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.

Прорицатель. Порой в великой книге тайн природы Мне удается кое-что прочесть.

У. Шекспир. Антоний и Клеопатра.

Записи удаленных и близких землетрясений во многом различны. Можно ли использовать эту разницу для нахождения расстояния? Тогда удалось бы определить положение центра нарушения с большей точностью, чем при использовании изосейсм.

Вид записей говорит о том, что движения земли при землетрясениях носят характер волн. Физики давно занимаются волнами и различают большое число их разновидностей. Существует четыре—пять возможных видов колебаний земли; для понимания записей необходимо установить, какие из них участвуют в движениях.

Наибольшее значение при изучении землетрясений имеют два вида волн. Сейсмологи говорят о них так часто, что присвоили им однобуквенные обозначения — Р и S. Эти буквы обозначают primary (первичные) и secondary (вторичные) волны, по порядку их прихода; для запоминания, однако, удобнее называть их push (толчок) и shake (сотрясение). Физики, любящие давать названия, содержащие точные математические описания явлений, называют их соответственно продольными и поперечными или волнами сжатия и сдвига.

Продольная, или Р-волна,— это волна типа звуковой, имеющая максимальную скорость. При ее прохождении каждая частица породы перемещается вперед и назад вдоль направления движения волны. Таким образом, среда испытывает ряд сжатий и разрежений. Изобразить на рисунке этот тип волн непросто (рис. 17). Представим себе, что по левому концу стержня произведен резкий удар молотком. Частицы, подверженные удару, на мгновение смещаются, а затем возвращаются назад. При этом они передают усилие своим соседям и заставляют их сдвинуться вправо. Когда импульс достигнет противоположного конца, его приход может быть замечен по отскакиванию шарика, привязанного на веревочке. При прохождении поперечной, или 5-волны, частицы перемещаются перпендикулярно к направлению, в котором она распространяется, точь-в-точь как это происходит с веревкой, которую привязали за один конец и дергают за другой (см. рис. 17).

Продольные и поперечные волны

Продольные и поперечные волны

Скорость распространения этих волн неодинакова. Р-волны проходят около 8 км/с, а 5-волны — лишь около 4,5 км/с (тем, кто не привык к метрической системе, нужно вспомнить, что в 1 км около 5/8 мили).

Это означает, что Р-волна всегда приходит первой, а S-волна запаздывает. Чем дальше находится регистратор от очага землетрясения, тем больше будет интервал времени между приходами этих волн. Если распознать их на записи и измерить временной интервал между их приходами, легко установить расстояние до очага. Чем дальше от нас произошло землетрясение, тем глубже проникнут волны в толщу земли, а чем глубже они проникнут, тем быстрее распространятся. Поэтому простые расчеты с использованием полученных таким образом цифр будут неточны. Для учета соответствующих поправок разработаны специальные таблицы; их можно также изобразить на диаграмме (рис. 18), что позволяет очень быстро получить нужный ответ.

График зависимости интервала времени между приходом продольной Р-волны и имеющей меньшую скорость поперечной S-волны от расстояния до очага землетрясения

График зависимости интервала времени между приходом продольной Р-волны и имеющей меньшую скорость поперечной S-волны от расстояния до очага землетрясения

Имея трехкомпонентную запись, можно определить направление, по которому пришла волна, однако в силу ряда причин оценки направления менее точны, чем оценки расстояния. Чем дальше произошло землетрясение, тем большее влияние на оценку положения очага имеет даже незначительная погрешность в определении направления. Поэтому чаще всего очаги землетрясений находят с использованием расстояний от нескольких станций, на которых был зарегистрирован толчок. По этой причине сейсмологи обмениваются расшифровками записей с коллегами из соседних стран.

Рассмотрим пример из практики. Забудем на время, что настоящий очаг сотрясения расположен на некоторой глубине, и сосредоточим внимание на эпицентре — точке поверхности Земли непосредственно над очагом. Это удобно, так как в некоторый момент нам надо будет изобразить результаты на карте.

Полученная в Веллингтоне запись толчка 13 февраля 1973 г. (рис. 19) показала, что между приходом Р- и S-волн прошло 17 с. Этому соответствует расстояние 149 км, так что эпицентр должен лежать где-то на окружности радиуса 149 км с центром в Веллингтоне. На станции Тарата этот интервал составил 14 с, поэтому радиус соответствующей окружности равен 119 км. Начертив эти две окружности (см. рис. 19), найдем, что они пересекаются в двух точках, одна из которых должна быть эпицентром. Одна из точек находится вблизи побережья на суше, другая — на некотором расстоянии от него в море. В обоих пунктах в прошлом случались землетрясения, поэтому нельзя отдать предпочтение ни одному из них. Нужна третья станция. На станции Тарадале получен интервал 16 с и расстояние 139 км. Это позволяет начертить третью окружность, которая показывает, что правильным следует считать положение эпицентра на суше. Тот факт, что толчок ощущался как сильный в районе Уонга-нуи, но не ощущался на о-ве Южном, лишний раз убеждает нас в правильности такого выбора.

Определение местоположения эпицентра

Определение местоположения эпицентра

Для достижения полной уверенности можно воспользоваться данными других станций. При этом, однако, вследствие несовершенства записей, а также из-за того, что время распространения волн в разных частях страны подвержено небольшим местным изменениям, окружности не пересекутся строго в одной точке. Несмотря на это, положение четко записанного толчка обычно можно определить с точностью до 10 км. Для привязки землетрясения с еще большей точностью можно выполнить более громоздкие расчеты, учитывающие региональную изменчивость геолого-сейсмических условий.

В настоящее время на большинстве крупных станций уже не рисуют окружности, а закладывают данные в электронно-вычислительные машины, в которых хранятся также сведения о местонахождении станций и таблицы для определения времени пробега волн. Компьютер работает несколько по-другому. Сначала сейсмолог должен грубо прикинуть местонахождение толчка и сообщить его компьютеру. Эта оценка не обязана быть точной — просто компьютер должен с чего-то начать. По таблицам он определяет интервалы времени, за которые Р- и 5-волны должны были бы дойти от заданной точки до различных станций, и сравнивает их с реально полученными временами прихода волн. Если проверяемая точка чересчур близка к какой-либо станции, то вычисленное время будет слишком мало; если она находится очень далеко, то оно будет слишком велико. Компьютер может слегка переместить проверяемую точку в определенном направлении и повторить проверку. На этот раз разность между вычисленными и реальными временами прихода будет меньше. Компьютер будет перемещать положение очага до тех пор, пока новое смещение не начнет увеличивать разность, или до указания сейсмолога о том, что достигнута достаточная точность. Обычно для удовлетворительной оценки положения очага бывает достаточно трех—четырех смещений. Существует, однако, важная разновидность землетрясений, для которых хорошая точность, по-видимому, недостижима.

Если представить графически одно из таких «трудных» землетрясений, видно, что третья окружность не проходит ни через одну точку пересечения двух других окружностей. Если вы уверены в том, что трудность возникла не из-за плохой записи на одной из станций и погрешностей в определении времени, это говорит о том, что очаг землетрясения лежит гораздо глубже обычного; иными словами, мы имеем дело с глубокофокусным землетрясением. Расстояния, оцененные по Р—S-интервалу, есть расстояния от станции до очага, а не от станции до эпицентра (рис. 20). Нетрудно вычислить глубину, на которой должен находиться очаг, чтобы окружности пересеклись в одной точке. На рис. 21 показаны окружности, построенные для землетрясения, эпицентр которого находился в центральной части о-ва Северного на глубине 160 км. Вначале предполагалось, что его очаг находился на обычной небольшой глубине, но затем с использованием таблиц установили истинную глубину очага. Чем ближе станция к эпицентру, тем сильнее изменение глубины очага влияет на радиус окружности. Для хорошей оценки глубины нужна станция, для которой расстояние до эпицентра не превосходит глубину очага. Отсюда следует несколько неожиданный вывод о том, что большие глубины часто определяются с большей надежностью, чем малые.

Очаг и эпицентр

Очаг и эпицентр

Местоположение очага глубокого землетрясения

Местоположение очага глубокого землетрясения

По записям на сейсмографах удобно определять местоположение источника сейсмического сотрясения; они также дают информацию о характере колебаний земли в районе сейсмической станции при землетрясении. Все это довольно важно; однако геофизики нашли еще более интересное применение сейсмических волн. Должно быть, любой из читателей, живущих в деревне, когда-либо пробовал определять, насколько заполнен бак с водой, стуча кулаком по внешней его стенке выше и ниже уровня воды и слушая, как при этом изменяется звук. Читатели-горожане могут вспомнить пословицу о пустых бочках. Внутрь Земли заглянуть гораздо труднее, чем в бак с водой, поэтому нужно найти косвенный способ. Принцип этого метода почти тот же, причем землетрясение подобно удару кулака, приводят к образованию волн, устанавливаемых сейсмографом. Поскольку Р-волна — волна типа звуковой, мы получаем довольно близкую аналогию. Сейсмическая волна — это единственный из известных нам сигналов, который может быть послан для исследования Земли до самого ее центра.

Предположим, что мы собрали все записи сильного землетрясения. Получится очень толстая пачка — примерно из пяти— шести сотен записей, даже если не учитывать три компоненты записи на каждой станции. Тщательно обработаем каждую запись и найдем время прихода первых колебаний. Расположив станции в порядке их удаленности от эпицентра, видим, что скорость распространения колебаний постепенно изменяется, увеличиваясь по мере того, как траектория углубляется в толщу земли. Этого следовало ожидать, поскольку волны быстрее распространяются в более плотной среде, а вещество в глубинах Земли сильно уплотнено весом вышележащих пород.

Здесь уместно заметить, что когда сейсмолог говорит о расстояниях, он часто выражает их не в километрах, а в градусах. Имеется в виду угол между двумя прямыми, исходящими одна от станции, а другая от эпицентра, и пересекающимися в центре Земли. Расстояние, равное окружности Земли, составляет 360°, а между двумя строго противоположными точками— 180°. Один градус примерно равен 111 км. В приложении приводится таблица, помогающая при желании перейти из одной системы измерения в другую. Преимущество описанной системы в том, что она напоминает о том, что Земля имеет форму шара, и устраняет двусмысленность, связанную с измерением расстояний по поверхности земли и по прямой.

Но вернемся к нашей пачке записей. По мере увеличения расстояния от станции до эпицентра интенсивность и четкость Р-колебаний ослабевают; примерно на расстоянии 103° начало записи становится неразличимым. Что-то происходит с волной во время ее распространения. Это «что-то» продолжается до расстояния примерно 142°, дальше которого колебания опять становятся четкими, однако время их пробега говорит о том, что это уже не та волна, что прежде. Промежуточную область, в которой колебания неразличимы, называют затененной зоной Р-волн (рис. 22).

Р-волны, пересекая границу между мантией и ядром

Р-волны, пересекая границу между мантией и ядром

Причина существования затененной зоны заключается в том, что примерно на полпути к центру Земли ее строение резко меняется. Область выше этой границы называют мантией Земли, область ниже ее — ядром. Когда волна от землетрясения углубляется настолько, что должна пройти через ядро, она резко преломляется и появляется на гораздо большем расстоянии, чем должна была бы появиться, отчего и возникает затененная зона. Впервые это заметил Р. Д. Олдхэм в 1906 г.; так было получено одно из первых указаний на ту большую роль, которую должна сыграть сейсмология в изучении внутреннего строения Земли. С применением современных чувствительных сейсмографов обнаружение ядра могло бы затрудниться, поскольку «темнота» в затененной зоне неполная. В ней должны обнаруживаться волны, распространяющиеся по менее прямым траекториям; они, однако, слабее как Р-волн на расстоянии 103°, так и волн, прошедших через ядро и появившихся на расстоянии 142°, которые могут быть весьма четкими и интенсивными. Некоторые типы слабых волн будут рассмотрены ниже.

Глубина границы между мантией и ядром равна примерно 2900 км. Это впервые установил проф. Бено Гутенберг в 1913 г., тщательно измерив время пробега волн. Он считал, что его оценка может содержать погрешность 500—100 км, но по результатам современных измерений эта глубина уменьшена не более чем на 20 км. В его честь эту границу называют границей Гутенберга.

Все знают, что такое эхо. Если звуковая волна наталкивается на препятствие, то она частично отражается, и слышен звук, как будто за препятствием находится другой его источник. Звуковые волны могут испытывать также рефракцию, устанавливаемую по скорости их распространения. Сейсмические волны как типа Р, так и типа S, также могут отражаться и преломляться. Мы уже видели, как образуется затененная зона из-за преломления Р-волн ядром Земли. В глубине Земли есть и другие границы, на которых может происходить отражение или преломление, поэтому волны могут менять свой тип и встречать границы по нескольку раз. В результате записи землетрясения становятся очень сложными, однако именно эта сложность является ключом к пониманию внутреннего строения Земли.

Записи близких землетрясений (в пределах 10° от станции) несут информацию о слоях, лежащих вблизи поверхности. Мы же рассмотрим прежде всего более простую картину строения глубинных частей Земли, которую можно установить по записям удаленных землетрясений.

Ядро гораздо плотнее мантии, и его поверхность отражает волны, отсылая их обратно подобно эху. Отраженная Р-волна обозначается РсР, отраженная 5-волна — ScS. Маленькая буква с обозначает волну, которая достигает ядра, но не проходит через него. Время пробега отраженной волны обычно больше, чем прямой, так как она проходит большее расстояние; поэтому она проявляется на записях в виде отчетливых колебаний. Но здесь есть одна трудность. Когда волна отражается или преломляется на какой-либо границе, она может изменить свой тип: Р-волна может стать 5-волной и наоборот. Значит, у отраженных волн уже не два вида, а четыре — РсР, ScS, PcS и ScP.

Для волн РсР и ScS, т. е. при сохранении типа волны, отражение происходит в середине траектории; если же тип волны меняется, то длины двух отрезков траектории неравны, и положение точки отражения смещено в одну сторону.

Это означает, что волны PcS и ScP идут по различным траекториям, хотя и имеют одинаковое время пробега (рис. 23).

Траектории волн, отражающихся от границы между мантией и ядром и время их пробега

Траектории волн, отражающихся от границы между мантией и ядром и время их пробега

Чтобы выделить различные виды волн, сейсмологи рисуют так называемые кривые времени пробега. Это график, на котором показано, сколько времени должна затратить волна, идущая каждым из возможных путей; каждому виду волн на нем соответствует одна линия. На рис. 23 показаны пути, по которым идут Р- и S-волны и их отражения от ядра, и соответствующие времена пробега для каждой волны. Беря расстояние до землетрясения на горизонтальной оси, считываем время, через которое приходят различные колебания, с вертикальной оси.

На реальной сейсмограмме гораздо больше различных видов волн, чем шесть указанных. Рассмотрим их «семейства».

Первое множество волн — это отражения от поверхности земли. Воздух и слагающие Землю породы значительно различаются по плотности, что создает весьма благоприятные условия для отражения волн, подходящих к поверхности из глубины. Р-волну, отражающуюся на полпути от эпицентра до сейсмостанции, называют РР-волной; существует, конечно, и SS-волна, идущая по тому же пути. При отражении опять-таки может произойти смена типа волны, так что существуют волны PS и SP; эти волны, как и волны PcS и ScP, имеют одинаковое время пробега, но точки отражения смещены относительно середины пути. Траектории этих волн показаны на рис. 24.

Единичные и многократные отражения от поверхности земли

Единичные и многократные отражения от поверхности земли

Внутри Земли волны могут отражаться не один раз. Очень часто они отражаются дважды, так что существует целый ряд соответствующих волн — РРР, SSS, PPS, SPP, SSP, SPS и PSP. При очень сильных землетрясениях можно зарегистрировать волну РРРР, так как единственным ограничением на усложнение пути является количество переносимой энергии. Конечно, энергия распределяется между всеми возможными видами волн неравномерно; вообще говоря, более простые волны различаются на записях лучше всего. Бывают, однако, поразительные исключения, когда изогнутость слоев пород приводит к фокусировке некоторых видов волн на определенных расстояниях.

Следующее семейство волн — это отражения от ядра. Ранее мы отметили, что на расстоянии свыше 103° прямые Р-волны не регистрируются из-за затеняющего эффекта ядра. На таких расстояниях длиннопериодные приборы часто прежде всего регистрируют РР-волны, которые не проникают глубоко и способны миновать это препятствие. Короткопериодные приборы обычно регистрируют волны, преломленные за счет неоднородности внутри ядра, но их интенсивность значительно уступает интенсивности Р-волны, появляющейся вновь на расстоянии 142°. Поскольку она отклонилась от своей траектории и не наблюдались в промежутке около 42°, ей присвоено новое обозначение— РКР- Буква К взята из немецкого слова «Kern» (ядро).

Каковы же другие члены этого семейства? Если рассмотрим S-волну, идущую по тому же пути, то заметим, что она приходит вроде бы слишком быстро. Для того, чтобы пройти сквозь ядро, она должна была сменить тип и превратиться в Р-волну. Ядро не пропускает поперечных волн (причины этого рассмотрены в гл. 6). Поскольку все волны, проходящие через ядро, продольные (Р-волны), достаточно для их обозначения одной буквы К. Основные волны, преломленные ядром, обозначаются, таким образом, PKS, SKP и SKS. У них также есть более дальние, но важные родственники, претерпевающие отражение внутри самого ядра. Основные из них — волны РККР и SKKS; существуют также волны типа РКРРКР, которым удалось пройти сквозь ядро и отразиться от поверхности земли на противоположной ее стороне (рис. 25). Поскольку волна РКРРКР должна пройти такой длинный путь, она вступает гораздо позже большинства других волн, и ее нетрудно принять за Р-волну от нового толчка. Если начертить все эти траектории на разных диаграммах, нетрудно установить названия различных видов волн и представить траектории еще более необычных волн типа РКРРКРРКР и PKSP.

Волны, проходящие через ядро

Волны, проходящие через ядро

Следует заметить, что сейсмологи иногда для сокращения пишут Р’ вместо РКР, так что запись РКРРКР превращается в Р’Р’ и т. д., однако не будем пользоваться этим обозначением в нашей книге.

Мы уже рассматривали простейшие кривые времени пробега для прямых волн и отражений от ядра. На рис. 26 представлена гораздо более полная диаграмма, включающая большую часть обычно регистрируемых видов волн. При сильных землетрясениях на определенных расстояниях можно вполне четко наблюдать и многие другие волны.

Кривые времени пробега

Кривые времени пробега

Остается рассмотреть еще один важный класс волн. Это поверхностные волны, которые часто составляют наиболее интенсивную часть записи. Их часто называют L-волнами, или длинными («long») волнами, так как период колебаний у них больше, чем у Р- и S-волн; они распространяются не внутри земли, а вдоль ее поверхности. Тщательное изучение показывает, что они представляют смесь двух различных типов волн — волн Лява и волн Релея, названных так в честь открывших их ученых. Оба ученых математически доказали возможность существования таких волн прежде, чем они были обнаружены на сейсмограммах. Волны Лява (рис. 27)—это поперечные колебания, которые похожи на S-волны, но происходят только в горизонтальной плоскости. Они распространяются вдоль поверхности земли путем непрерывного последовательного отражения от верхней и нижней границ поверхностных слоев. У них совсем нет вертикальной составляющей.

Волна Лява

Волна Лява

Что касается волн Релея (рис. 28), то они имеют значительную вертикальную составляющую и являются чем-то вроде «кульбитов назад»: сначала происходит толчок в направлении распространения волны, затем движение вверх, назад, вниз и новый толчок (рис. 29). При движении волны частицы перемещаются по эллипсам вверх и назад по отношению к движению волны. Волны обоих этих типов распространяются медленнее, чем S-волны, причем волна Релея медленнее, чем волна Лява. Чтобы различать их, мы обозначаем волны Лява Lq (от немецкого Querwellen, т. е. поперечные волны), а волны Релея — LR.

Волна Релея

Волна Релея

Колебания частиц при волне Релея

Колебания частиц при волне Релея

Мы уже обсуждали некоторые особенности глубокофокусных землетрясений. Более половины землетрясений происходит в глубоких слоях земной коры, т. е. на расстоянии 30—40 км от поверхности. В 1922 г. проф. Ф. Дж. Тернер (редактор журнала «Международные сейсмологические сводки») указал на то, что некоторые из полученных им записей можно понять, лишь допустив, что источники сотрясений находились на глубине в несколько сот километров.

Сейсмологи по ряду причин не хотели этому верить. Это противоречило тому, что, как они считали, было им известно об условиях существования вещества ниже земной коры. Тернер также привел примеры «высоких очагов», которые на самом деле были настолько «высокими», что при любых разумных предположениях о глубинах землетрясений должны были бы находиться в воздухе. Эти трудности возникали отчасти потому, что в районах, охваченных к тому времени густой сетью сейсмостанций, глубоких землетрясений не происходило. Лишь в 1928 г. проф. Вадати показал, что волны от некоторых японских землетрясений достигли всех близлежащих станций почти одновременно; это развеяло сомнения в реальности глубоких толчков. На сегодняшний день самые глубокие толчки зарегистрированы вблизи впадины Тонга-Кермадек к северо-востоку от Новой Зеландии и в районе к югу от Сулавеси (Индонезия). Их очаги находятся на глубине почти 700 км от поверхности.

Здесь уместно отметить, что очаг иногда называют также гипоцентром. Этот термин раньше использовался сейсмологами для того, чтобы отличить истинный источник, находящийся в недрах Земли, от центра сотрясений на поверхности. Он означает «вниз от центра» и не очень хорошо согласуется с современным пониманием явления, в свете которого вполне корректным является термин эпицентр («вверх от центра»). В настоящее время термин «гипоцентр» по непонятным причинам вошел в моду у американских сейсмологов.

Записи глубокофокусных толчков выглядят иначе, чем неглубоких. Прежде всего поверхностных волн здесь очень мало, зато сейсмограммы осложнены наличием нового множества отраженных волн. Вспомним, что волны РР и SS образуются в результате отражения Р- и 5-волн в сред­ней точке их траектории. Когда толчок происходит на глубине, еще одно отражение волн имеет место вблизи эпицентра. Поскольку первый отрезок их траектории от очага до поверхности очень короток, обозначаем его строчной буквой; так получаются волны рР, sP, pS, sS и т. д. Взглянув на рис. 30, увидим, что время пробега волн рР или sS немногим отличается от времени пробега волн Р и S. Таким образом, волна каждого вида на записи иногда двоится или троится, и неопытный наблюдатель может подумать, что это записи двух землетрясений, наложившиеся друг на друга из-за малого (порядка нескольких секунд) интервала между толчками. Эти виды волн удобно использовать для определения глубины очага. Полезны бывают также записи отражений от ядра типа ScS, а в Новой Зеландии использовалась волна sScS. Новозеландским сейсмологам очень помогает хорошая сеть станций на другой стороне Земли, в Европе. Так, волна РКР часто очень хорошо регистрируется в Швеции и используется для проверки расчетов глубины новозеландских толчков.

Волна от глубоких толчков

Волна от глубоких толчков

Как же разбирается сейсмолог в записи землетрясения, если на ней может появиться так много волн? К счастью, волны Р и S можно различить уже при первом взгляде на запись. Это позволяет прикинуть расстояние до очага, после чего вся картина проясняется путем обращения к таблицам времени пробега. Большинство сейсмологов пользуются методом вычерчивания графиков времени пробега по таблицам, причем масштаб на оси времени принимается такой же, как на записи; это значит, что если барабан сейсмографа поворачивается на 30 мм/мин, то и на графике 30 мм должны соответствовать 1 мин. Сейсмолог берет узкую полоску бумаги, равную по длине интерпретируемой записи землетрясения, и делает карандашные отметки там, где начинается каждая интенсивная волна. Затем он может наложить эту полоску на график так, чтобы первая от­метка попала на кривую Р (или же на кривые РР или РКР, если это очень удаленное землетрясение), и Двигать ее до тex пор, пока не будет достигнуто наилучшее возможное совпадение для других видов волн.

После того, как удалось распознать волны, следует определить время их прихода. Если моменты прихода видны четко и ясно, то оно определяется с точностью до десятых долей секунды; если же колебания невелики или имеется густой фон микросейсм, то не всегда удается указать на записи точку начала колебания, особенно для длинных волн.

При интерпретации записей всегда большую роль играет опыт. В сложных случаях, прежде чем произвести окончательные измерения на записях, разумно бывает дождаться информации с других станций. На большинстве станций обработку ведут в два этапа. На первом шаге отбирают четко зарегистрированные толчки и определяют момент первого прихода волны, которой обычно является Р-волна или, при очень удаленном толчке — волна РКР. Некоторые станции также регистрируют S-волну и при глубоком толчке — волну рР. Эти показания как можно быстрей пересылаются в региональный или международный центр, где предварительно определяется эпицентр землетрясения. Важнейшим из таких международных центров является Национальная служба информации о землетрясениях (NEIS), принадлежащая Геологической службе США и находящаяся вблизи г. Денвера (шт. Колорадо).

Сейчас NEIS выполняет обязанности, которые с начала второй мировой войны исполняла Береговая и геодезическая служба США. С крупных сейсмостанций многих стран сюда ежедневно поступают данные по каналам срочной связи; NEIS определяет приблизительные моменты времени в очаге, положение эпицентров, а также глубины очагов, причем последние с неожиданно высокой точностью. Примерно дважды в неделю сотрудничающим станциям авиапочтой рассылаются перечни эпицентров и данные, на которых основаны расчеты. Раз в месяц эта информация упорядочивается в хронологическом порядке и публикуется, становясь таким образом доступной за весьма умеренную плату любому, кто интересуется землетрясением.

В большинстве стран, подверженных землетрясениям, созданы штаб-квартиры национальных систем регистрации, которые обеспечивают быструю передачу информации о сильных местных толчках гражданским властям. Многие из них являются центрами региональных систем, обеспечивающих менее оперативный, но более точный анализ толчков в пределах региона.

Европейские данные обрабатываются Центральным международным сейсмологическим бюро в Страсбург. Под эгидой ЮНЕСКО организованы региональные центры в Лиме и Маниле. В Новой Зеландии и Японии, где крупные системы находятся под правительственным контролем, большая часть функций региональных центров осуществляется станциями в Веллингтоне и Токио. На обширной территории СССР есть центры, наблюдающие за Средней Азией и Дальним Востоком, а также центральная станция в Москве.

Международное сотрудничество не ограничивается предварительным определением эпицентра. В Международном сейсмологическом центре (МСЦ), штаб-квартира которого находится в Ньюбери (графство Беркшир, Англия), проводится обобщение данных по всем происшедшим в мире землетрясениям. Он работает на средства, поступающие более чем из двадцати стран, и собирает не только предварительную информацию об эпицентрах из других служб, но и записи, полученные на многих станциях, не входящих в системы быстрого оповещения. В «Ежемесячном бюллетене» МСЦ помещаются все данные о землетрясениях примерно через два года после того, как они произошли; публикуется также новый список эпицентров, определенных по стандартной методике. Учитывая международный характер Центра, большая часть расчетов и набор «Бюллетеня» проводится в Англии, после чего он отправляется для печати в Бангкок. Время от времени Центр выпускает также региональные каталоги, карты и библиографии.

Хотя Центр был организован лишь в 1964 г., у него был замечательный предшественник — «Международные сейсмологические сводки» (МСС), выполнявшие аналогичную работу с 1923 г. После войны, однако, «Сводки» стали испытывать финансовые затруднения; потребовалось также реорганизовать работу, чтобы можно было пользоваться расчетами на электронно-вычислительных машинах. В свою очередь, предшественником МСС можно считать информационный выпуск Международной сейсмологической ассоциации во время ее собрания в Страсбург в 1903 г. Еще раньше, в 1895 г., Джон Милн, вернувшийся из Японии и поселившийся на о-ве Уайт, начал собирать данные сейсмических станций, вошедших в мировую систему, организованную Британской ассоциацией развития науки,и публиковать их обозрения.

Хотя «Международные сейсмологические сводки» и «Бюллетени» МСЦ содержат огромное число данных, многие станции считают полезным издавать собственные ежемесячные или ежегодные бюллетени, содержащие многие подробности, которые нецелесообразно включать в «Сводки». Вот как выглядит типичная запись в таком бюллетене:

T_1

В ней имеются символы, значение которых до сих пор не было объяснено.

Если волна имеет четкое начало, то перед ее обозначением ставят букву i (что значит «импульсная») и если она вообще выражена очень четко, то можно поставить после нее восклицательный знак. Кроме того, колебания могут быть настолько небольшими или фон микросейсм настолько густым, что трудно найти истинный момент вступления какой-либо определенной волны. Такие показания помечаются буквой е — от слова emergent («нарастающая»). Иногда оказывается, что четкой Р-волне предшествуют легкая «пляска» или малые колебания угасающей предыдущей волны. Такая волна помечается буквами ei.

Полное согласие всех видов волн с теоретическими кривыми времени пробега, как правило, не достигается; даже хороший сейсмолог зачастую не может уверенно идентифицировать некоторые волны на записи. Если нет уверенности в интерпретации, то обозначенные волны берутся в скобки. Знак вопроса означает, что данные колебания могут вообще не иметь ничего общего с землетрясением, а являться сильными микросейсмами, или же просто кто-то работает в подвале, или насекомое попало в прибор. Столбец, обозначенный (мю, содержит измерения смещений земли при приходе данной волны. Буква мю означает микроны, т. е. тысячные доли миллиметра, поэтому видно, что колебания обычно бывают небольшими. В столбце «с» указан период, т. е. время одного цикла колебания земли. В последнем столбце приведены оценка расстояния Д (в градусах), глубина очага h (в километрах), буква N означает «нормальную» глубину, а М — инструментальная магнитуда толчка. На каждой станции процедуры записи несколько различаются, однако общий вид их всегда один и тот же, так что не представляет труда пользоваться бюллетенями на греческом, русском, турецком или японском языках.

В заключение данной, изрядно затянувшейся, главы рассмотрим характеристики нескольких типичных записей на различных расстояниях (рис. 31 — 34). Примерно до расстояния 5° главными волнами являются Р и 5, периоды колебаний малы, а поверхностные волны не наблюдаются. На расстоянии от 20 до 40° можно ясно различить волны Р, S и L, обычно видны также отраженные волны РР и 5S. Главная S-волна остается интенсивной на расстояниях до 100°, однако в районе 80° наблюдается некоторое усложнение записи, причиной которого является почти одновременное вступление волн SKS, S и ScS, из-за чего легко допустить ошибочную идентификацию. На большем расстоянии довольно ясными становятся волны PS и PSP.

Сейсмограмма близкого землетрясения

Сейсмограмма близкого землетрясения

Записи удаленных землетрясений

Записи удаленных землетрясений

Сложная сейсмограмма очень далекого землетрясения

Сложная сейсмограмма очень далекого землетрясения

Обе вертикальные компоненты записи, полученные на приборах Пресса-Юинга в Веллингтоне

Обе вертикальные компоненты записи, полученные на приборах Пресса-Юинга в Веллингтоне

Записи в затененной зоне (от ЮЗ до 142°) выглядят совсем по-другому. Если землетрясение не очень сильное, то между волнами будут пробелы, в которых не наблюдается почти ничего, кроме микросейсм. Первой волной обычно бывает РР, за ней идет РРР или PKS; хорошо видны волны PS и PSP, а волна SKKS сильнее, чем SKS. На очень больших расстояниях «хрестоматийные» записи получают очень редко, хотя первая волна с определенностью имеет вид РКР. Записи также осложняются волнами, проходящими длинные окольные пути и пересекающими более половины земного шара.