Тайна земных катастроф

Еще великий австрийский геолог Э. Зюсс в конце прошлого века обратил внимание, что землетрясения в Австрии как бы нанизаны на некие линии, причем линии эти были явно связаны со строением Альп. Правда, до него связь землетрясений со всякого рода разломами и сдвигами в земной коре (их называют дислокациями) замечали и Ляйель, и Соколов, и другие геологи. Но все эти предшественники, отмечая связь дислокаций с землетрясениями, подчеркивали, что считают дислокации следствиями независимо происходящих первотолчков (взрывов или обрушений). Зюсс впервые отождествил дислокации с очагами землетрясений. Он раз и навсегда разделил землетрясения на вулканические и тектонические, а тектонические в свою очередь попытался подразделить на сдвиговые землетрясения, вызванные горизонтальными напряжениями земной коры, и сбросовые (землетрясения с вертикальным взаимным перемещением "крыльев" — берегов трещины-дислокации).

В 1906 году в молодой науке сейсмологии произошло два больших события. Русский физик академик Голицын изобрел электромагнитный сейсмограф, неизмеримо повысивший точность регистрации землетрясений. А американский исследователь доктор Рид вооружил наконец науку настоящей теорией тектонического землетрясения. Эта теория, развитая и видоизмененная, лежит в основе всей сейсмологии по сей день.Калифорнийские землетрясения и сейчас высоко "ценятся" за необычайную чистоту и понятность происходящих движений. Сильные толчки привязаны здесь к уникальному для континентальной коры сдвиговому разлому Сан-Андреас. Сдвиговое движение по этому разлому, как медленное, без толчков (такое тектоническое движение носит название крипа), так и быстрое, с разрушением во время землетрясений, можно считать классическим, бесспорным. Во время землетрясения 1906 года крылья разлома сместили изгороди дороги на 7-8 метров!

"Кора во многих местах Земли, — писал Рид в своей знаменитой, сейчас ставшей хрестоматийной статье, — медленно перемещается, и разности перемещений в соседних областях создают упругие деформации, большие, чем порода может выдержать, затем возникает разрыв, и деформированные породы испытывают отдачу под действием их собственных упругих напряжений, пока эта деформация в значительной мере не будет снята... Эти деформации не возникают внезапно, но постепенно накапливаются благодаря медленному перемещению соседних областей".

До Рида (впрочем, этот взгляд и сейчас встречается среди сейсмологов) ученые представляли себе очаг землетрясения, источник сейсмических волн, в виде точки. По Риду, очаг — это прежде всего плоскость, более или менее, в зависимости от масштаба землетрясения, обширная площадка, по которой скользят друг относительно друга соседствующие блоки коры. Основные положения модели Рида не оспариваются по сей день. Поправки же и дополнения к ней основаны на все растущем осознании того факта, что геологическая среда, геологическое пространство-время во многом отличаются от условий лабораторных разрушений (Рид прямо применил к землетрясениям основы теории упругости, разработанной для совершенно других масштабов и материалов.)

Если взять кусок парафина и сжимать его в тисках, то можно заметить, что, сжимаясь в направлении действия сдавливаемых челюстей тисков, образец как бы расширяется в перпендикулярном направлении. Так, решил Рид, все идет и в сжимаемом кубе горных пород: всегда есть ось наибольшего сжатия и перпендикулярная ей ось наименьшего сжатия (или, проще, растяжения). Плоскость же разрыва пойдет по диагонали куба (под 45 градусов к осям напряжения) — либо по одной, либо по другой, либо по обеим (В том случае, если помимо одноосного сжатия в тисках образец находится в состоянии достаточно высокого всестороннего давления, как это всегда бывает в недрах Земли. Без этого условия трещина может пойти иным образом). Расположение в пространстве этих осей и плоскостей, если их установить, и есть механизм землетрясения.