорния, было землетрясение 19 апреля 1906 г. с магнитудой 8,3. Эпицентр его находился к северу от Сан-Франциско. Смещение по разлому Сан-Андреас наблюдалось на протяжении 440 км и достигало 6,3 м по горизонтали. Произошло три толчка, которые продолжались более минуты; размеры нанесенного ущерба были огромны. Многие районы города были стерты с лица Земли, на окраине города вследствие сильных колебаний земной поверхности был сброшен с рельсов поезд. Самые серьезные разрушения были зарегистрированы в доках на берегу залива; здания, стоящие на рыхлом аллювии, пострадали гораздо больше, чем те дома, которые были построены на твердых коренных породах. Но худшее было еще впереди: разразился пожар, и все деревянные постройки, а город в основном состоял из них, загорелись. Водопровод был поврежден и вышел из строя. Попытка бороться с пожаром при помощи динамита оказалась бесполезной, и огонь бушевал в течение трех суток. В результате 500 кварталов города были полностью уничтожены, но общее число погибших было поразительно небольшим — всего около 700 человек. Хорошо, что небоскребы, столь характерные для американских городов, не стали модными в Сан-Франциско.

До этого землетрясения и после него в Калифорнии случилось еще много других землетрясений, но, возможно, самое показательное из них отнюдь не было самым крупным. В 6 ч утра 9 февраля 1971 г. в Сан-Фернандо, пригороде Лос-Анджелеса, произошло землетрясение, магнитуда которого достигла 6,6.

Оно захватило густонаселенный район и было так подробно зарегистрировано и изучено, что стало своеобразным эталоном, на примере которого можно оценить, какой ущерб способно причинить землетрясение в городском районе.

Землетрясение возникло на ранее не закартированном разломе под горой Маджик-Маунтин в 10 км к северу от главной заселенной долины. Толчки продолжались целую минуту. Подача газа и электричества была прекращена в самом начале землетрясения. Может быть, отчасти благодаря этому после землетрясения не возникло пожаров. Большинство домов в районе были деревянными и хорошо сохранились, хотя многие кирпичные трубы не устояли. В то же время старые каменные здания были разрушены вплоть до центра Лос-Анджелеса. Вероятно, из-за раннего времени суток и малочисленности людей на улицах погибло всего 65 человек, которые были в основном убиты падающими кирпичами.

На холмах за Сан-Фернандо было отмечено около тысячи мелких поверхностных оползней и камнепадов в каньонах. Более сильное нарушение грунта наблюдалось на аллювиальных равнинах вокруг гор. Там были сильно повреждены некоторые шоссе; обрушилась крупная транспортная развязка, включавшая несколько только что построенных путепроводов, из ее относительно тонких опорных башен выпали железобетонные плиты. С тех пор возникли сомнения: приемлемы ли сложные по своей конструкции высокие путепроводы для сейсмоопасных районов? Старое, построенное около 40 лет назад здание Госпиталя ветеранов разрушилось почти полностью и погребло под обломками 44 человека. Современные же, укрепленные железобетонными конструкциями корпуса больницы Олив-Вью выдержали толчки. Упали только лестничные блоки, прикрепленные к крыльям главных зданий. Это еще раз подтвердило антисейсмическую ценность железобетона.

Сохранению многих человеческих жизней при землетрясении в Сан-Фернандо способствовала также счастливая случайность: как раз перед землетрясением уровень воды в нижнем водохранилище Ван-Норман был понижен для проведения профилактического ремонта. Земляная плотина водохранилища была построена по ускоренному методу, и в ее середине остались недостаточно консолидированные, насыщенные водой осадки. При вибрации во время землетрясения возникло обширное оползневое обрушение на внутренней стороне плотины. Вода чуть не перелилась через полуразрушенную дамбу, и 80 000 человек были вынуждены покинуть свои дома до тех пор, пока водохранилище не будет осушено. За этот урок по конструкции и качеству строительства плотин в сейсмических районах чудом не было заплачено дорогой ценой огромных человеческих жертв.

Мы знаем, что на территории Китая, в поясе, простирающемся от Юнняня до Пекина и далее на северо-восток в Маньчжурию, издавна отмечалось много землетрясений. Возможно, там проходит линия какой-либо границы плит. Восточное побережье и остров Тайвань располагаются вдоль активной границы плит по периферии Тихого океана, а юго-восточные провинции страны почти асейсмичны. В западной части известно несколько довольно крупных землетрясений. Но два самых сильных в истории Китая землетрясения, которые одновременно явились и самыми разрушительными из известных в мире, наблюдались на территории пояса Юннянь — Пекин.

28 июля 1976 г. примерно в 160 км к юго-востоку от Пекина в густонаселенном районе северо-восточного Китая произошло очень мощное землетрясение с магнитудой 8,2, эпицентр которого находился в огромном промышленном городе Таншань. Масштаб разрушений и число человеческих жертв были почти беспрецедентными. Жилые дома и магазины, учреждения и заводы превратились в груды обломков. Весь город практически сровнялся с землей. Некоторые районы, расположенные на рыхлых грунтах, во время землетрясения сильно осели и покрылись множеством огромных трещин. Одна из таких трещин поглотила здание больницы и переполненный пассажирами поезд. Развитию трещин способствовало обрушение старых выработок в угольных шахтах. Население Таншаня насчитывало полтора миллиона человек, но лишь очень немногим удалось избежать телесных повреждений. Официальных сообщений об этой катастрофе из Китая не поступало, но в достоверном, хотя и неофициальном отчете, помещенном в гонконгской газете, сообщалось, что погибло 655 237 человек. В это число, правда, были включены также жертвы землетрясения за пределами Таншаня, в частности в Тяньцзине и Пекине. Во время землетрясения в восьми глубоких угольных шахтах, пройденных в твердых коренных породах, находилось около 10 000 шахтеров. Судя по сообщениям, ни один из них не погиб. Хотя в подземных выработках начались камнепады и затопление, всем шахтерам удалось спастись. А два месяца спустя почти все шахты вновь приступили к работе.

Эпицентр самого сильного в Китае землетрясения, произошедшего 23 января 1556 г., находился в городе Сиань (провинция Шэньси). Сиань расположен на берегах великой реки Хуанхэ, где равнины, выполненные рыхлыми осадками, чередуются с низкими холмами, сложенными тонким лёссовым материалом. По рассказам очевидцев, целые города погружались в грунт, разжиженный вследствие колебаний, и тысячи жилищ, вырытых в рыхлых лёссовых холмах, обрушились в считанные секунды. Поскольку толчок произошел в 5 ч утра, большинство семей еще находилось дома и с этим, несомненно, связано огромное число жертв — 830 000. Это единственное землетрясение, при котором погибших было больше, чем при катастрофе в Таншане.

Ударные волны Таншаньского землетрясения 1976 г. достигли Пекина и произвели значительные разрушения в столице Китая. Сейсмологи предсказывали, что произойдут новые землетрясения, поэтому после толчка 28 июля большинство 7-миллионного населения столицы ночевали на открытом воздухе, хотя шел сильный дождь. Людям посоветовали покинуть все здания и держаться подальше от построек, к домам высотой более пяти этажей запрещено было подходить, все крупные магазины были закрыты. Второго августа наблюдался мощный афтершок, который вызвал дальнейшие разрушения; при этом погибло несколько человек, проводивших спасательные работы в ранее рухнувших зданиях. Население Пекина продолжало ночевать под открытым небом, но крупных сотрясений больше не последовало. Наконец, 15 августа власти решили, что опасность миновала, и люди вернулись в свои дома.

 

Прогноз землетрясений

Предсказание землетрясений всегда было популярной темой, но лишь в последнее десятилетие оно перешло от прорицателей и религиозных фанатиков к ученым. К сожалению, эта проблема и в настоящее время остается трудной. Китайские специалисты заявляют, что в последние годы они предсказали 18 землетрясений из 31, но признают, что иногда объявленная тревога оказывалась ложной. По наблюдениям калифорнийских сейсмологов, в течение последних нескольких лет 25 раз сообщалось о «приближении землетрясений», но лишь в 15 случаях действительно последовали сильные толчки. Хотя, несомненно, имеется определенный прогресс в предвидении землетрясений, успехи в этой области пока еще недостаточны.

Один из распространенных способов предсказания землетрясений основан на анализе предварительных толчков, хотя отчетливые предварительные толчки до начала главного землетрясения скорее являются исключением, чем правилом. Подземные удары могут быть обнаружены при помощи сейсмографов или же Определены по поведению животных. Незадолго до землетрясения 1835 г. на побережье Чили все чайки устремились внутрь материка, а собаки покинули город Такауана. Перед землетрясением 1906 г. в Сан-Франциско всю ночь выли собаки. Китайцы заметили, что перед началом землетрясения змеи выползают из своих нор, а крысы покидают здания. Несомненно, животные и птицы ощущают гораздо более слабые колебания, чем человек. Японские исследователи установили, что наиболее чувствительными являются фазаны, которые вполне могут отличить сейсмические сотрясения от колебаний, вызванных движением транспорта.

Хотя отклонения в поведении животных позволяют предсказать лишь те землетрясения, которым предшествует несколько предварительных толчков, в Китае этим методом был осуществлен один из самых успешных прогнозов, известных на данный момент. Многие даже непрофессиональные наблюдатели замечали, что в течение всего 1974 г. поведение животных в Хайнэне (Маньчжурия) было странным и что признаки их беспокойства усилились 28 января 1975 г. В 2 ч ночи 4 февраля было объявлено, что в ближайшие два дня следует ожидать сильного землетрясения. Местное население покинуло дома; чтобы «выманить массы из зданий», была организована демонстрация кинофильмов под открытым небом. В половине восьмого утра того же дня действительно произошло землетрясение, имевшее магнитуду 7,3. Оно сровняло с землей 90 % зданий города, но «число человеческих жертв было минимальным».

Некоторые менее определенные методы прогноза основываются на изучении природных явлений, которые могут вызвать землетрясение. Прилив, заполняющий водоемы в новолуние или полнолуние, может оказаться вполне достаточной силой, чтобы в деформированных породах превысились пределы их упругости. В Гималаях землетрясения чаще происходят во время муссонных наводнений. Понижение атмосферного давления также может способствовать землетрясению. Образующиеся при падении давления высокие и тонкие, как дымка, облака иногда даже называют «предвестниками землетрясения».

Еще более сомнительным критерием прогноза является периодичность сейсмической активности. В Лиссабоне, например, сильные землетрясения отмечались в 1344, 1531 и 1755 г., следовательно, вскоре там снова должно произойти землетрясение, но прогноз, основанный на 200-летнем цикле, едва ли может указать точный срок, имеющий практическое значение. Недавно наблюдались подвижки вдоль почти всей зоны Анатолийского разлома в Турции, за исключением одного района близ Эрзинджана. Следовательно, в этой части разлома породы напряжены и в ближайшее время возможно их обрушение, но указать точно время ожидаемого землетрясения нельзя. На основе подобных же соображений, но с привлечением современного оборудования в 1973 г. было предсказано, что через 6 месяцев в Калифорнии в районе «замкнутого» участка разлома Сан-Андреас близ Холлистера разразится землетрясение. Однако ничего подобного не произошло.

Недавно советским ученым удалось достигнуть поразительных успехов в предсказании землетрясений. Они исходили из того, что перед землетрясением свойства породы меняются. Наиболее важным для прогноза является изменение скорости сейсмических волн. Скорость продольных сейсмических волн сначала снижается вследствие образования трещин, а затем возрастает, по мере того как вода заполняет эти трещины. Стало быть, сейсмолог должен лишь регистрировать ударные волны от незначительных, происходящих почти непрерывно сотрясений и уловить момент, когда изменится соотношение скоростей Р- и 5-волн, которое перед сильным землетрясением уменьшается на 5—10 %. Землетрясения следует ожидать, когда скорости волн снова станут обычными. На основании этих наблюдений можно предсказать время начала землетрясения.

Это хорошо видно на записях ударных волн, предшествовавших двум землетрясениям на территории Советского Союза. Судя по верхней записи, соотношение скоростей продольных и поперечных волн закономерно уменьшалось в течение двух месяцев. Затем оно начало возрастать, предупреждая, что землетрясение произойдет в ближайшие два месяца. Еще ценнее то обстоятельство, что интервал времени, в течение которого происходят эти изменения, указывает на интенсивность ожидаемого землетрясения. Первое из землетрясений имело магнитуду 5,4, и в течение четырех месяцев до этого события сейсмические скорости были пониженными. Предварительный период для землетрясения с магнитудой 4 составил лишь два месяца. А если бы период изменений длился 14 месяцев, это свидетельствовало бы о потенциальной возможности катастрофического землетрясения с магнитудой 7.

После того как советские ученые обнаружили это явление, оно было подтверждено американскими, японскими и китайскими сейсмологами, которым удалось осуществить удачный прогноз в районах, где имелось достаточно густая сеть сейсмографов.

Смещение пород к очагу землетрясения имеет и другие следствия: например, уменьшается удельное электрическое сопротивление пород, изменяется их магнитная восприимчивость, повышается содержание радона в грунтовых водах. Если удастся учитывать эти факторы в сочетании с изменениями скоростей волн, надежность прогноза, безусловно, возрастет,

Японские сейсмологи отдавали предпочтение прогнозированию землетрясений на основании изучения деформаций земной поверхности, выявляемых при детальной геологической съемке и измерении медленных изменений углов ее наклона вблизи разлома. Но давать прогнозы времени землетрясения на базе такого подхода нелегко. Вокруг городка Палмдейл у Лос-Анджелеса за период с 1959 по 1974 г. наблюдалось очень медленное поднятие участка площадью около 13 000 км2, центральная часть которого стала выше на 45 см. Это куполоподобное образование располагается в районе разлома Сан-Андреас, по которому местами не было смещения с 1932 г. Предполагалось, что такое воздымание характерно для ситуации, предшествующей землетрясению. Это подтверждалось и уменьшением скорости сейсмических волн в данном районе. Но начиная с 1974 г. лавовый купол Палмдейл перестал подниматься, и никто еще точно не знает, что это означает.

В наши дни, когда механизм землетрясения изучен достаточно хорошо, было бы заманчиво поставить вопрос: возможно ли осуществлять контроль над этим природным явлением? К сожалению, предотвратить землетрясение человек не может. Но он может вызвать движение земной коры, прежде чем напряжение в породах достигнет критического уровня. Наиболее действенным из существующих приемов является проведение мощного взрыва. Подземный взрыв ядерного устройства в Неваде в 1968 г. вызвал толчок магнитудой 6,3, за которым последовал ряд землетрясений с магнитудой до 5,0.

Еще один искусственный способ усиления напряжений — это строительство крупных водохранилищ, которые не только создают дополнительную нагрузку на породы за счет веса воды, но и повышают давление грунтовых вод, что уменьшает сопротивление пород трению. После 1935 г., когда было заполнено водохранилище Мид в Аризоне, в этом ранее асейсмическом районе за 10 лет произошло 600 толчков магнитудой 5,0. Водохранилище Койна близ Бомбея было заполнено в 1967 г., после чего последовало множество землетрясений; во время одного из них, магни-туда которого достигала 6,5, были разрушены дома и имелись человеческие жертвы.

Многообещающий способ вызывания землетрясений был случайно открыт в Денвере (США). Здесь начиная с 1962 г. в скважину глубиной 3600 м, пробуренную в трещиноватых гранитах, стали нагнетать отработанные жидкости. За 80 лет до 1962 г. в этом районе было отмечено лишь три слабых сотрясения грунта, а с 1962 по 1968 г. здесь наблюдалось 610 мелких землетрясений. К счастью, Денвер — это район асейсмический. Причины сотрясений грунта были выявлены, и закачивание в породы отработанных жидкостей прекратили.

Удалось выявить очень четкую связь между количеством нагнетаемой жидкости и числом землетрясений: ежемесячно нагнеталось более 27 млн. л жидкости и происходило более 50 мелких землетрясений. В основном сотрясения возникали в зоне разлома, как раз под забоем скважины, причем толчки начались ровна через семь недель после начала закачки. Выявился достаточно точный метод контроля мелких подвижек, происходящих на глубине в насыщенных жидкостью породах, которые пребывают в напряженном состоянии. Закачка воды в пласты, которую обычно* применяют в нефтеносных районах с целью добыть больше нефти, чем может выделиться под собственным давлением пород, подтвердила полученные в Денвере результаты.

Таким образом, нагнетание воды может вызвать множество слабых сотрясений, которые компенсируют одно крупное. Высказывалось мнение, что замкнутые зоны разлома Сан-Андреас следует привести в движение подобным образом, прежде чем напряжения достигнут опасного уровня. Но кто осмелится искушать судьбу, играя с такой бомбой замедленного действия, как разлом Сан-Андреас?

 

Защита от землетрясений

Прогноз землетрясений недостаточно совершенен. Он позволяет лишь предположить, где следует ожидать крупное землетрясение, и с некоторой вероятностью определить срок, когда оно произойдет. В связи с этим крайне необходимы меры защиты от причиняемого землетрясениями ущерба, которые по существу сводятся к двум рекомендациям.

Во-первых, следует избегать явно опасных районов. Поскольку полная эвакуация из таких мест, как, например, города на Калифорнийском побережье, невозможна, требуется районировать их в достаточно крупном масштабе, чтобы свести риск к минимуму.

Во-вторых, необходимо обеспечить наивысшую надежность зданий в сейсмоопасных районах. Совершенно антисейсмических зданий не существует. Но достаточно стойкое к воздействию землетрясений здание спроектировать и построить вполне возможно.

Антисейсмические свойства зданий можно выявить, основываясь на опыте прошлых землетрясений. Едва ли не самыми неудачными постройками для сейсмического района являются глинобитные и деревянные дома с тяжелыми каменными крышами, столь широко распространенные в Азии и Южной Америке. Следует избегать значительных декоративных нагрузок в верхней части зданий, в том числе парапетов на верхних этажах. Во время недавнего землетрясения в Калифорнии было установлено, что двойные гаражи на первом этаже также значительно уменьшают прочность дома. Современные железобетонные здания обычно хорошо переносят землетрясения, но еще нет соответствующих инженерных расчетов для тех случаев, когда горизонтальное ускорение может оказаться соизмеримым с ускорением свободного падения, как это наблюдалось во время землетрясения в Калифорнии в 1971.

Возводя смелые современные сооружения из бетона в сейсмических районах, архитекторы, по-видимому, должны привносить в них долю здорового консерватизма и не забывать о материале, низкое качество которого может сыграть роковую роль при землетрясении. Во время землетрясения 1930 г. в Италии причиной разрушений явилось главным образом использование при строительстве тяжелой окатанной гальки, а при землетрясении в Скопье в 1963 г. множество обрушений было вызвано плохим скреплением бетона с непромытым заполнителем. Тот факт, что здания в Скопье «расплющились», свидетельствует также о слабых железобетонных перекрытиях, лежавших на неукрепленных кирпичных стенах. Плохой фундамент — залог возможных разрушений, будь то недостаточно плотно уложенная кладка или рыхлый грунт под зданиями, как в Ниигате в 1964 г.

Если же здание сооружено из доброкачественного железобетона, имеет стальной каркас, глубокий фундамент, легкую крышу и короткие дымовые трубы, оно всегда проявит антисейсмические свойства. Множеством примеров подтверждено, что если не принимать во внимание возможность возникновения пожаров, самыми безопасными при землетрясении являются деревянные постройки — бревенчатые избы и дома с деревянным каркасом. Японцы пришли к выводу, что рифленая сталь или рулонный пропитанный битумом картон представляют собой гораздо лучший кровельный материал, чем обычная черепица.

Отель «Империал», построенный в Токио как раз перед землетрясением 1923 г., был для того времени зданием, классическим но своей сейсмостойкой конструкции: здание имело глубокий фундамент, конусообразно сужалось вверх и завершалось крышей из легкой меди; в центре отеля был сооружен декоративный пруд, который спас его от пожара, возникшего после землетрясения.

Особенно много хлопот при землетрясениях приносят старые здания. Новые дома, как правило, сооружаются в соответствии с определенными стандартами, хотя это и повышает их стоимость. Снос старых построек и замена их новыми для обеспечения безопасности представляется слишком дорогостоящим делом и требует предварительной оценки размеров ущерба, который может нанести сильное землетрясение густонаселенному городу. Даже при высококвалифицированном проектировании трудно исключить возможность появления резонанса в высотных зданиях, и медленные сейсмические волны могут случайно совпасть по периоду с собственными колебаниями постройки.

В скоростной железнодорожный путь на Хоккайдо (Япония) вмонтированы сейсмографы, и поезд автоматически остановится, если сотрясения грунта превысят определенный уровень. Даже нечетко сформулированные прогнозы землетрясений можно использовать, например, для принятия решения о понижении уровня воды в водохранилищах и увеличить тем самым сейсмоустойчи-вость участка.

К сожалению, многие пренебрегают подобными прогнозами. Возможно, в управляемом обществе дело обстоит иначе. Но в Калифорнии, например, как показали недавние исследования, предупреждение о землетрясении приведет лишь к тому, что половина из тех немногих, кто обратит на него внимание, вообще ничего не предпримет, а большинство просто начнет молиться.

С учетом всего сказанного лучшей защитой от землетрясений надо считать районирование территории и выявление различных по степени сейсмоопасности зон. При этом первостепенное значение имеет изучение геологической специфики данной местности. Хотя при большинстве землетрясений наибольшие разрушения вызываются колебанием грунта, а не общим его смещением, важнейшим делом является обнаружение активных разломов, представляющих зоны очевидной опасности. Таким образом, первоочередная задача при районировании сейсмозон заключается в том, чтобы проследить все имеющиеся разломы. Эта задача осложняется тем, что разломы обычно образуют достаточно широкие, с ответвлениями полосы; кроме того, со временем могут возникнуть новые разломы, а старые, «устойчивые» нарушения могут сместиться.

Землетрясение 1971 г. в Сан-Фернандо возникло на разломе, который считали неактивным. Следовательно, при геологическом картировании необходимо регистрировать все разломы, независимо от их активности, а затем — при заселении территории — держаться от них подальше. В настоящее время в Калифорнии запрещается строить новые здания ближе 35 м от известных разломов, за исключением небольших домов на одну семью, которые могут быть построены на расстоянии 15 м от разлома. Если же положение разлома точно не определено, стараются вынести границы здания как можно дальше за предполагаемую зону разлома. Если все-таки необходимо осуществить строительство в зоне активного разлома, прибегают к различным конструктивным ухищрениям. Так, в акведуках, подающих воду в Лос-Анджелес, которые пересекают разлом Сан-Андреас, имеются подвижные соединения. Было отрадно узнать, что недавно отказались от планов возведения атомной электростанции на этом разломе (в районе Бодега-Хед), хотя для этого и потребовался значительный нажим со стороны специалистов по охране окружающей среды.

Несомненно, что наиболее важным критерием районирования сейсмозон для прогноза землетрясений и предупреждения их последствий является учет строительных свойств грунтов. Лучшими в этом отношении являются коренные породы, а худшими — неуплотненные, насыщенные водой молодые осадочные отложения. Чем прочнее порода, тем меньше потенциальный ущерб от землетрясения. Эта связь, хотя она с трудом поддается количественному анализу, служит наилучшим ориентиром для выделения зон относительной безопасности. В неуплотненных толщах слабые наиболее подвержены разжижению алевриты и пески с зернами одинакового размера, особенно если эти рыхлые породы насыщены водой и залегают неглубоко. Установлено, что наибольшее усиление сейсмических волн наблюдается на тех участках, где рыхлые осадки залегают непосредственно на твердых коренных породах. Следовательно, при планировании расширения таких городов, как Токио и Сан-Франциско, следует учитывать распределение по площади различных типов отложений.

В качестве критериев районирования могут выступать также оценка возможности наводнений под воздействием цунами и учет опасности возникновения и масштабов оползней, связанных с движениями земной коры.

Как уже отмечалось, разлом Сан-Андреас в Калифорнии можно подразделить на активные и достаточно спокойные участки. Сан-Франциско и Лос-Анджелес расположены в потенциально опасных зонах. Но сегодня не может идти речь о перенесении зданий, а тем более городов, в другое место. Имеющиеся сведения можно использовать лишь при планировании новых застроек. Город Валдиз, разрушенный во время землетрясения на Аляске в 1964 г., был заново построен на коренных породах, тогда как раньше он располагался на рыхлых дельтовых отложениях. А вот в Манагуа (Никарагуа) избежать застройки «слабых грунтов», способствовавших разрушению города во время землетрясения 1972 г., оказалось практически невозможно. Город был восстановлен на прежнем месте. Единственная уступка природе заключалась в том, что участки, протягивающиеся вдоль пяти разломов, активизировавшихся в 1972 г., не застраивались.

 

Будущее

Если такое землетрясение, которое обрушилось на Сан-Франциско в 1906 г., повторится, оно может унести от двух до ста тысяч (и даже больше) человеческих жизней. Это число будет во многом зависеть от времени суток, а также от количества рухнувших плотин. Никакого сомнения в том, что в Сан-Франциско произойдет по крайней мере еще одно землетрясение, быть не может: этот город располагается на одном из самых активных в мире разломов, который, несомненно, начнет двигаться в недалеком будущем.

Что же предпринимается для предотвращения этой угрозы? Отвечу: удручающе мало. Это объясняется масштабом проблемы, трудно поддающейся контролю, а также безразличием властей. Материальный ущерб, который может быть причинен городу Сан-Франциско будущим землетрясением, составит много миллиардов долларов, даже если не учитывать те огромные дополнительные потери, которые, безусловно, будут в сфере производства. И все же правильное планирование и расчеты могли бы в значительной мере сократить эти гигантские цифры. В результате проведенных недавно исследований было установлено, что в Калифорнии можно было бы уменьшить материальные потери на 38 млрд. долл., если затратить сейчас 6 млрд. долл. на реконструкцию и переселение. Стоит ли вкладывать такие средства, чтобы минимизировать ущерб от какого-то проблематичного стихийного бедствия, которое к тому же неизвестно когда произойдет? Положив на чашу весов бесценное сокровище — человеческие жизни, мы получили бы однозначный ответ.

Геология системы разломов Сан-Андреас изучена достаточно хорошо, и мы имеем возможность точно указать опасные участки, располагающиеся вдоль линий разломов. Но никто не хочет взять на себя ответственность за принятие соответствующих мер. Существует огромный разрыв между знаниями специалистов и общественной оценкой опасности и рентабельности мероприятий по планированию. Линия активных разломов, несомненно, является зоной самой непосредственной опасности в случае любого землетрясения. В настоящее время законы штата Калифорния запрещают вести строительство вдоль линий сброса; признается, что на этих территориях следовало бы разбивать парки, площадки для гольфа или даже прокладывать шоссе (без возведения на них больших мостов). Но так было не всегда, и ошибки прошлых лет не исправлены. Почему продолжается эксплуатация многих зданий, относительно которых хорошо известно, что они построены на активных разломах? Почему в пригородных районах к западу от Сан-Франциско сохраняются жилые массивы на двух участках в пределах разлома Сан-Андреас?

Еще хуже положение в Окленде, с внутренней стороны залива Сан-Франциско. Окленд находится на разломе Хейуорд — очень активном ответвлении системы Сан-Андреас, где во время- сильного землетрясения 1868 г. наблюдались заметные подвижки. Опасно строить на разломе жилые дома, но еще опаснее возводить там здания общественного назначения. И несмотря, на это, в Окленде на полосе разлома Хейуорд расположено четырнадцать школ, две больницы и футбольный стадион студенческого городка Калифорнийского университета в"; Беркли. Опасность хорошо известна, но в силу инертности, беспечности и ряда других причин на нее не обращают внимания. То же самое наблюдается и в Анкоридже на Аляске. В отчете Геологической службы США за 1959 г. указывалось на возможную неустойчивость толщи Бутлеггер-Коув-Клей при землетрясении. Тем не менее на этих глинах в пределах плато Тернегейн-Хайтс были построены дома, а на плато Гавернмент-Хилл возведена школа. Во время землетрясения все это обрушилось. Сколько тогда было разговоров о происшедшей трагедии!

Какова же будет реакция населения, если разлом Хейуорд снова начнет двигаться под Оклендом и сотни людей погибнут под обломками двух больниц, четырнадцати школ и трибун стадиона?