Сейсмология: как предсказывают землетрясения. Землетрясения

Добавив немного практических данных к вышеупомянутому ответу о взаимоотношениях Гутенберга-Рихтера, здесь приведен график совокупной вероятности землетрясений в конкретной провинции в Японии на основе наблюдаемых частот в течение многих сотен лет:

Взаимосвязь достоверно лог-линейна (в соответствии с G-R); если вы согласитесь, что отношения будут поддерживать более высокие величины, вы оцениваете вероятность события M10 в этом месте каждые 30 000 лет.

Чтобы получить оценку для «где угодно в мире», вам понадобятся кумулятивные данные для всех. Хорошим местом для начала является сайт USGS - у них есть удобный стол с данными с 1900 года .

Приняв эти данные и построив их на логарифмическом линейном графике, затем экстраполируя линейную подгонку, дается следующая диаграмма:

Это довольно страшно, потому что это говорит о том, что вероятность землетрясения M10 в любой точке мира составляет 1: 100 в любой конкретный год. Обратите внимание, что я построил данные для величиной x до x.9 в месте расположения x), который немного недооценивает ситуацию. Обратите также внимание на то, что в крайнем случае очень больших землетрясений (8 и выше) данные выглядят так, как будто они могут отклоняться от прямой линии, но не хватает данных, чтобы сделать какие-либо твердые выводы о форме.

Есть еще несколько оговорок. Во-первых, можно предположить, что модель может быть экстраполирована: конкретная ошибка не может быть сконструирована таким образом, чтобы хранить энергию, необходимую для события M10, поскольку она всегда будет выделять энергию до того, как она туда попадет (и там может быть эффектом «стресс-теней», в котором говорится, что после большого землетрясения вероятность еще одного крупного временно снижается, потому что стрессы были сняты, поэтому эту модель можно использовать только «в течение длительного периода» и делает не точно отражают риск землетрясения в ближайшие пять лет).

Тем не менее - один процент.

Величина 10 землетрясений действительно возможна, но очень маловероятна. Вы видите, что частота землетрясения определяется законом Гутенберга-Рихтера :

$$ N = 10 ^ {a-bM} $$

где $ N $ - число землетрясений $ \ ge M (величина) $ и $ a, b $ - константы. Как вы можете видеть, чем больше $ M $, тем меньше $ N $. $ a, b $ обычно решаются статистически, через наблюдательные данные и регрессию. Но по номиналу вы можете легко увидеть, что землетрясения большой величины становятся все менее и менее частыми на экспоненциальном уровне.

Что же такое землетрясение магнитудой 10 баллов? Моя догадка - зона субдукции, так как именно здесь происходят самые высокие землетрясения. Какая зона субдукции? Любое предположение так же хорошо, как и мое, Чили или Тонга, хотя важно также отметить, что величина землетрясения часто связана с размером ошибки: я не думаю, что существует ошибка, долгой/большой, чтобы генерировать $ M \ ge 10.0 $ землетрясение на Земле в настоящее время.

Возможны ли землетрясения магнитудой 10 баллов?

Идея «Мега-Квака» - землетрясение магнитудой 10 или больше - теоретически возможно, очень маловероятно. землетрясение величина частично основана на длине разломов - чем дольше ошибка, тем больше землетрясение. Простая истина заключается в том, что существуют нет известных неисправностей, способных генерировать величину 10 или больше «Мега-землетрясение» ()

Где землетрясения магнитудой 10 баллов наиболее вероятны?

Девять из десяти крупнейших землетрясений, которые произойдут в прошлом веке были события зоны субдукции. Это включает в себя Великий Чилийский 1960 Землетрясение, которое на М 9.5 было самым большим землетрясением, когда-либо зарегистрированным, землетрясение и цунами в Индийском океане в 2004 году, а также 2011 Tōhoku землетрясения и цунами. ()

Какова наиболее вероятная частота землетрясений магнитудой 10 баллов?

Если бы они были возможны, учитывая, что в письменной истории не записано ни одного слова, нет никакой возможности простить грехов без большой неопределенности. Исторические данные вводят в заблуждение. Объяснение см. в разделе: (1) " Это, вероятно, наблюдательный эффект, который довольно распространен в науках о Земле. « (2) " "

Насколько велики землетрясения магнитудой 10 баллов?

Очень большой. Чтобы понять, эта круговая диаграмма показывает, как общий сейсмический момент , выпущенный землетрясениями за период 1906 года -2005, с наибольшими индивидуальными землетрясениями (слева) и группами землетрясений (справа). Тонкая лента землетрясения в Сан-Франциско 1906 года также изображена для целей сравнения. M w обозначает величину землетрясения на масштабе момента времени .

CAPTION: Global seismic release from 1906 to 2005, the graph shows that almost 25% of the world earthquake energy in a century was concentrated in the Great Chilean Earthquake alone.

Это определенно возможно, хотя и не очень вероятно, как упоминалось выше. Необычно длинная зона субдукции, такая как траншея Перу-Чили, алеутская траншея или японо-камчатская впадина, должна была разрушить в целом , чтобы вызвать ее. Другими словами, это должно быть землетрясение, которое одновременно поражает Россию и Японию, или землетрясение, которое одновременно поражает Колумбию, Эквадор, Перу и Чили и т. Д.

Кроме того, землетрясение Moment Magnitude 10 не обязательно будет сильно отличаться с точки зрения того, как далеко отходят здания, скажем, от 8 или 9. Однако тряска будет продолжаться гораздо дольше - около 30 минут - и будет распространяться по гораздо большая площадь. И тогда, конечно, есть цунами, которые могут поражать землю , пока тряска все еще продолжается , что значительно увеличивает ущерб, который может вызвать землетрясение.

Земле присуще одно прискорбное свойство: она временами уходит из-под ног, и не всегда это связано с результатами бодрой вечеринки в дружеском кругу. От сотрясений почвы встает дыбом асфальт, рушатся дома. Да что там дома?! — катастрофические землетрясения могут вздымать или разрушать горы, осушать озера, разворачивать реки. Жителям домов, гор и побережий в таких ситуациях остается только одно: пытаться уцелеть, насколько это окажется возможным.

Люди сталкивались с буйством земной тверди примерно с тех времен, когда спустились на эту твердь с деревьев. Видимо, к началу человеческой эпохи относятся и первые попытки объяснить природу землетрясений, в которых обильно фигурируют подземные боги, демоны и прочие псевдонимы тектонических движений. По мере того как наши предки обзаводились постоянным жильем с прилагаемыми к нему крепостями и курятниками, урон от сотрясений почвы под ними становился больше, а желание задобрить Вулкана или хотя бы предсказать его немилость — сильнее.

Впрочем, разные страны в древности сотрясались разными сущностями. Японская версия отводит ведущую роль живущим под землей гигантским сомам, которые иногда шевелятся. В марте 2011 года очередное рыбье буйство привело к сильнейшему землетрясению и цунами.

Схема распространения цунами в акватории Тихого океана. На картине цветом показана высота расходящихся в разные стороны волн, порожденных землетрясением вблизи Японии. Напомним, что подземный толчок 11 марта обрушил на побережье Японии волну цунами, приведшую к гибели не менее 20 тысяч человек, обширным разрушениям и превращению слова «Фукусима» в синоним Чернобыля. Реагирование на цунами требует большой оперативности. Скорость океанских волн измеряется километрами в час, а сейсмических — километрами в секунду. За счет этого возникает запас времени в 10−15 минут, за которые нужно оповестить жителей угрожаемой территории.

Неустойчивая твердь

Земная кора находится в очень медленном, но непрерывном движении. Громадные блоки напирают друг на друга и деформируются. Когда напряжения превышают предел прочности, деформация становится неупругой — земная твердь ломается, а пласты смещаются вдоль разлома с упругой отдачей. Впервые эту теорию предложил почти сто лет назад американский геофизик Гарри Рейд, изучавший землетрясение 1906 года, почти полностью разрушившее Сан-Франциско. С тех пор учеными было предложено множество теорий, по‑разному детализирующих ход событий, но первооснова осталась в общих чертах той же.

Глубина моря изменчива. Приходу цунами часто предшествует отступление воды от берега. Упругие деформации земной коры, предшествующие землетрясению, оставляют воду на месте, но глубина дна относительно уровня моря при этом часто меняется. Мониторинг морской глубины осуществляется сетью специальных приборов — мареографов, установленных как на берегу, так и на удалении от берега.

Многообразие версий, увы, не увеличивает объем знаний. Известно, что очаг (по-научному — гипоцентр) землетрясения представляет собой протяженную область, в которой и происходит разрушение горных пород с выделением энергии. Ее объемы прямо связаны с размерами гипоцентра — чем он больше, тем сотрясения сильнее. Очаги разрушительных землетрясений простираются на десятки и сотни километров. Так, очаг Камчатского землетрясения 1952 года имел длину около 500 км, а Суматранского, вызвавшего в декабре 2004 года самое страшное в современной истории цунами, — не менее 1300 км.

Размеры гипоцентра зависят не только от накопленных в нем напряжений, но и от физической прочности горных пород. Каждый отдельный пласт, оказавшийся в зоне разрушения, может как треснуть, увеличивая масштаб события, так и устоять. Конечный результат в итоге оказывается зависимым от множества невидимых с поверхности факторов.

Тектоника в картинках. Столкновение литосферных плин приводит к их деформации и накоплению напряжений.

Сейсмический климат

Сейсмическое районирование территории позволяет предсказать силу возможных в данном месте подземных толчков, пусть даже и без указания точных места и времени. Полученную карту можно сравнить с климатической, вот только вместо атмосферного климата на ней отображен сейсмический — оценка возможной в данном месте силы землетрясения.

Исходной информацией служат данные о сейсмической активности в прошлом. К сожалению, история инструментальных наблюдений за сейсмическими процессами насчитывает немногим более ста лет, а во многих регионах — того меньше. Некоторую помощь может оказать сбор данных из исторических источников: описаний даже античных авторов обычно достаточно, чтобы определить балльность землетрясения, поскольку соответствующие шкалы построены на основе бытовых последствий — разрушения зданий, реакции людей и т. п. Но и этого, конечно, недостаточно — человечество еще слишком молодо. Если в каком-то регионе за последние пару тысяч лет не было десятибалльного землетрясения, это еще не значит, что оно не произойдет там в следующем году. Пока речь идет о рядовом малоэтажном строительстве, с риском такого уровня можно мириться, но размещение АЭС, нефтепроводов и прочих потенциально опасных объектов требует явно большей точности.

Землетрясение - это природное явление, обладающее разрушительной силой, это непредсказуемое стихийное бедствие, происходящее внезапно и неожиданно. Землетрясение-это подземные толчки, вызванные тектоническими процессами, происходящими внутри земли, это колебания земной поверхности, которые возникают в результате внезапных разрывов и смещений участков земной коры. Землетрясения происходят в любой точке земного шара, в любое время года, определить, где и когда, и какой силы будет землетрясение фактически невозможно.

Они не только разрушают наши дома и изменяют природный ландшафт, но и сносят с лица Земли города и уничтожают целые цивилизации, они приносят людям страх, горе и смерть.

Как измеряется сила землетрясения

Интенсивность подземных толчков измеряется баллами. Землетрясения силой 1-2 балла улавливаются только специальными приборами - сейсмографами.

При силе землетрясения в 3-4 балла колебания уже улавливают не только сейсмографы, но и человек - раскачиваются предметы, окружающие нас, люстры, горшки с цветами, звенит посуда, открываются дверцы у шкафов, покачиваются деревья и здания, да и сам человек покачивается.

При 5-ти баллах трясёт еще сильнее, останавливаются настенные часы, на зданиях появляются трещины, осыпается штукатурка.

При 6-7 баллах колебания сильные, падают предметы, картины, висящие на стенах, на оконных стёклах и на стенах каменных домов появляются трещины.

Землетрясения в 8- 9 баллов приводят к обвалу стен и разрушению зданий и мостов, даже каменные дома разрушаются, а на поверхности земли образуются трещины.

10-ти бальное землетрясение имеет более разрушительный характер - рушатся здания, происходят порывы трубопроводов и железнодорожных рельсов, возникают оползни и обвалы.

Но самыми катастрофическими по силе разрушений являются землетрясения в 11-12 баллов.
За считанные секунды меняется природный ландшафт, разрушаются горы, города превращаются в руины, в земле образуются огромные провалы, исчезают озёра, а в море могут появиться новые острова. Но самое страшное и невосполнимое при таких землетрясениях – это то, что гибнут люди.

Так же существует другой более точный объективный способ оценки силы землетрясения - по величине колебаний, вызванных землетрясением. Эта величина называется магнитудой и определяет силу, то есть энергию землетрясения, самое высокое значение магнитуды-9.

Очаг и эпицентр землетрясения

Сила разрушения зависит и от глубины очага землетрясения, чем глубже от поверхности земли возникает очаг землетрясения, тем меньшую разрушительную силу несут в себе сейсмические волны.

Очаг возникает в месте смещения гигантских массивов пород и может находиться на любой глубине от восьми до восьмисот километров. Совсем не важно, большое это смещение или не очень, всё равно возникают колебания земной поверхности и как далеко распространятся эти колебания - зависит от их энергии и сил.

Большая глубина очага землетрясения снижает разрушения на поверхности земли. Разрушительность землетрясения так же зависит от величины очага. Если колебания земной коры сильные и резкие, тогда на поверхности Земли происходят катастрофические разрушения.

Эпицентром землетрясения следует считать точку над очагом, расположенную на поверхности земли. Сейсмические или ударные волны расходятся от очага во все стороны, чем дальше от очага, тем меньше интенсивность землетрясения. Скорость ударных волн может достигать восьми километров в секунду.

Где чаще всего происходят землетрясения

Какие же уголки нашей планеты являются более сейсмоопасными?

Существует два пояса, где землетрясения происходят чаще всего. Один пояс имеет начало у Зондских островов, а конец на Панамском перешейке. Это Средиземноморский пояс - он тянется с востока на запад, проходит через горы, такие как- Гималаи, Тибет, Алтай, Памир, Кавказ, Балканы, Апеннины, Пиренеи и проходит через Атлантику.

Второй пояс называется Тихоокеанский. Это - Япония, Филлиппины, так же он охватывает Гавайские и Курильские острова, Камчатку, Аляску, Исландию. Проходит вдоль западных берегов Северной и Южной Америки, через горы Калифорнии, Перу, Чили, Огненную Землю и Антарктиду.

На территории нашей страны так же имеются сейсмоактивные зоны. Это Северный Кавказ, Алтай и Саяны, Курильские острова и Камчатка, Чукотка и Корякское нагорье, Сахалин, Приморье и Приамурье, Байкальская зона.

Так же часто происходят землетрясения и у наших соседей - в Казахстане, Киргизии, Таджикистане, Узбекистане, Армении и других государствах. Да и в других районах, которые отличаются сейсмической устойчивостью, периодически возникают подземные толчки.

Сейсмическая неустойчивость этих поясов связана с тектоническими процессами в земной коре. Те территории, на которых находятся действующие дымящиеся вулканы, где есть горные массивы и продолжается формирование гор, там чаще всего и располагаются очаги землетрясений и в тех местах часто происходят подземные толчки.

Почему происходят землетрясения

Землетрясения являются следствием тектонического движения, происходящего в глубине нашей Земли, причин по которым возникают эти движения множество - это внешнее воздействие космоса, Солнца, вспышки на солнце и магнитные бури.

Это, и так называемые, земные волны, которые периодически возникают на поверхности нашей земли. Эти волны хорошо видны на морской поверхности - морские приливы и отливы. На земной поверхности они не заметны, но фиксируются приборами. Земные волны вызывают деформацию поверхности земли.

Некоторые ученые высказывают предположения, что виновницей землетрясений может являться Луна, точнее колебания, происходящие на лунной поверхности, они оказывают воздействие и на земную поверхность. Было замечено, что сильные разрушительные землетрясения совпадали с полнолунием.

Так же ученые отмечают те природные явления, которые предшествуют землетрясениям - это сильные, затяжные осадки, большие перепады атмосферного давления, необычное свечение воздуха, беспокойное поведение животных, а так же увеличение газов –аргона, радона и гелия и соединений урана и фтора в подземных водах.

Наша планета продолжает своё геологическое развитие, происходит рост и формирование молодых горных массивов, в связи с деятельностью человека появляются новые города, уничтожаются леса, осушаются болота, возникают новые водохранилища, и те изменения, которые происходят в глубине нашей Земли и на её поверхности вызывают всевозможные стихийные бедствия.

Деятельность человека тоже оказывает отрицательное воздействие на подвижность земной коры. Человек, возомнивший себя укротителем и созидателем природы, необдуманно вмешивается в природный ландшафт - сносит горы, возводит на реках плотины и гидростанции, строит новые водохранилища, города.

Да и добыча полезных ископаемых - нефти, газа, каменного угля, строительных материалов - щебень, песок - влияет на сейсмоактивность. И в тех районах, где велика вероятность землетрясений, сейсмоактивность ещё больше усиливается. Своими непродуманными действиями человек провоцирует оползни, обвалы и землетрясения. Землетрясения, которые возникают в связи с деятельностью человека, называются техногенными .

Ещё один вид землетрясений происходит при участии человека. При подземных ядерных взрывах, когда проводятся испытания тектонического оружия, или при взрыве большого количества взрывчатых веществ, так же происходят колебания земной коры. Интенсивность таких толчков не очень велика, однако они могут спровоцировать землетрясение. Такие землетрясения называются искусственными .

Ещё бывают вулканические землетрясения и обвальные . Вулканические землетрясения возникают из- за высокого напряжения в недрах вулкана, причиной этих землетрясений являются вулканический газ и лава. Продолжительность таких землетрясений от нескольких недель до нескольких месяцев, они слабы и не представляют опасности для людей.
Обвальные землетрясения вызываются крупными оползнями и обвалами.

На нашей Земле землетрясения происходят ежедневно, около ста тысяч землетрясений в год фиксируются приборами. Этот неполный список катастрофических землетрясений произошедших на нашей планете наглядно показывает, какие потери несет человечество от землетрясений.

Катастрофические землетрясения, произошедшие за последние годы

1923 год - Япония-эпицентр около Токио, погибли около 150 тысяч человек.
1948 год-Туркмения, полностью разрушен Ашхабад, около ста тысяч погибших.
1970 год в Перу, оползень вызванный землетрясением погубил жизни 66 тысяч жителей города Юнгай.
1976год - Китай, разрушен город Тяншань,250 тысяч погибших.

1988год - Армения, разрушен город Спитак -25 тысяч человек погибли.
1990год - Иран, провинция Гилян,40 тысяч погибших.
1995год - остров Сахалин,2 тысячи человек погибли.
1999 год - Турция, города Стамбул и Измир-17 тысяч погибших.

1999 год-Тайвань, 2,5 тысячи человек погибли.
2001год - Индия, штат Гуджарат-20 тысяч погибших.
2003 год - Иран, разрушен город Бам, около 30 тысяч человек погибли.
2004 год-остров Суматра-землетрясение и цунами, вызванное землетрясение лишили жизни 228 тысяча человек.

2005 год – Пакистан, район Кашмир-76 тысячи человек погибших.
2006 год - остров Ява-5700 человек погибших.
2008 год - Китай, провинция Сычуань, погибших -87 тысяч человек.

2010 год - Гаити, погибли -220 тысяч человек.
2011 год -Япония - землетрясение и цунами, унесли жизни более 28 тысяч человек, взрывы на атомной станции Фукусима привели к экологической катастрофе.

Мощнейшие толчки разрушают инфраструктуры городов, здания, лишая нас жилья, приносят колоссальный ущерб жителям тех стран, где разыгралась стихия, но самое страшное и невосполнимое - это гибель миллионов людей. История хранит память о разрушенных городах, исчезнувших цивилизациях и какой бы страшной силой не обладала стихия, человек, пережив трагедию, восстанавливает своё жильё, строит новые города, возводит новые сады и возрождает поля, на которых выращивает себе пропитание.

Как вести себя при землетрясении

При первых толчках землетрясения человек испытывает страх, растерянность, ведь всё вокруг приходит в движение, качаются люстры, звенит посуда, открываются дверки шкафов, а иногда и падают предметы, земля уходит из- под ног. Многие впадают в панику, начинают метаться, другие наоборот медлят, замирают на месте.

Если вы находитесь на 1-2 этажах, первое, что вы должны сделать - это постараться как можно быстрее покинуть помещение и отойти на безопасное расстояние от зданий, постарайтесь найти открытое место, обратите внимание на линии электропередач, под ними нельзя находиться, при сильных толчках могут оборваться провода и можно получить удар током.

Если вы находитесь выше 2-го этажа или не успели выскочить на улицу, постарайтесь покинуть угловые комнаты. Лучше спрятаться под стол или под кровать, встать в проём внутренних дверей, в угол комнаты, но подальше от шкафов и окон, так как лопнувшие стёкла и предметы, находящиеся в шкафах, да и сами шкафы, холодильники при падении могут вас задеть и травмировать.

Если всё же решили покинуть квартиру, то будьте осторожны, не заходите в лифт, при сильных землетрясениях лифт может отключиться или обрушиться, так же не советуют бежать к лестницам. Лестничные марши могут быть повреждены вследствие подземного толчка, а толпа людей, хлынувшая к лестницам, увеличит на них нагрузку и лестницы могут обрушиться. Выходить на балконы так же опасно, они так же могут обрушиться. Не следует выпрыгивать с окон.

Если подземные толчки застали вас на улице, отойдите на открытое пространство, подальше от зданий, от линий электропередач, от деревьев.

Если находитесь в машине, остановитесь у обочины дороги, подальше от фонарей, деревьев, рекламных щитов. Не останавливайтесь в тоннелях, под проводами и мостами.

Если вы проживаете в сейсмоактивной зоне, и землетрясения периодически сотрясают ваши дома, то вы должны подготовить себя и своих родных к возможности возникновения более сильного землетрясения. Заранее определите самые безопасные зоны в вашей квартире, примите меры по укреплению своего жилья, научите детей, как вести себя, если во время подземных толчков дети находятся дома одни.

Можно ли предсказать землетрясение? За прошедшие века было предложено много способов предсказания-от учета по­годных условий, типичных для землетрясений, до наблюдений за положением небесных тел и за странностями в поведении жи­вотных. Большинство попыток предсказать землетрясение было безуспешным.

С начала 1960-х годов научные исследования по прогнозу зе­млетрясений приняли невиданный размах, особенно в Японии, СССР, КНР и США. Их цель-добиться в предсказаний земле­трясений по крайней мере такой же надежности, как в прогнозе погоды. Наибольшей известностью пользуется предсказание времени и места возникновения разрушительного землетрясения, особенно краткосрочный прогноз. Однако существует и другой вид прогноза землетрясений: оценка интенсивности сейсмических сотрясений, ожидаемых в каждом отдельном районе. Этот фак­тор играет главную роль при выборе участков для строительства таких важных сооружений, как плотины, больницы, ядерные ре­акторы, и в конечном счете наиболее важен для уменьшения сейсмической опасности. В данной главе мы рассмотрим на­учный подход к прогнозу времени и места землетрясений, а ме­тоды прогноза сильных колебаний грунта опишем в гл 11.

Как было указано в гл. 1, изучение характера сейсмичности на Земле за исторический период времени позволило предсказывать те места, где в будущем могут возникать разрушительные земле­

Трясения. Однако хроника прошлых землетрясений не дает воз­можности прогнозировать точное время следующей катастрофы. Даже в Китае, где за последние 2700 лет произошло от 500 до 1000 опустошительных землетрясений, статистический анализ невыявил четкой периодичности сильнейших землетрясений, но по­казал, что крупные катастрофы могут разделяться длительными периодами сейсмического молчания.

В Японии, где также существует длительная статистика зе­млетрясений (рис. 1), начиная с 1962 г. проводятся интенсивные исследования по прогнозу землетрясений, но пока они не принес­ли определенного успеха. (Впрочем, надо иметь в виду, что в по­следние годы на Японских островах не происходило крупных разрушительных землетрясений, хотя отмечено много слабых толчков.) Японская программа, объединяющая усилия сотен сейсмологов, геофизиков и геодезистов, привела к получению огромного количества разнообразных сведений и позволила вы­делить много признаков готовящегося землетрясения. Один из самых примечательных предвестников землетрясений среди из­ученных до сих пор-явления, отмеченные на западном побе­режье японского острова Хонсю. Проводившиеся там геодезиче­ские измерения показали (см. графики на рис. 2), что в окрестно­стях города Ниигата в течение примерно 60 лет происходило не­прерывное поднятие и опускание береговой линии. В конце 1950-х годов скорость этого процесса уменьшилась; затем во время землетрясения Ниигата 16 июня 1964 г. в северной части этого района (вблизи эпицентра) было отмечено резкое опуска­ние величиной более 20 см. Характер распределения верти­кальных движений, показанный на графиках рис. 2, был выяснен только после землетрясения.
Но в случае повторения таких крупных изменений высоты рельефа это, несомненно, послужит некоторым предостережением. Позднее в Японии было проведе­но специальное изучение исторических циклов землетрясений в окрестностях Токио, а также были выполнены локальные изме­рения современной деформации коры и частоты землетрясений. Полученные результаты позволили некоторым японским сейсмо­логам предположить, что повторения сильнейшего землетрясе­ния Канто (1923 г.) в настоящее время не ожидается, но что в со­седних районах землетрясения не исключены.

С начала нашего столетия, если не раньше, стали выдвигаться предположения о разных типах «спусковых механизмов», спо­собных вызвать начальную подвижку в очаге землетрясения. Среди наиболее серьезных предположений-роль суровых по­годных условий, вулканических извержений, гравитационное при­тяжение Луны, Солнца и планет). Чтобы найти такие эффекты, были проанализированы многочисленные каталоги землетрясений,

в том числе весьма полные списки для Калифорнии, но определенных результатов получено не было. Например, выдви­нуто предположение о том, что, поскольку каждые 179 лет пла­неты оказываются приблизительно на одной линии, возникаю­щее при этом дополнительное притяжение вызывает резкое усиление сейсмичности. Следующее такое расположение планет ожидается в 1982 г. Разлом Сан-Андреас в южной Калифорнии не производил разрушительных сейсмических толчков после зе­млетрясения Форт-Техон в 1857 г., так что воздействие этого «планетного» спускового механизма на указанный разлом в 1982 г. можно было бы считать особенно вероятным. К счастью для Калифорнии, этот аргумент имеет серьезные изъ­яны. Во-первых, мировые каталоги землетрясений показывают, что в прошлые эпизоды такого расположения планет: в 1803, 1624 и 1445 г.-усиления сейсмической активности не наблюда­лось. Во-вторых, дополнительное притяжение относительно не­больших или отдаленных планет незначительно по сравнению с взаимодействием между Землей и Солнцем. Значит, помимо 179-летней надо рассматривать и возможность множества других периодичностей, связанных с совместным действием наиболее крупных небесных тел.

Чтобы обеспечить надежный прогноз, такой как предсказание фаз Луны или результата химической реакции, необходима, как правило, прочная теоретическая основа. К сожалению, в настоя­щее время точно сформулированной теории происхождения зе­млетрясений все еще нет. Тем не менее на основе наших нынеш­них, пусть ограниченных, знаний о том, где и когда происходят сейсмические толчки, мы может делать грубые предсказания то­го, когда на том или ином известном разломе можно ожидать следующее сильнейшее землетрясение. Действительно, после зе­млетрясения 1906 г. Г.Ф. Рид, используя теорию упругой отдачи (описанную в гл. 4), заявил, что следующее сильнейшее землетря­сение в районе Сан-Франциско должно произойти примерно че­рез сто лет.

Вкратце его аргументы сводились к следующему. Геодезиче­ские измерения, выполненные поперек разлома Сан-Андреас перед землетрясением 1906 г., показали, что относительное сме­щение по разные стороны разлома за 50 лет достигло величины 3,2 м. После того как 18 апреля 1906 г. на этом разломе про­изошла упругая отдача, максимальное относительное смещение составило около 6,5 м. Произведя арифметический расчет, полу­чаем: (6,5:3,2)-50 = 100. Следовательно, до следующего сильней­шего землетрясения должно пройти 100 лет. При таком расчете мы должны сделать довольно слабо обоснованное допущение, что региональная деформация происходит равномерно и что свой­ства разлома, существовавшие перед землетрясением 1906 г., в результате этого землетрясения не изменились. Благоразумие требует от нас учитывать и то, что вдоль разлома Сан-Андреас в ближайшие столетия может произойти не новое землетрясение с магнитудой 8,25, а целый ряд толчков более умеренной силы.

В настоящее время производится много экспериментальных работ, исследуются различные явления (перечисляемые в следую­щем разделе), которые могут оказаться предвестниками, «симп­томами» готовящегося землетрясения. Хотя попытки всеобъе­млющего решения проблемы и выглядят довольно внушительно, они дают мало оснований для оптимизма: едва ли система про­гноза будет практически реализована в большинстве районов ми­ра в ближайшем будущем. К тому же методы, которые кажутся сейчас наиболее перспективными, требуют весьма сложного обо­рудования и больших усилий работников науки. Создание сетей прогностических станций во всех зонах высокого сейсмического риска было бы чрезвычайно дорогостоящим Мероприятием.

Кроме того, с прогнозом землетрясений неразрывно связана одна важнейшая дилемма. Предположим, данные сейсмологиче­ских измерений указывают на то, что на определенной площади в определенный период времени произойдет землетрясение опре­деленной магнитуды. Надо полагать, что данная площадь и раньше считалась сейсмичной, иначе на ней не проводились бы подобные исследования. Отсюда следует, что если’ в указанный период землетрясение действительно произойдет, это может ока­заться простым совпадением и не будет веским доказательством того, что использованные для прогноза методы верны и не при­ведут к ошибкам в будущем. И конечно, если будет сделан кон­кретный прогноз, а ничего не произойдет, это будет воспринято как доказательство того, что метод ненадежен.

В последнее время в Калифорнии сильно активизировалась деятельность, связанная с прогнозом землетрясений, в результате чего в 1975 г. был образован научный совет, задачей которого является оценка надежности прогнозов для ведомства штата по мерам в случае чрезвычайного положения и, следовательно, для губернатора штата. Совет играет важную, но все же не решаю­щую роль в определении реального значения тех или иных данных и заявлений отдельных лиц или групп (обычно это за­явление сейсмолога или сейсмологов, работающих в какой-либо государственной или университетской лаборатории). Рекоменда­ции совета не касаются времени и содержания публичного опове­щения об опасности, выпускаемого властями штата. По состоя­нию на 1978 г., этому совету только в двух случаях пришлось заниматься вопросами, касающимися ожидаемых в Калифорнии землетрясений.

Было решено, что каждый подлежащий рассмотрению про­гноз должен включать четыре основных элемента: 1) время, в те­чение которого произойдет данное событие, 2) место, в котором оно произойдет, 3) пределы магнитуды, 4) оценку вероятности случайного совпадения, т.е. того, что землетрясение произойдет вне связи с явлениями, подвергавшимися специальному изуче­нию.

Значение деятельности такого совета не только в том, что он выполняет задание властей, ответственных за обеспечение мини­мальных потерь при землетрясении, но и в том, что проявляемая этим советом осмотрительность полезна для ученых, составляю­щих прогнозы, так как обеспечивает независимую проверку. В более широком социальном плане такое научное жюри помо­гает отсеивать необоснованные предсказания всякого рода ясно­видцев, а иногда и недобросовестных людей, ищущих известно­сти-пусть даже временной-или денежной выгоды.

Социальные и экономические следствия прогноза землетрясе­ний вызывают противоречивые толкования. По мере развития сейсмологических исследований в различных странах, вероятно, будут делаться многочисленные предсказания землетрясений, ко­торые должны возникнуть в вероятных очаговых зонах. Напри­мер, в Китае уже выпущено много таких прогнозов, и мы рас­смотрим их позже в этой главе.

В западных странах проведено изучение отрицательных, рав­но как и положительных следствий прогноза. Если бы, например, в Калифорнии можно было уверенно предсказать время крупно­го разрушительного землетрясения примерно за год до ожидае­мого срока и затем непрерывно уточнять его, то число жертв и даже величина материального ущерба от этого землетрясения значительно сократились бы, но общественные связи в плейсто-сейстовой области были бы нарушены, а местная экономика при­шла бы в упадок. Важнейшие социальные и экономические ре­зультаты такого прогноза иллюстрирует дополнение 6 ниже в этой главе. Конечно, без практической проверки такие оценки выглядят весьма умозрительными; общие последствия будут в высшей степени сложными, поскольку реакция государственно­го, общественного и частного секторов может оказаться совер­шенно различной. Например, если после научного прогноза и официального предупреждения резко возрастет общественная потребность в страховании от землетрясений, это подорвет его доступность и окажет временное, но чрезвычайно серьезное влия­ние на стоимость недвижимой собственности, земельных участ­ков и строительства, на величину вкладов и занятость населения. Население, ученые и представители властей пока еще весьма смутно представляют себе все эти проблемы.

В последние дни июня 1981 года столица Перу - златоколонная Лима - была охвачена смятением: американский ученый Брайан Бредли предсказал, что в воскресенье 28 июня город будет разрушен необычайным по силе землетрясением. Десятки мощных подземных толчков превратят в прах многолюдные городские кварталы, после чего волны цунами обрушатся на дымящиеся развалины, сметая страшным натиском все, чему каким-либо чудом удастся уцелеть. Прибрежные участки города вокруг бухты Кальяо провалятся под уровень океана и станут морским дном. Цветущая «солнечноликая» Лима за несколько мгновений исчезнет с лица Земли.

По мере приближения «судного дня» обстановка в столице накалялась. Тысячи обезумевших людей штурмовали аэропорты, вокзалы и корабельные причалы, стремясь покинуть город, осужденный на гибель. Вереницы автомобилей, повозок, вьючных мулов и пешеходов с ручными тележками и котомками за спиной запрудили шоссейные и проселочные дороги из обреченного города в поисках спасения. Взлетели цены на бензин и продукты питания, угрожающе возросла преступность, дома и земельные участки срочно продавались за бесценок, госпитали и больницы задыхались от наплыва искалеченных в нарастающей панике людей.

Но вот указанный прорицателем час приблизился, прошел...- и ничего не случилось. Растерзанная, но невредимая и по-прежнему прекрасная Лима продолжала безмятежно купаться в лучах тропического солнца. Ничего не случилось на следующий день и в ближайшие дни. Постепенно раны, нанесенные городу паническим бегством населения, залечились, происшествие стало забываться и превратилось в исторический анекдот. Незадачливый предсказатель несостоявшейся катастрофы был признан лжеученым и объявлен шарлатаном.

Что же, впечатлительных жителей перуанской столицы, предпочевших бегство из города заведомой гибели под развалинами своих домов, легко понять. Их страна находится в очень сейсмически опасной области земного шара. За пять столетий, прошедших со времени открытия Нового Света, в Перу произошло 35 разрушительных землетрясений, а научными наблюдениями за последние 100 лет зарегистрировано несколько тысяч подземных толчков различной силы. Наверное, в стране найдется немного семей, которые не оплакивали бы своих близких, потерявших жизнь в сейсмических катастрофах. Неоднократно страдала от сильных землетрясений и красавица Лима; в иные трагические годы подземная стихия разрушала большую часть города.

Таким образом, паническая тревога жителей Лимы имела самые серьезные основания. Но вернемся к злополучному Брайану Бредли. На чем, на каких доводах строил он свои предположения, пока неизвестно. Поэтому заочно осуждать его, называть лжеученым и обвинять в шарлатанстве, как это сделали темпераментные латиноамериканские газеты, сейчас не следует. Лучше сначала попробовать разобраться в существе вопроса: можно ли методами современной науки предсказывать наступление землетрясений, т. е. определять место, где они произойдут, их интенсивность и время? Ведь такие прогнозы (в том случае, если они выданы заблаговременно), подобно прогнозам погоды, позволят населению угрожаемых районов подготовиться к ожидаемым стихийным бедствиям, принять предупредительные меры и, если не предотвратить, то во всяком случае значительно уменьшить тяжелые потери и утраты.

Возможность сейсмического прогноза была подсказана опытом наблюдений за природными явлениями, которые, предшествуя сейсмическим толчкам, служат как бы предвестниками приближающихся катастроф. Давно замечено, что перед некоторыми землетрясениями над землей распространяется слабое рассеянное свечение; иногда оно сопровождается мигающими вспышками или подобными зарницами, отблесками на облаках (так было в 1966 году в Ташкенте). В других местах появляется туманная дымка, которая стелется над поверхностью земли и после сотрясений исчезает. Бывает, что перед толчками от земли струится легкий восходящий ветерок (в Японии его называют «чики») или слышится приглушенный подземный гул; при этом происходят беспорядочные колебания магнитной стрелки и изменяется подъемная сила постоянных магнитов.

Все эти физические процессы, предваряющие сейсмические колебания, оказывают влияние на поведение животных, позволяя им предчувствовать надвигающееся несчастье. Об этом рассказывают летописи, исторические документы и устные предания народов Азии, Америки и Южной Европы. Во дворцах китайских императоров в специальных аквариумах держали особых пресноводных рыбок, которые своим беспокойством предупреждали о приближении стихийного бедствия. Население Японии перед землетрясением наблюдало неожиданное появление в море крупных стай угрей, тунцов и лососей, на поверхность всплывали неизвестные глубоководные виды, а обычные широко распространенные породы вдруг исчезали. К берегам подплывало множество осьминогов, обычно гнездящихся в расщелинах подводных скал.

Лягушки, змеи, черви и многоножки перед землетрясением выползают из своих убежищ. Крысы заблаговременно покидают норы. Птицы улетают в сторону более спокойных районов в глубь материка. Лошади, ослы, овцы и свиньи проявляют повышенную нервозность. Особым предчувствием отличаются кошки и собаки; известны случаи, когда собаки заставляли своих хозяев покидать здания, впоследствии разрушенные подземными ударами.

Встречаются и люди, наделенные способностью предчувствовать сейсмические колебания; чаще всего это нервнобольные с повышенной психической возбудимостью, но есть и здоровые люди, которым присуща обостренная восприимчивость. Так, например, в 1855 году слуга японского самурая предсказал сильное землетрясение в городе Иедо (древнее название Токио).

Исходя из всех этих наблюдений ученые и пришли к идее возможности научного прогноза землетрясений. Эта идея возникла в 50-х годах нашего столетия почти одновременно в разных странах, которые подвергались сокрушительным натискам сейсмической стихии. Для ее осуществления надо было научиться при помощи приборов улавливать физические предвестники подземных толчков и использовать полученные данные для прогноза.

К этому времени уже было однозначно выяснено, что землетрясения происходят при быстрых перемещениях блоков земной коры по разделяющим эти блоки разломам. Казалось бы, стоит поставить наблюдения над поведением геологических разломов - и задачу прогноза удастся решить: нарастание активности разлома укажет на приближение угрозы сейсмических толчков.

С этой целью на многих сейсмоактивных разломах, испытавших разрушительные землетрясения, были организованы систематические инструментальные наблюдения. Ожидалось, что перед сейсмическими толчками будут наблюдаться увеличения деформаций напрягающихся слоев горных пород, подъем и опускание соприкасающихся блоков земной коры, резкие изменения наклона слоев (так называемые «бури наклонов»), слабые мелкие толчки, предшествующие главному удару («микроземлетрясения»), вызванное пьезоэлектрическим эффектом нарастание силы исходящих из сейсмического очага теллурических токов, аномальные изменения геомагнитного поля («местные магнитные бури») и ряд других явлений, предвещающих разрядку тектонических напряжений в недрах.

Фактически дело обстояло гораздо сложнее. Действительно, во многих случаях ожидаемые явления наблюдались; но часто они противоречили теоретической модели процесса или обнаруживали совершенно неожиданный, необъяснимый ход. Так, на сейсмоопасных территориях Аляски обычно происходило очень медленное (несколько сантиметров в год) погружение земной поверхности. Трижды - в 1923, 1924 и 1952 годах - отмечались скачкообразные «провалы», во время которых погружения ускорялись в 5-6 раз; однако никаких сейсмических явлений при этом не наблюдалось.

Разрушительное же Анкориджское землетрясение на Аляске произошло в 1964 году без каких-либо предпосылок в виде резкого опускания или подъема слоев. В японской провинции Ниигата, где, наоборот, преобладало постепенное поднятие почвы, в 1959 году скорость поднятия вдруг возросла в 10 раз. Сильного землетрясения за этим скачком не последовало, а разразилось без видимых предвестников только через пять лет. Такие же несоответствия отмечались и при наблюдаемых изменениях наклона слоев, поведения геомагнитного и электрического полей и т. д., хотя в отдельных случаях сейсмические толчки, как теоретически и предполагалось, предварялись резкими вспышками аномалий.

За три десятилетия исследований и поисков не удалось выявить бесспорных закономерностей, на которые можно полагаться при прогнозировании сейсмических ударов. Поэтому сейчас никто из специалистов не осмеливается утверждать, что те или иные явления в земной коре могут расцениваться как однозначные предвестники землетрясений и давать достоверные основания для предсказаний.

В настоящее время круг ученых, работающих над проблемой прогноза землетрясений, разделился на два лагеря - скептиков и оптимистов. Скептики считают, что при современном состоянии наших знаний, которых совершенно недостаточно, эта проблема неразрешима. В свое время президент АН СССР М. В. Келдыш назвал ее фантастической. Виднейший американский сейсмолог Чарлз Рихтер пишет: «Это заманчивый блуждающий огонек... В настоящее время никто не может с уверенностью сказать, что землетрясение произойдет в данное время в данном месте. Неизвестно, окажется ли возможным такое предсказание в будущем». Известный советский исследователь сейсмичности Восточной Сибири В. П. Солоненко с иронией приводит изречение, приписываемое китайскому мудрецу Конфуцию: «Трудно поймать черную кошку в темноте, особенно если ее там нет».

Оптимисты же как в нашей стране, так и за рубежом считают, что наука прогноза землетрясений находится на правильном пути и уже имеет уверенные успехи. В качестве надежного предвестника сотрясений называют, например, выявленное советскими учеными в некоторых районах Кавказа и Средней Азии поступление в подземные воды перед сейсмическими толчками гелия, аргона, радона, хлора, фтора и других элементов, происходящих из глубинных зон Земли; возлагают надежду также на изучение процессов дилатансии, развитие которых тоже предшествует разрядке сеймической стихии. Однако еще не выяснено, насколько эти явления универсальны для территорий с различным геологическим строением. Некоторые специалисты придают большое значение выяснению периодичности сейсмических процессов. Так, японские ученые, установившие для района Токио период сейсмической активности в 69 лет, с трепетом ждут 1992 года, когда, по их мнению, может повториться «великая катастрофа», подобная землетрясению с магнитудой 8,2, опустошившему в 1923 году столицу Страны восходящего солнца. Но явления повторяемости еще очень слабо изучены, так как систематические наблюдения сотрясений земной коры проводятся на протяжении всего лишь около 100 лет.

В этих условиях понятно, какому риску подвергаются предсказатели землетрясений и какую ответственность они на себя берут. Нет ничего удивительного в том, что прогноз Брайана Бредли, если, конечно, он. был сделан на основании подлинно научных данных, не подтвердился. Напротив, было бы удивительно, если бы все, что было предсказано, произошло.

Впрочем, имеются примеры и удачных прогнозов. Первый такой прогноз был сделан 4 февраля 1975 года в китайской провинции Ляонин. По приказу властей население городов Хайчен и Инкоу в этот день покинуло свои дома, были приняты меры для предупреждения разрушений заводов, продуктовых складов, детских учреждений и больниц. В 19 ч 36 мин произошло сильное землетрясение (с магнитудой 7,3), которое разрушило почти все жилые помещения, многие заводы, плотины и другие инженерные и промышленные сооружения. Благодаря проведенным мерам безопасности, жертв оказалось очень немного. После этого были предсказаны еще два мелких землетрясения. Однако трагическую тянь-шаньскую катастрофу 27 июля 1976 года, при которой погибло 680 тыс. и было ранено свыше 700 тыс. человек, а общее число жертв превысило 1,4 млн. человек, китайским ученым предвидеть не удалось.

В нашей стране имеется опыт предсказания одного из незначительных (5 баллов) толчков в Ташкентском районе, небольшого землетрясения в ненаселенной местности Алай-ской долины вблизи Андижана и еще нескольких подобных сейсмических явлений в других районах Средней Азии.

Надо сказать, что во всех приведенных примерах нет никакой гарантии того, что точность предсказания обязана до-товерности прогноза, а не случайному совпадению. Имеется целый ряд н обратных примеров, когда прогнозы якобы грядущих землетрясений не подтвердились.

Время от времени массовые источники информации начинают вдруг бить в литавры и широко оповещать о необыкновенных успехах в деле сейсмического прогнозирования, причем создается впечатление, будто большинство задач этого важного научного направления уже решено. Однако фактически дело обстоит вовсе не так обнадеживающе и ложный пафос этой информации остается на совести ее авторов и распространителей.

Действительно, кроме единственного случая в провинции Ляонин (г. Хайчэн) за 30-летний период работы над проблемой сейсмического прогноза ни одно катастрофическое землетрясение ни в одном районе земного шара больше предсказано не было. В частности, как обращает внимание известный советский исследователь Б. А. Петрушевский, в СССР не было сделано предупредительных прогнозов ни по району Ташкента в 1966 году, ни по району Газли в 1976 и 1984 годах, поэтому разрушения там оказались столь неожиданными и тяжелыми. С одной стороны, современное прогнозирование еще не может выделять главных предвестников грядущей разрядки сейсмических напряжений н определять место землетрясения: при драматической катастрофе в китайском Тянь-Шане в 1976 году наблюдениями была оконтурена обширная сейсмоопасная зона, по очага разрядки сейсмической стихии определить не смогли; в этом отношении прогноз вулканических извержений находится в лучшем положении, потому что он имеет дело с конкретными точками на местности.

С другой стороны, отсутствие умения распознавать и контролировать «спусковой механизм» землетрясений не позволяет определить точное время события: после Анкоридж-ского землетрясения 1964 года многие ученые пришли к выводу, что оно было спровоцировано высоким морским приливом, который и выполнил роль «спускового механизма», увеличив нагрузку на земную кору. До землетрясения это никому не было ясно; в то же время, по мнению других специалистов, инициатором толчка явилось сильное возмущение магнитного поля, зарегистрированное за 1 ч до катастрофы. Вдобавок в распоряжении ученых пока нет никаких прямых способов вычисления силы возможных колебаний.

По-видимому, наиболее справедливая оценка проблемы предсказания землетрясений сделана Ч. Рихтером, который считает, что при настоящем уровне науки предвидение разрядки сейсмической энергии возможно - без точного указа даты - только на определенных, систематически и длительно изучаемых тектонических разломах. Вероятно, в дальнейшем при совершенствовании методов космических съемок и развертывания сети стационарных наземных наблюдений окажется возможным прогнозирование сейсмических явлений и на обширных регионах земной поверхности.

Надо заметить, что сейсмическое прогнозирование, помогая решить задачу уменьшения числа человеческих жертв, ничем не способствует предотвращению материальных потерь и разрушений при землетрясениях. Поэтому гораздо большее значение имеют работы по уточнению сейсмического районирования с дифференциацией территории по степени опасности, развитию сейсмостойкого строительства в опасных районах и сокращение хозяйственной деятельности в высоко опасных зонах; эти мероприятия направлены на решение обеих задач. Не ставя себе целью точно знать, когда произойдет землетрясение, они позволяют в любое время быть готовыми к нему.

В последнее время в инженерной сейсмологии высказываются идеи о возможности управления землетрясениями. Замечено, что подземные ядерные взрывы вызывают серии последующих, более слабых по силе землетрясений; близкие явления происходят после закачки в недра через глубокие скважины воды под большим давлением. Предполагается, что подобными техническими средствами можно высвобождать энергию, накопившуюся в недрах и разряжать ее небольшими порциями, предупреждая разрушительные толчки. Здравомыслящие специалисты замечают: нет никакой гарантии, что процесс будет развиваться так, как нам хочется.