7 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Жак. …Есть очень много странных мест, набитых наблюденьями…

У. Шекспир. Как вам это понравится.

Мы уже касались выше вопросов размещения на Земле сейсмических зон и стабильных регионов и показали, как общая схема сейсмичности и местные отклонения от нее могут быть объяснены с позиций плитотектоники. В большинстве районов мира, которые мне удалось посетить, как сейсмичных, так и асейсмичных, наиболее активными считаются Калифорния и Япония, возможно, потому, что некоторые другие страны менее развиты, или потому, что работы сейсмологов этих стран меньше публикуются. Обе эти страны, как и Новая Зеландия, расположены по краям Тихоокеанской плиты, но во всех трех случаях характер контакта с соседними плитами различен; соответственно различается и характер сейсмичности. Рассмотрим их более детально.

Самый простой из этих районов — Калифорния. Здесь контакт между Тихоокеанской и Американской плитами проходит по разлому Сан-Андреас (рис. 141). Периодические подвижки сдвигового характера по этому разлому (или по какому-либо второстепенному разлому в этой системе) вызывают мелкофокусные землетрясения, при этом вдоль границы плит не происходит ни субдукции, ни надвигания одной плиты на другую, что могло бы проявиться в глубокофокусной сейсмической активности. Мелкофокусные землетрясения имеют в большинстве случаев характер слабых толчков и вследствие этого ощущаются на небольшой площади, даже в том случае, если наблюдатели, находящиеся вблизи эпицентра, отмечают весьма высокую интенсивность. Калифорнийцы ощущают меньшее число толчков, чем новозеландцы, но эти толчки более тревожны. Размещение в пространстве эпицентров землетрясений (рис. 142) и схема разломов (рис. 143) весьма сходны, что и объясняет ту легкость, с которой американские сейсмологи приняли теорию упругой отдачи. По сравнению с Калифорнией в Японии и Новой Зеландии проблемы сейсмичности более сложны, но и гораздо более типичны для Тихоокеанского кольца в целом. Простая картина, наблюдаемая в Калифорнии, вовсе не является обычной.

Разлом Сан-Андреас

Разлом Сан-Андреас

Эпицентры землетрясений

Эпицентры землетрясений

Главные разломы

Главные разломы

Новозеландский Альпийский разлом, прослеживающийся вдоль западных склонов Южных Альп (рис. 144), в геологическом отношении имеет много сходного с разломом Сан-Андреас в Калифорнии, однако его положение нельзя установить по карте новозеландских землетрясений (рис. 145—148). Хотя уровень сейсмической активности меняется во времени и в настоящее время некоторые районы страны находятся в состоянии относительного покоя, мелкофокусные землетрясения на двух главных островах ощущаются практически повсеместно. Могут быть выделены две главные группировки эпицентров: эпицентры Главного сейсмического региона (рис. 149) расположены на большей части о-ва Северного, за исключением п-ова Нортленд, и в северной части о-ва Южного; второй регион — Фьордленд, (или Южный), где толчки концентрируются в юго-западной части о-ва Южного. Между ними расположен Центральный сейсмический регион, тоже, без сомнения, сейсмичный, но в меньшей степени, чем два первых.

Альпийский разлом

Альпийский разлом

Сильные мелкофокусные землетрясения

Сильные мелкофокусные землетрясения

Мелкофокусные землетрясения

Мелкофокусные землетрясения

Эпицентры подкоровых глубокофокусных землетрясений

Эпицентры подкоровых глубокофокусных землетрясений

Приуроченность глубокофокусных землетрясений

Приуроченность глубокофокусных землетрясений

Карта сейсмотектонических особенностей Новой Зеландии

Карта сейсмотектонических особенностей Новой Зеландии

В Центральном регионе нет эпицентров глубокофокусных землетрясений, в Главном и Южном они есть. В Главном регионе эпицентры глубокофокусных землетрясений приурочены к зоне, которая пересекает страну от зал. Пленти до Нельсона и Марлборо (см. рис. 147, 148). За исключением небольшой группы эпицентров, которая расположена примерно в 600 км от Таранаки, наиболее глубокофокусные землетрясения приурочены к северной части этой зоны. По мере продвижения к северо-западу максимальная глубина очагов постепенно уменьшается, пока глубоко- и мелкофокусная зоны не сливаются в одну. Описанная система гипоцентров, называемая иногда Новозеландским подкоровым рифтом, имеет черты сходства с так называемой зоной Беньоффа и, как полагают в настоящее время сейсмологи, маркирует положение погружающегося края Тихоокеанской плиты..

На рис. 149 приведено положение трех сейсмических регионов по отношению к активным вулканам, главным разломам и гравитационным аномалиям. Тесная взаимосвязь между землетрясениями и выраженными на поверхности разломами, отмеченная для Калифорнии (см. рис. 142, 143), в Новой Зеландии не прослеживается.

Очаги сейсмической активности в регионе Фьордленд сгруппированы гораздо более тесно, чем на севере. Все эпицентры лежат вблизи оз. Те-Анау, и фокальная глубина составляет 100—120 км. Это самые южные глубинные толчки, зафиксированные вдоль западной окраины Тихоокеанского кольца.

Пространственное распределение сейсмической активности и других геофизических особенностей региона (см. рис. 149) показывает, что под о-вом Северным край Тихоокеанской плиты поддвигается или затягивается под край Индийской плиты, в то время как регион Фьордленд — это надвинутая часть Тихоокеанской плиты. Сочленение этих двух структур, в котором важную роль играет Альпийский разлом, характеризуется, естественно, большой сложностью.

Геофизическая структура Главного сейсмического региона в общем типична для островных дуг. Здесь имеются как действующие, так и потухшие в настоящее время вулканы. О-в Северный пересечен крупной отрицательной гравитационной аномалией. Вдоль его восточного побережья проходит подводный желоб Хикуранги. Все эти структуры, как и следовало ожидать, хорошо согласуются с расположением пояса глубокофокусных землетрясений, хотя в деталях имеются определенные различия. Существует узкая щель и некоторое смещение между Новозе­ландской зоной глубокофокусных землетрясений и крупнейшей сейсмической зоной, которая продолжает Тихоокеанский пояс в северо-западном направлении — к островам Кермадек и Тонга. Очевидно, система Фьордленд ориентирована скорее в направлении Тасманского бассейна, чем Тихого океана, но ее геофизические особенности недостаточно хорошо изучены. Здесь нет активных вулканов, а древние проявления представлены лишь вулканами на о-ве Отаго (близ Данидина) и небольшом о-ве Соландер у западных подходов к прол. Фово. Хотя глубоководная зона подходит очень близко к западному побережью, здесь нет четко выраженного глубоководного желоба, а расположение положительных и отрицательных гравитационных аномалий не такое, как можно было бы ожидать на основании общих соображений. Фьордленд — суровый район, покрытый густыми лесами и в большей части необитаемый. Густая сеть станций была развернута здесь только в последние годы, и лишь недавно в руки сейсмологов стала поступать геофизическая информация.

До последнего времени считалось, что на п-ове Нортленд землетрясений вообще не бывает, но в ноябре 1963 г. был зафиксирован слабый толчок в Каитайе, на крайнем севере полуострова. В канун рождества второй толчок с М 5 1/4 вызвал незначительные разрушения. С тех пор в том же районе, а также в других пунктах между ним и Оклендом произошло несколько слабых землетрясений. Если дополнительно принять во внимание землетрясение в зал. Островов, произошедшее в 1914 г. и получившее широкую известность, станет ясно, что нет такой части Новой Зеландии, где время от времени не происходили бы землетрясения. Подобные факты являются предупреждением против слишком детального разграничения зон в схемах сейсмического районирования этой территории.

Насколько можно установить, в Новой Зеландии не было очень сильных землетрясений. По-видимому, только два из них — полулегендарное землетрясение Хао-Венуа, происшедшее около 1460 г., и землетрясение на юго-западе района Уайрарапа в 1855 г. — имели магнитуду порядка 8. Как исторические сведения, так и характер повторения маломагнитудных толчков указывают на то, что в среднем столь сильные землетрясения должны происходить не чаще чем раз в столетие, но землетрясения с М 7 могут наблюдаться уже значительно чаще — один раз в 10 лет. К счастью, не многие из них происходят вблизи больших городов. В приложении дан перечень таких сейсмических толчков и приведена карта расположения эпицентров, а некоторые из наиболее сильных и интересных землетрясений описаны в следующей главе.

В Японии землетрясения возникают в результате относительного перемещения Тихоокеанской и Евразийской плит однако мы считаем, что, как и в Новой Зеландии, при столкновении этих плит формируются довольно сложные структуры. Сейсмическая зона, прослеживающаяся на юго-запад от Камчатки через Курильские о-ва и Хоккайдо, разветвляется в центре о-ва Хонсю; при этом внутренняя ветвь, проходящая вдоль главной оси Японии через Сикоку и Кюсю, является второстепенной, а главная зона активности резко сворачивает к юго-востоку и следует вдоль цепи небольших вулканических островков, включающей о-ва Бонин и Волкано.

Так же меняется простирание гравитационных аномалий, цепочек вулканов и глубоководного желоба, проходящего вдоль восточного побережья Японии (рис. 150). Геологически смена направления отмечена крупной вулканической депрессией, пересекающей центральную часть о-ва Хонсю и известной под названием Фосса-Магна (рис. 153), к которой приурочен ряд больших вулканических конусов, в том числе и гора Фудзи. Зона глубокофокусных землетрясений внешней ветви прослеживается под о-вом Хонсю и Японским морем до Азиатского материка, во внутренней же ветви цепь вулканов и полоса эпицентров глубокофокусных землетрясений тянутся с перерывами почти до о-ва Кюсю. В терминах плитотектоники можно сказать, что внутренняя и внешняя ветви охватывают Филиппинскую «малую плиту» (см. рис. 80), а пользуясь старой терминологией, Северную Японию можно отнести к островным дугам, а Южную — к блоковым структурам.

Региональные поднятия

Региональные поднятия

Смещения по разлому

Смещения по разлому

Искривление линии ограды

Искривление линии ограды

Карта относительного положения эпицентров глубокофокусных землетрясений Японского желоба

Карта относительного положения эпицентров глубокофокусных землетрясений Японского желоба

Древняя японская цивилизация обеспечила сейсмологов детальными историческими записями о землетрясениях прошлых времен; правда, Китай может гордиться еще более длинными летописями. Самое раннее надежное свидетельство о землетрясении в Японии относится к 416 г. н. э., а сведения о сильных землетрясениях, по крайней мере для Центральной Японии, становятся достаточно полными лишь после Великого землетрясе-ния в Нанкайдо в 684 г. Имамура, составивший каталог 66 разрушительных землетрясений за период с 1596 по 1935 гг., полагает, что в него вошли даже те землетрясения, которые произошли в отдаленных районах страны.

Можно сомневаться в том, что Колумбийско-Эквадорское землетрясение 31 января 1906 г. или землетрясение Санрикю у восточного побережья Хонсю 3 марта 1933 г., имевшие, согласно определениям Рихтера, М 8, 9, были сильнейшими с тех пор, как стали возможны инструментальные записи землетрясений, но нет никаких сомнений, что с общечеловеческой точки зрения Таншаньское землетрясение 27 июля 1976 г. в Китае было величайшей природной катастрофой нашего времени. По самым скромным подсчетам, эта катастрофа унесла около 1 млн. человеческих жизней. Это самая высокая дань, уплаченная смерти при землетрясениях за последние четыре столетия, и вторая по величине за всю историю человечества. Единственным сравнимым по числу жертв бедствием было землетрясение Кванто 1 сентября 1923 г., почти полностью разрушившее Токио и Иокогаму — два города в мире с наибольшей плотностью населения. По официальным данным, число жертв составило около 100 000 чел. (рис. 154—157).

Землетрясение Кванто

Землетрясение Кванто

Развалины Токио после землетрясения

Развалины Токио после землетрясения

Беженцы в парке Токио

Беженцы в парке Токио

Смещения земной поверхности при землетрясении Кванто

Смещения земной поверхности при землетрясении Кванто

Эпицентр землетрясения Кванто, получившего наименование по названию провинции, наиболее сильно пострадавшей от сейсмического толчка, находился примерно в 80 км к юго-западу от Токио, возле о-ва Осима в зал. Сугами; при этом многие маленькие городки по берегам залива были уничтожены цунами, последовавшим за землетрясением. На некоторых из небольших островков высота волны достигала 12 м, поэтому много жителей утонуло; однако возникновение цунами в некоторых местах сыграло положительную роль, потушив пожары.

В Токио и Иокогаме огромное число несчастных случаев было вызвано именно пожарами, а не обрушением зданий. Японские дома традиционно строятся из дерева с внутренними перегородками в виде легких раздвижных рам, затянутых бумагой. Они отапливаются жаровнями с древесным углем, которые легко могут опрокинуться и поджечь плетеные цыновки, покрывающие пол. В течение часа, последовавшего за землетрясением, пожарным управлением было зарегистрировано более 100 пожаров, но в связи с выходом из строя телефонной сети и аварийных систем, а также с тем, что улицы с каждой минутой все больше заполнялись беженцами, мало что можно было сделать.

Пожары явились усугубляющим бедствием при большинстве крупных землетрясений, и многие американцы склонны приписывать разрушение Сан-Франциско в 1906 г. в большей степени пожарам, чем самому землетрясению. Но это событие нельзя сравнить с катастрофой в Токио в 1923 г.

Особенности колебаний земной поверхности при землетрясении Кванто до сих пор остаются загадкой для сейсмологов, и это не удивительно, так как толчок с М 8,3 — это сложное явление, и часть движений должна быть приписана сильным афтершокам. Имамура считает, что по крайней мере один из них имел место на суше, к северу от главного эпицентра.

Японские сейсмологи выполнили высокоточную топографическую съемку пострадавшей территории. Исходя из предположения, что триангуляционные пункты, расположенные в 80 км к северу, остались несмещенными, они установили, что п-ов Босо и земли вокруг зал. Сугами сдвинулись к юго-востоку. На полуострове амплитуда смещений составила 4,5м; вглубь острова она постепенно уменьшается и на окраине Токио не превышает 1 м, а местами вообще не фиксируется. О-в Осима, напротив, сдвинулся примерно на 1 м к северу. Наряду с горизонтальными смещениями были установлены также вертикальные с амплитудой до 2 м.

Что произошло на дне залива, до настоящего времени остается неясным. Некоторые изменения глубин, выявленные Японской морской экспедицией при составлении новых карт, возможно, связаны с подводными оползнями, но наиболее глубокая часть залива, судя по этим данным, должна была опуститься на 200 м. Имеются и другие участки, где глубина воды увеличилась вдвое.

В открытом океане подобные изменения глубин часто и не без основания приписывают недостаточной определенности в положении съемочных судов, но когда 83 000 эхолотных промеров сделано в замкнутом заливе, такое объяснение кажется уже менее убедительным. Альтернативное предположение требует допустить возможность вертикальных перемещений такого масштаба, какой до настоящего времени нигде зарегистрирован не был, поэтому большинство сейсмологов относит отмеченные изменения глубин за счет дефектов исследований, выполнявшихся до землетрясения.

В 1923 г. школа сейсмологических исследований, основанная Милном, уже несколько утратила свой первоначальный авторитет, но после Токийского землетрясения в университете Токио был создан Имперский институт исследования землетрясений, в результате чего в Японии вновь начался период активных сейсмологических исследований. Исследовательские работы в Калифорнии развивались медленнее, однако доклад комиссии, изучавшей землетрясение 1906 г. в Сан-Франциско, и как результат — развитие Ридом теории упругой отдачи — стали важнейшими вехами в развитии сейсмологии тех лет.

Землетрясение 18 апреля в Сан-Франциско, имевшее, как и землетрясение Кванто, М 8,3, произошло в несколько необычный год. Считается, что в 1906 г. по меньшей мере семь других землетрясений достигли М 8. Среди них сейсмический толчок на границе Колумбии и Эквадора 31 января 1906 г., который может поспорить с землетрясением Санрикю 1933 г. за титул сильнейшего из инструментально зарегистрированных землетрясений, а также чилийское землетрясение 17 августа 1906 г. с М 8,6. Землетрясение 1906 г. в Сан-Франциско останется надолго в памяти людей.

Землетрясение 1906 г. не является первым в истории калифорнийских землетрясений. Сейсмические толчки были отмечены еще исследователями XVIII в. со слов настоятелей испанских миссий, не раз серьезно страдавших от землетрясений. 40 чел. погибло в 1812 г., когда рухнула церковь в Сан-Хуан-Капистрано. Этот год получил известность как «год землетрясений». Сильные толчки в районе Сан-Франциско были отмечены также в 1836 и 1838 гг., а возле форта Тейон в Центральной Калифорнии— в 1852 г. Землетрясение Оуэнс-Вэлли 1872 г. было первым, которое нашло отражение в геологическом отчете.

Теперь известно, что в результате движений по Калифорнийским разломам западное побережье штата смещается к северо-западу со средней скоростью несколько сантиметров в год. Этот процесс должен в конце концов привести к возобновлению добрососедских отношений между жителями Сан-Франциско и Лос-Анджелеса, живущих на противоположных сторонах разлома Сан-Андреас.

По своим размерам разлом Сан-Андреас очень напоминает Альпийский разлом в Новой Зеландии, но в отличие от него не заканчивается надвигом, а переходит в серию подводных трещинных зон, которые являли загадку с тех пор, как были обнаружены в 1950 г. Они также относятся к поперечным разломам, к тому их типу, который был назван трансформным канадским проф. Т. Вильсоном, которому впервые удалось объяснить их происхождение в 1965 г.

Трансформными называют разломы, рассекающие срединно-океанические хребты на отдельные сегменты, смещающиеся друг относительно друга в горизонтальном направлении. В результате образуются разрывы с различной скоростью спрединга в соседних точках, лежащих на его противоположных крыльях. Сейсмичность срединно-океанических хребтов часто связывают с этими поперечными разрывами. Большинство землетрясений происходит в сегментах, заключенных между отрезками хребтов. Характер движений, показанных на рис. 158, противоположен тому, который следовало бы ожидать, исходя из смещения хребтов, благодаря спредингу, направленному в стороны от гребня.

Трансформные разломы

Трансформные разломы

По своим последствиям землетрясение в Сан-Франциско (1906 г.) не было столь катастрофичным, как в Токио в 1923 г., но разрушение большого города в результате сотрясений и пожаров всегда является большим несчастьем. Было подсчитано, что 700 чел. погибло и 28 000 чел. остались без крова. Больше всего пострадали деловые районы города, выстроенные главным образом на землях, отвоеванных у моря. Вспыхнувшие пожары удалось ограничить площадью примерно в 10 км2 лишь благодаря решению взорвать динамитом ряды уцелевших зданий. Многие водопроводные магистрали были разрушены, а при отсутствии задвижек давление быстро начало падать и в тех секциях, которые остались неповрежденными. Общая величина материального ущерба была оценена примерно в 4 млн. долл. (рис. 159).

Землетрясение в Сан-Франциско

Землетрясение в Сан-Франциско

Сейсмический толчок имел М 8,3. Эта величина установлена весьма точно благодаря тому, что комиссия по изучению этого землетрясения оказалась достаточно расторопной, чтобы собрать и опубликовать сейсмограммы со всех станций мира. Для сильных землетрясений, вероятно, неверно говорить об эпицентрах, так как очаг может иметь значительные размеры, однако эпицентр землетрясения 1906 г. обычно размещают в точке на разломе Сан-Андреас, примерно в 50 км к северо-западу от города. Образовавшийся при этом разрыв земной поверхности является наиболее длинным из всех образований такого рода и даже по самым минимальным оценкам достигает 300 км. Местами разрыв уходит на дно моря, что наряду с рядом других факторов затрудняет его изучение. Рихтер полагает, что его полная длина достигает 430 км. Амплитуда смещения по разрыву изменяется в широких пределах. Своей наибольшей величины (около 5 м) она достигает к северу от Золотых Ворот, если, конечно, не принимать во внимание 7-метровое смещение у зал. Томалес, где оно является, по-видимому, поверхностным эффектом, а не истинным смещением по разрыву. Смещение в основном горизонтальное. Вертикальная составляющая не превышает 1 м, а в большинстве случаев гораздо меньше или вовсе отсутствует.

Зона разрушений прослеживается вдоль разлома Сан-Андреас более чем на 500 км, но ее ширина не превышает 80 км. Это необычайно резко выраженная вытянутость объясняется отчасти связью с разломом, а отчасти — особенностями геологического строения этого региона.