100 великих загадок географии

Голицын работал под Петербургом, в Пулковской геофизической лаборатории. По данным сейсмических приборов, которые зарегистрировали отзвуки Усойского землетрясения, учёный вычислил его энергию. Когда экспедиция, побывавшая на Памире, обследовала район катастрофы, удалось выяснить, с какой высоты сорвалась масса горных пород.

Несмотря на огромную энергию обвала, подземные удары были, по-видимому, значительно мощнее. И в этом случае, как обычно бывает, содрогания Земли нарушили устойчивость горных склонов. Хотя не исключён другой вариант. Когда на крутом склоне рыхлые или снежные массы находятся в неустойчивом положении, то падения камня или резкий звук могут вызвать мощный обвал. Вот и в горах многие геоблоки находятся в напряжённом состоянии. Крупный обвал может произойти по разным причинам, в частности из-за слабых землетрясений. Обрушение (перераспределение) огромной массы горных пород может разрядить напряжение в недрах и вызвать сильное землетрясение.

Отзвуки землетрясения – продольные и поперечные волны – расходятся во все стороны от очага по всему земному шару. Чем плотнее горные породы, тем быстрее распространяются в них волны (в жидком веществе продольные волны затухают). На границах слоёв разной плотности они отражаются. Эти границы – словно подземные зеркала. Чем больше разница в плотности, тем лучше отражение.

Чтобы улавливать дрожания Земли, используют три сейсмографа одновременно. Они определяют направление, откуда приходят волны. Так как речь идёт об объёмном, трёхмерном пространстве Земли, то и расставляются приборы по трём взаимно перпендикулярным направлениям, по осям куба.

Академик Б.Б. Голицын не только создал сейсмический прибор, чутко реагирующий на колебания Земли, но и решил сложную математическую задачу определения очага землетрясения по данным одной сейсмической станции. Учитывается время и пути движения как прямых, так и отражающих волн.

Сейсмические станции имеются во всех более или менее крупных странах. Чтобы «просвечивать» земные недра до сравнительно небольших глубин (на сотни и тысячи метров), геологи-разведчики взрывают заряды в шурфах или скважинах. Для небольших глубин и расстояний этих «вспышек подземных фонарей» вполне достаточно, чтобы выяснить условия залегания отдельных толщ и обнаружить залежи некоторых подземных ископаемых, в частности нефти. Пользу можно извлечь даже от землетрясений.

В 1961–1963 годах на линии от Памира до Байкала работали по единой программе 40 сейсмических станций. Использовались данные 100 землетрясений (в основном незначительных, но вполне пригодных для научных целей). Результаты наблюдений были обработаны в вычислительном центре Сибирского отделения Академии наук СССР. Впервые удалось обнаружить глубинные области, где верхняя мантия частично расплавлена: под Памиром и Байкалом. А вот под Алтайскими и Саянскими горами подобной области не оказалось.

Полвека назад сейсмологи освоили новый метод исследования. По земле бьют специальными тяжёлыми вибраторами, вызывая ударные волны определённой частоты, которые удобно обрабатывать. Так удаётся получать нечто подобное фотографиям подземных горизонтов. Сейсмофотографии показывают распределение плотности на разных глубинах. Совмещая вертикальные сейсмические разрезы и горизонтальные сейсмофотографии, можно получить объёмную картину земных недр.

…Наиболее вероятна связь «подземных ураганов» с резким разрушением каменных масс. Процесс моделируют в опытах на образцах горных пород под сильным давлением. Когда оно достигнет предела прочности образца, он трескается, разваливается. Предполагается, что и в толщах земли происходит нечто подобное. Имеются зоны сжатия или растяжения, ослабленные трещиноватые участки, сдвигаются блоки литосферы.

Твёрдые тела значительно более чутко реагируют на растяжение, чем на сжатие. По-видимому, большинство землетрясений происходят от снижения давления в недрах. От этого «лопаются», как бы взрываются скальные породы. А под мощным давлением они будут сминаться, раздавливаться, вызывая сравнительно слабые толчки.

Есть и другие варианты. «В каменной оболочке планеты… – пишет член-корреспондент РАН Г.А. Соболев, – порой возникают гигантские трещины. Движущиеся края разрыва излучают упругие волны. Распространяясь со скоростью несколько километров в секунду, они быстро достигают земной поверхности и нередко вызывают катастрофические последствия. Именно так происходит землетрясение. Согласно геологическим и сейсмологическим данным, это результат внезапной разрядки динамических напряжений, вызванных процессами, идущими в недрах Земли (дифференциация вещества, конвективные движения каменных масс и т. д.)».

Выходит, причин, вызывающих землетрясения, немало. Но если всё сводится к гигантским трещинам и трению движущихся каменных масс, то почему очаги не вытянуты линейно, а разбросаны в пространстве и точечные, как от взрывов? На мой взгляд, так получается потому, что происходят разрывы горных пород при растяжении. Хотя механизмы сейсмических ударов могут быть разными.