Что мы ощущаем при землетрясении

Землетрясение 1906 г. в Сан-Франциско. 18 апреля 1906 г. В Калифорнии раннее утро. У пролива Золотые Ворота тихо дремлет Сан-Франциско, город с 400-тысячным населением. Построенный в несколько приемов в периоды экономического бума, случавшиеся в течение прошлого столетия, город представлял собой смесь старых и новых зданий, возведенных без какого-либо учета возможных стихийных бедствий.

В центре уже там и сям поднялись высокие башни со стальными каркасами), но преобладали все-таки старые деревянные и кирпичные (без арматуры) дома, которые тянулись вдоль узких улиц и неогороженных пустырей. Теснились дома и вокруг верфей, на бывших болотах, которые так долго служили свалкой мусора, что совершенно высохли. Дальше от залива располагались двух- и трехэтажные деревянные дома в викторианском стиле, более элегантные, но столь же сильно подверженные пожарам.

В 5 ч 12 мин с треском порвался блок горных пород, вытянутый вдоль разлома Сан-Андреас в нескольких километрах от Золотых Ворот. Трещина быстро распространилась вдоль разлома па юг и на север. По мере разрушения блока сейсмические волны расходились через тело Земли во все стороны, сотрясая обширные пространства Калифорнии и Невады.

Профессор Александр Мак-Эйди, глава Сан-Францисского бюро погоды, позже написал: «Я привык оставлять около себя на ночь часы, записную книжку, открытую на нужной странице, карандаш и карманный фонарь. Они лежат у меня всегда в одном и том же порядке: фонарь, часы, книжка и карандаш. Я записал в книжке: «Сильные колебания продолжались 40 секунд». Помню, что проснувшись, я заметил положение минутной стрелки-как раз перед самыми мощными толчками».

Хладнокровные отчеты такого типа, даваемые надежными очевидцами, столь же важны, сколь редки. Много ли людей, живущих в сейсмических активных районах, делают, ложась спать, такие же приготовления, какие описаны Мак-Эйди? Однако, как доказал тот же Мак-Эйди, сохранять ясность мысли можно и во время сильного землетрясения. Он был достаточно спокоен, чтобы провести простое научное наблюдение, позволившее установить важную характеристику этого катастрофического землетрясения-длительность сильных колебаний.

Длинный отрезок разлома Сан-Андреас (рис. 1 и 2), вдоль которого в тот день произошло вспарывание горных пород, позднее был закартирован геологами, установившими, что он протягивается на 430 км примерно от мыса Мендосино в графстве Гумбольдт до Сан-Хуан-Баутиста в графстве Сан-Бенито).

Рис. 1. Панорама одного из районов графства Марин, Калифорния. На аэрофотоснимке открывается сказочный вид на рифтовую зону Сан-Андреас от лагуны Болинас (на переднем плане) до полуострова Бодега-Хед. При Сан-Францисском землетрясении 1906 г. смещение по разлому составило на этом участке от 3 до 6 м. (Интересное для посещений место - по шоссе № 1 в Олиму, где возле управления национального приморского парка Пойнт-Рейес располагается туристский объект «след землетрясения». Фото компании «Сатерленд».)

Рис. 2. Эпицентры сильнейших землетрясений, отмеченных в Калифорнии в историческое время: с 1800 по 1975 г. Положение «сильных» землетрясений (без указания магнитуды, отмечены квадратиками) определено по макросейсмическим данным, т.е. на основе ощущавшихся эффектов. Простирание крупных закартированных на суше разломов показано сплошными или штриховыми (если разлом проведен неуверенно) линиями, на дне океана-мелкими штрихами

Смещение по разлому было в основном горизонтальным и в графстве Марин (к северу от Сан-Франциско) достигало 6 м, причем западная сторона разлома двигалась на северо-запад относительно восточной. Наблюдавшееся максимальное вертикальное смещение вкрест разлома было меньше метра. На небольшом расстоянии к югу от Сан-Хуан-Баутиста смещение по разлому постепенно уменьшилось до нескольких сантиметров и затем полностью затухло.

Общая площадь, подвергшаяся существенному воздействию землетрясения, была удивительно мала для сейсмического события такой большой энергии. Когда составили карту силы сотрясений, стало ясно, что зона интенсивных колебаний грунта имеет вытянутую форму, небольшую ширину и располагается параллельно разлому Сан-Андреас. Места наиболее крупных разрушений (так называемая плейстосейстовая область) ограничивались в основном несколькими десятками километров от линии разлома.

На севере землетрясение ощущалось вплоть до Орегона, на юге-до Лос-Анджелеса, на общем протяжении в 1170 км. Как правило, в восточном направлении интенсивность сотрясений заметно замирала; самой восточной точкой, где, согласно полученным сообщениям, ощущалось землетрясение, был городок Уиннемака в штате Невада, лежащий в 540 км от разлома Сан-Андреас. В целом ошутимые колебания охватили площадь порядка 1 млн. км².

Это гораздо меньше, чем, например, при Нью-Мадридском землетрясении 7 февраля 1812 г. с эпицентром в штате Миссури или при сильнейшем землетрясении 1 ноября 1755 г., центр которого располагался в Атлантическом океане у берегов Португалии (400 млн. км²). После землетрясения 1906 г. в течение нескольких месяцев из Калифорнии сообщали о сильных афтершоках).

Ограниченные размеры плейстосейстовой области при таком крупном вспарывании разлома в какой-то мере обнадеживают тех калифорнийцев, которые живут не очень близко к активной зоне разлома Сан-Андреас. Вероятно, это связано с небольшой глубиной подвижки (по предположению около 10 км) и сильным затуханием сейсмических волн в Калифорнии.

Однако отмечен ряд аномальных участков повышенной интенсивности сотрясений, что необходимо учитывать при проектировании и строительстве любых зданий и сооружений. Например, серьезные разрушения имелись в городке Лос-Банос, в 30 км к востоку от разлома Сан-Андреас, а также у южного конца залива Сан-Франциско (включая современный город Сан-Хосе), где поверхностный грунт представляет собой аллювий, т.е. современные речные отложения.

Но в городах на восточном берегу залива Сан-Франциско, например в Беркли, расположенном в 25 км к востоку от разлома Сан-Андреас, разрушения были небольшими. Точно так же в Сакраменто, административном центре штата Калифорния, в 120 км к востоку от разрыва, не было замечено значительных повреждений, даже в конструкции купола местного Капитолия). (Один из местных жителей, Дж. А. Маршалл, позднее воспоминал: «Я проснулся, услышав слова моей жены, что, по ее мнению, происходит землетрясение. Мы встали, осмотрелись и удостоверились, что это действительно так».)

В общей сложности погибло около 700 человек. В Сан-Франциско было зарегистрировано 315 смертных случаев. Однако трудно оценить, какая доля разрушений связана с самим землетрясением, так как почти сразу же начался огромный пожар, буйствовавший трое суток (рис. 3). Несомненно, что пожар произвел значительно больший ущерб-возможно, в 10 раз больший,— чем сейсмические колебания.

Рис. 3. Разрушения в Сан-Франциско при землетрясении 1906 г. Вид на О’Фаррелл-стрит перед тем, как пожар охватил этот район. (1906 W. Е. Worden.)

Внезапное возникновение крупного разрыва в горных породах, такого как разрыв 1906 г., в настоящее время надежно предсказать еще невозможно. Тем не менее, поскольку разлом Сан- Андреас находится в тектонически активном районе (на границе между Северо-Американской и Тихоокеанской плитами) и прямые геодезические наблюдения показывают, что вдоль этого разлома в наши дни нарастает деформация, мы можем с уверенностью предсказать, что когда-нибудь на этом разломе произойдет еще одно сильнейшее землетрясение. Люди часто спрашивают: «Что же будет, когда оно возникнет?»

Для начала сравним нынешние условия с теми, которые существовали в 1906 г. За время, прошедшее после 1906 г., население Калифорнии выросло и освоило новые территории: в одном только районе залива Сан-Франциско оно увеличилось приблизительно с 800 тысяч до более 2 миллионов человек. Построены дома новых и разных архитектурных стилей.

В 1906 г. не было крупных инженерных сооружений и чрезвычайно важных «дорог жизни», таких как мост «Золотые Ворота» и другие мосты через залив, не было скоростной транспортной магистрали (BART) с ее проложенным под заливом тоннелем. Мы знаем, что большого числа убитых и раненых не избежать. К счастью, большинство калифорнийцев живут сейчас в домах с деревянным каркасом, доказавших свою способность противостоять землетрясениям.

Таким образом, если землетрясение разразится, когда семьи будут находиться дома, жертв будет относительно меньше, чем в 1906 г.,-возможно, всего лишь около тысячи человек. Если же оно произойдет в рабочее время, когда транспорт на магистралях и в центре города будет перегружен, жертв будет значительно больше,-может быть, больше 5 тысяч. (Некоторые исследования предсказывают еще большее число жертв, но такие оценки очень неопределенны, и едва ли их можно считать объективными.)