Сейсмологія: як передбачають землетруси. Землетруси

20% території Росії відноситься до сейсмоактивних районів (у тому числі 5% території схильна до надзвичайно небезпечних 8-10-бальних землетрусів).

За останні чверть століття у Росії сталося близько 30 значних, тобто силою понад сім балів за шкалою Ріхтера, землетрусів. У зонах можливих руйнівних землетрусів Росії мешкає 20 мільйонів людей.

Від землетрусів та цунамі найбільше страждають жителі Далекосхідного регіону Росії. Тихоокеанське узбережжя Росії знаходиться в одній з "гарячих" зон "вогняного кільця". Тут, в області переходу від Азіатського континенту до Тихого океану та зчленування Курило-Камчатської та Алеутської острівних вулканічних дуг відбувається понад третина землетрусів Росії, знаходяться 30 діючих вулканів, серед яких такі гіганти, як Ключевська сопка та Шивелуч. Тут найвища щільність розподілу вулканів на Землі: на кожні 20 км узбережжя - один вулкан. Землетруси тут відбуваються не рідше, ніж у Японії чи Чилі. Сейсмологи налічують зазвичай щонайменше 300 відчутних землетрусів на рік. На карті сейсмічного районування Росії райони Камчатки, Сахаліну та Курильських островів відносяться до так званої восьми-і дев'яти-бальної зони. Це означає, що в цих районах інтенсивність струсу може досягати 8 і навіть 9 балів. Відповідними можуть бути і руйнування. Найруйнівніший землетрус силою 9 балів за шкалою Ріхтера стався на острові Сахалін 27 травня 1995 року. Загинули близько 3 тис. людей, майже повністю зруйновано місто Нефтегорськ, розташоване за 30 кілометрів від епіцентру землетрусу.

До сейсмічно активних районів Росії відноситься також Східний Сибір, де в Прибайкаллі, Іркутській області та Бурятській Республіці виділяють 7-9-бальні зони.

Якутія, через яку проходить кордон Євро-Азіатської та Північно-Американської плит, не тільки вважається сейсмоактивною областю, але також є рекордсменом: тут нерідко відбуваються землетруси з епіцентрами на північ від 70° пн.ш. Як відомо сейсмологам, переважна більшість землетрусів Землі відбувається у районі екватора й у середніх широтах, а високих широтах такі події реєструються вкрай рідко. Наприклад, на Кольському півострові виявлено безліч різноманітних слідів землетрусів великої потужності – переважно досить давніх. Форми виявленого на Кольському півострові сейсмогенного рельєфу подібні до тих, що спостерігаються в зонах землетрусів з інтенсивністю 9-10 балів.

Серед інших сейсмоактивних районів Росії – Кавказ, відроги Карпат, узбережжя Чорного та Каспійського морів. Для цих районів характерні землетруси із магнітудою 4-5. Проте за історичний період тут відзначалися й катастрофічні землетруси із магнітудою понад 8,0. На узбережжі Чорного моря виявляли й сліди цунамі.

Однак землетруси можуть відбуватися і в тих районах, які ніяк не назвеш сейсмоактивними. 21 вересня 2004 року в Калінінграді зафіксовано дві серії підземних поштовхів силою 4-5 балів. Епіцентр землетрусу знаходився за 40 кілометрів на південний схід від Калінінграда в районі російсько-польського кордону. За картами загального сейсмічного районування території Росії, Калінінградська область належить до сейсмобезпечного району. Тут ймовірність перевищення інтенсивності таких струсу становить близько 1% протягом 50 років.

Навіть мешканці Москви, Санкт-Петербурга та інших міст, розташованих на Російській платформі, мають привід хвилюватися. На території Москви та Московської області останні з таких сейсмічних подій силою 3-4 бали мали місце 4 березня 1977 року, в ніч із 30 на 31 серпня 1986 року та 5 травня 1990 року. Найбільш сильні з відомих сейсмічних струсів у Москві, інтенсивністю понад 4 бали, спостерігалися 4 жовтня 1802 і 10 листопада 1940 року. Це були "відгомони" більших землетрусів у Східних Карпатах.

Землетрус — одне з найнебезпечніших явищ у світі, яке дуже часто призводить до величезних людських жертв і матеріальних втрат. За останнє десятиліття ми спостерігали цілу низку катастроф сейсмічного характеру: у Японії, на Суматрі, у Таїланді, на півдні Індії, на узбережжі Китаю, у Чилі та Мексиці. Тобто найсильніші землетруси з великими наслідками відбуваються в наш час майже щороку.

Взагалі, у сейсмічній активності існує деяка періодичність. Якщо взяти дані за останні 100 років (протягом яких тільки й велися інструментальні сейсмічні спостереження), ми побачимо як періоди активізації, коли майже щороку відбувалися сильні землетруси, так і періоди відносного затишшя. Так, наприкінці XIX - на початку XX століть відбувся цілий ряд дуже сильних землетрусів. На 1920-1930 роки особливих сейсмічних подій не спостерігалося. Потім у середині XX століття відбулася ціла серія дуже сильних землетрусів: Велике Чилійське 1960, Камчатське 1952 з магнітудою майже 9,5 і величезною хвилею цунамі, землетрусу в Японії.

І ось після чергового періоду затишшя на початку XXI століття ми спостерігаємо нову активізацію.

Очікується, що до наступного затишшя принаймні ще років десять відбуватимуться дуже сильні землетруси в різних районах Землі. Можливі вони на території Росії. Здебільшого на далекосхідній околиці: у Курило-Камчатській зоні та на Сахаліні, де у 1995 році одним із таких землетрусів було повністю зруйновано Нефтегорськ та загинуло понад 2000 осіб.

Розвивати методи прогнозування землетрусів намагаються всі провідні країни, які страждають на цю проблему: США, Китай, Японія, Індія. Щоб зробити прогноз, треба передбачити місце, силу та час землетрусу одночасно. Існують три типи прогнозу: довгостроковий, середньостроковий та короткостроковий.

При довгостроковому прогнозуємо на кілька років уперед, що в тому чи іншому регіоні, наприклад, з ймовірністю 80% (стовідсотково ніколи нічого передбачити не можна) відбудеться сильний землетрус протягом, наприклад, 8-10 років. Який сенс у таких прогнозах? Влада отримує можливість підготуватися до цього природного явища. Наприклад, почати зміцнювати будинки в небезпечній зоні, зносити старі будівлі, замінювати їх стійкими, сейсмоактивними, перевіряти всю інфраструктуру — наскільки вона стійка. Якщо вжити таких заходів, то збитки від землетрусу можна звести до мінімуму.

Середньостроковий прогноз — приблизно рік чи кілька місяців — робиться іншим чином. Якщо загальний прогноз ґрунтується на аналізі сейсмічних даних, то середньостроковий будується ще й на реальних спостереженнях за розвитком сейсмічної обстановки: за деформаціями поверхні, за поведінкою тих чи інших розломних зон, які можуть бути сейсмонебезпечними структурами. Такий прогноз дає час на те, щоб підготувати населення до можливості землетрусу, щоб створити в зоні ризику запаси продуктів харчування, наметів, ковдр, одягу.

Середньостроковий прогноз дуже важко робити на порожній території. Якщо у нас немає нічого, окрім однієї сейсмостанції, жодного прогнозу не вийде. Тому, якщо ми бачимо небезпечну за довгостроковим прогнозом зону, нам треба створити щось на зразок прогнозного полігону, куди стягуються й інше обладнання, крім сейсмічного. Наприклад, гідрогеологічні засоби, що дозволяють визначати рівень води у свердловинах, температуру виходу газу та інші параметри.

Короткостроковий прогноз – це дні, години, хвилини. В Україні в країні єдиний прогнозний полігон знаходиться в районі Петропавловська-Камчатського. Є кілька подібних полігонів у США (у Каліфорнії) та Китаї. Саме на таких полігонах можна передбачити, що найближчим часом станеться землетрус.

На жаль, сьогодні користі від короткострокового прогнозу мало.

Припустимо, ми отримуємо якісь високі ймовірності того, що протягом найближчих трьох днів станеться землетрус. Але спостереження роблять учені, які не приймають жодних адміністративних рішень. Вони можуть лише повідомити прогноз у МНС чи місцеві органи влади. І лише ці організації можуть ухвалювати рішення — оголошувати сейсмічну тривогу чи ні.

А ухвалити це рішення завжди дуже важко. Уявіть: мороз, зима. І раптом вчені кажуть, що найближчими трьома днями може статися сильний землетрус. Припустимо, влада вирішила сповістити про це населення. Але це означає, що, по-перше, майже напевно виникне паніка, оскільки люди в такій ситуації починають поводитись неадекватно. По-друге, це означає, що потрібно створити умови для того, щоб усі люди вийшли з будівель і перечікували на вулиці — адже вбивають не самі землетруси, а споруди, що руйнуються, тим більше, якщо вони старі, або не відповідають будівельним нормам. Люди можуть кілька днів провести на повітрі, але ніхто не гарантує, що землетрус відбудеться саме протягом трьох днів. Воно може статися і тоді, коли їм набридне чекати, і вони повернуться до своїх домівок.

Жертв тоді буде дуже багато.

Взагалі, з наукового погляду, короткостроковий прогноз у всьому світі не дуже добре опрацьований. Наприклад, японські вчені — одні з найпросунутіших у галузі короткострокового прогнозу. На початку березня 2011 року вони передбачили, що в районі центральної частини острова Хонсю очікується сильний землетрус із магнітудою 8. І справді, 9 березня стався землетрус біля берегів Хонсю із магнітудою 7,9. Вчені аплодували своєму успіху. Але з'ясувалося, що головний землетрус ще попереду. Воно сталося через два дні, мало магнітуду 9, супроводжувалося безліччю жертв і руйнувань і викликало аварію на Фукусімі-1.

Отже, на мій погляд, за сучасного рівня розвитку науки, довгостроковий та середньостроковий прогнози важливіші, ніж короткостроковий. Але це не означає, що останній не потрібно розвивати — інакше ми ніколи й нічого не дізнаємось і нічого не навчимося. Я припускаю, що найближчим десятиліттям у цій сфері може статися серйозний прорив.

В останні дні червня 1981 року столиця Перу - златоколонна Ліма - була охоплена сум'яттям: американський вчений Браян Бредлі передбачив, що в неділю 28 червня місто буде зруйноване надзвичайним за силою землетрусом. Десятки потужних підземних поштовхів перетворять на порох багатолюдні міські квартали, після чого хвилі цунамі обрушаться на руїни, що димляться, змітаючи страшним натиском все, чому якимось дивом вдасться вціліти. Прибережні ділянки міста навколо бухти Кальяо проваляться під рівень океану та стануть морським дном. Квітуча «сонячко-лика» Ліма за кілька миттєвостей зникне з лиця Землі.

У міру наближення «судного дня» ситуація у столиці розпалювалася. Тисячі божевільних людей штурмували аеропорти, вокзали та корабельні причали, прагнучи залишити місто, засуджене на загибель. Низки автомобілів, возів, в'ючних мулів та пішоходів з ручними візками та торбинками за спиною запрудили шосейні та путівці з приреченого міста у пошуках порятунку. Злетіли ціни на бензин та продукти харчування, загрозливо зросла злочинність, будинки та земельні ділянки терміново продавалися за безцінь, госпіталі та лікарні задихалися від напливу покалічених у наростаючій паніці людей.

Але ось вказана віщуном година наблизилася, пройшла ... - і нічого не трапилося. Роздерта, але неушкоджена і, як і раніше, прекрасна Ліма продовжувала безтурботно купатися в променях тропічного сонця. Нічого не трапилося наступного дня і найближчими днями. Поступово рани, завдані місту панічною втечею населення, залікувалися, пригода стала забувати і перетворилася на історичний анекдот. Невдачливий провісник катастрофи, що не відбулася, був визнаний лжевченим і оголошений шарлатаном.

Що ж, вразливих жителів перуанської столиці, які віддали перевагу втечі з міста завідомої загибелі під руїнами своїх будинків, легко зрозуміти. Їхня країна знаходиться в дуже сейсмічно небезпечній області земної кулі. За п'ять століть, що минули від часу відкриття Нового Світу, в Перу сталося 35 руйнівних землетрусів, а науковими спостереженнями за останні 100 років зареєстровано кілька тисяч підземних поштовхів різної сили. Напевно, в країні знайдеться кілька сімей, які не оплакували б своїх близьких, які втратили життя в сейсмічних катастрофах. Неодноразово страждала від сильних землетрусів та красуня Ліма; в інші трагічні роки підземна стихія руйнувала більшість міста.

Таким чином, панічна тривога жителів Ліми мала найсерйозніші підстави. Але повернемося до злощасного Брайана Бредлі. На чому, на яких доводах він будував свої припущення, поки що невідомо. Тому заочно засуджувати його, називати лжевченим та звинувачувати у шарлатанстві, як це зробили темпераментні латиноамериканські газети, зараз не слід. Краще спочатку спробувати розібратися у суті питання: чи можна методами сучасної науки передбачати настання землетрусів, тобто визначати місце, де вони відбудуться, їх інтенсивність та час? Адже такі прогнози (у тому випадку, якщо вони видані завчасно), подібно до прогнозів погоди, дозволять населенню загрозливих районів підготуватися до очікуваних стихійних лих, вжити запобіжних заходів і, якщо не запобігти, то принаймні значно зменшити тяжкі втрати та втрати.

Можливість сейсмічного прогнозу була підказана досвідом спостережень за природними явищами, які, передуючи сейсмічним поштовхам, служать як би провісниками катастроф, що наближаються. Давно помічено, перед деякими землетрусами над землею поширюється слабке розсіяне світіння; іноді воно супроводжується миготливими спалахами або подібними блискавицями, відблисками на хмарах (так було 1966 року в Ташкенті). В інших місцях з'являється туманний серпанок, який стелиться над поверхнею землі і після струсу зникає. Буває, що перед поштовхами від землі струмує легкий вітерець (у Японії його називають «чики») або чується приглушений підземний гул; при цьому відбуваються безладні коливання магнітної стрілки та змінюється підйомна сила постійних магнітів.

Всі ці фізичні процеси, що передують сейсмічні коливання, впливають на поведінку тварин, дозволяючи їм передчувати нещастя, що насувається. Про це розповідають літописи, історичні документи та усні перекази народів Азії, Америки та Південної Європи. У палацах китайських імператорів у спеціальних акваріумах тримали особливих прісноводних рибок, які своєю турботою попереджали про наближення стихійного лиха. Населення Японії перед землетрусом спостерігало несподівану появу в морі великих зграй вугрів, тунців і лососів, на поверхню виринали невідомі глибоководні види, а звичайні поширені породи раптом зникали. До берегів підпливало безліч восьминогів, що зазвичай гніздяться в ущелинах підводних скель.

Жаби, змії, черв'яки та багатоніжки перед землетрусом виповзають зі своїх сховищ. Щури заздалегідь залишають нори. Птахи відлітають у бік спокійніших районів углиб материка. Коні, осли, вівці та свині виявляють підвищену нервозність. Особливим передчуттям відрізняються кішки та собаки; відомі випадки, коли собаки змушували своїх господарів залишати будинки, згодом зруйновані підземними ударами.

Трапляються і люди, наділені здатністю передчувати сейсмічні коливання; Найчастіше це нервовохворі з підвищеною психічною збудливістю, але є і здорові люди, яким властива загострена сприйнятливість. Так, наприклад, у 1855 році слуга японського самурая передбачив сильний землетрус у місті Ієдо (давня назва Токіо).

З усіх цих спостережень вчені і дійшли ідеї можливості наукового прогнозу землетрусів. Ця ідея виникла в 50-х роках нашого століття майже одночасно в різних країнах, які зазнавали нищівних натисків сейсмічної стихії. Для її здійснення треба було навчитися за допомогою приладів уловлювати фізичні провісники підземних поштовхів та використовувати отримані дані для прогнозу.

До цього часу вже було однозначно з'ясовано, що землетруси відбуваються при швидких переміщеннях блоків земної кори по розломам, що розділяють ці блоки. Здавалося б, варто поставити спостереження за поведінкою геологічних розломів - і завдання прогнозу вдасться вирішити: наростання активності розлому вкаже на наближення загрози сейсмічних поштовхів.

З цією метою на багатьох сейсмоактивних розломах, які зазнали руйнівних землетрусів, було організовано систематичні інструментальні спостереження. Очікувалося, що перед сейсмічними поштовхами будуть спостерігатися збільшення деформацій шарів гірських порід, що напружуються, підйом і опускання дотичних блоків земної кори, різкі зміни нахилу шарів (так звані «бурі нахилів»), слабкі дрібні поштовхи, що передують головному удару («мі п'єзоелектричним ефектом наростання сили вихідних із сейсмічного вогнища телуричних струмів, аномальні зміни геомагнітного поля («місцеві магнітні бурі») та ряд інших явищ, що передвіщають розрядку тектонічних напруг у надрах.

Фактично справа була набагато складніша. Справді, у часто очікувані явища спостерігалися; але часто вони суперечили теоретичній моделі процесу або виявляли зовсім несподіваний, незрозумілий хід. Так, на сейсмонебезпечних територіях Аляски зазвичай відбувалося дуже повільне (кілька сантиметрів на рік) занурення земної поверхні. Тричі – у 1923, 1924 та 1952 роках – відзначалися стрибкоподібні «провали», під час яких занурення прискорювалися в 5-6 разів; проте ніяких сейсмічних явищ у своїй не спостерігалося.

Руйнівний же Анкоріджський землетрус на Алясці стався в 1964 без жодних передумов у вигляді різкого опускання або підйому шарів. У японській провінції Ніігата, де, навпаки, переважало поступове підняття ґрунту, 1959 року швидкість підняття раптом зросла вдесятеро. Сильного землетрусу за цим стрибком не було, а вибухнуло без видимих ​​провісників лише через п'ять років. Такі ж невідповідності відзначалися і при змінах нахилу шарів, що спостерігаються, поведінки геомагнітного і електричного полів і т. д., хоча в окремих випадках сейсмічні поштовхи, як теоретично і передбачалося, передувалися різкими спалахами аномалій.

За три десятиліття досліджень та пошуків не вдалося виявити безперечних закономірностей, на які можна покладатися при прогнозуванні сейсмічних ударів. Тому зараз ніхто з фахівців не наважується стверджувати, що ті чи інші явища в земній корі можуть розцінюватися як однозначні провісники землетрусів та давати достовірні підстави для передбачень.

Нині коло вчених, які працюють над проблемою прогнозу землетрусів, розділилося на два табори - скептиків та оптимістів. Скептики вважають, що при сучасному стані наших знань, яких недостатньо, ця проблема нерозв'язна. Свого часу президент АН СРСР М. В. Келдиш назвав її фантастичною. Найвизначніший американський сейсмолог Чарлз Ріхтер пише: «Це привабливий блукаючий вогник... Нині ніхто не може з упевненістю сказати, що землетрус станеться зараз у цьому місці. Невідомо, чи можливе таке передбачення в майбутньому». Відомий радянський дослідник сейсмічності Східного Сибіру В. П. Солоненко з іронією наводить вислів, який приписується китайському мудрецю Конфуцію: «Важко зловити чорну кішку в темряві, особливо якщо її там немає».

Оптимісти ж, як у нашій країні, так і за кордоном, вважають, що наука прогнозу землетрусів знаходиться на правильному шляху і вже має впевнені успіхи. Як надійний провісник струсів називають, наприклад, виявлене радянськими вченими в деяких районах Кавказу та Середньої Азії надходження в підземні води перед сейсмічними поштовхами гелію, аргону, радону, хлору, фтору та інших елементів, що походять з глибинних зон Землі; покладають надію також вивчення процесів дилатансії, розвиток яких теж передує розрядці сеймічної стихії. Однак ще не з'ясовано, наскільки ці явища є універсальними для територій з різною геологічною будовою. Деякі фахівці надають великого значення з'ясування періодичності сейсмічних процесів. Так, японські вчені, які встановили для району Токіо період сейсмічної активності в 69 років, з трепетом чекають 1992 року, коли, на їхню думку, може повторитися «велика катастрофа», подібна до землетрусу з магнітудою 8,2, що спустошив у 1923 році столицю Країни. сонця. Але явища повторюваності ще дуже слабко вивчені, оскільки систематичні спостереження струсів земної кори проводяться лише близько 100 років.

У умовах зрозуміло, якому ризику піддаються провісники землетрусів і яку відповідальність вони себе беруть. Немає нічого дивного в тому, що прогноз Браяна Бредлі, якщо, звичайно, він. був зроблений на підставі справді наукових даних, що не підтвердився. Навпаки, було б дивно, якби все, що було передбачено, сталося б.

Втім, є приклади та вдалих прогнозів. Перший такий прогноз було зроблено 4 лютого 1975 року у китайській провінції Ляонін. За наказом влади населення міст Хайчен та Інкоу цього дня залишило свої будинки, було вжито заходів для запобігання руйнуванням заводів, продуктових складів, дитячих закладів та лікарень. О 19 год 36 хв стався сильний землетрус (з магнітудою 7,3), який зруйнував майже всі житлові приміщення, багато заводів, греблі та інші інженерні та промислові споруди. Завдяки проведеним заходам безпеки жертв виявилося дуже небагато. Після цього було передбачено ще два дрібні землетруси. Однак трагічну тянь-шаньську катастрофу 27 липня 1976 року, за якої загинуло 680 тис. і було поранено понад 700 тис. осіб, а загальна кількість жертв перевищила 1,4 млн. осіб, китайським вченим передбачити не вдалося.

У нашій країні є досвід передбачення одного з незначних (5 балів) поштовхів у Ташкентському районі, невеликого землетрусу в ненаселеній місцевості Алайської долини поблизу Андіжана та ще кількох подібних сейсмічних явищ в інших районах Середньої Азії.

Треба сказати, що у всіх наведених прикладах немає жодної гарантії, що точність передбачення зобов'язана до-вірності прогнозу, а чи не випадковому збігу. Є ціла низка н зворотних прикладів, коли прогнози нібито майбутніх землетрусів не підтвердилися.

Іноді масові джерела інформації починають раптом бити в литаври і широко сповіщати про незвичайні успіхи у справі сейсмічного прогнозування, причому складається враження, ніби більшість завдань цього важливого наукового напряму вже вирішено. Однак фактично справа зовсім не так обнадійливо і хибний пафос цієї інформації залишається на совісті її авторів і розповсюджувачів.

Справді, крім єдиного випадку в провінції Ляонін (м. Хайчен) за 30-річний період роботи над проблемою сейсмічного прогнозу жодного катастрофічного землетрусу в жодному районі земної кулі більше не було передбачено. Зокрема, як звертає увагу відомий радянський дослідник Б. А. Петрушевський, в СРСР не було зроблено попереджувальних прогнозів ні щодо району Ташкента у 1966 році, ні щодо району Газлі у 1976 та 1984 роках, тому руйнування там виявилися такими несподіваними та важкими. З одного боку, сучасне прогнозування ще може виділяти головних провісників майбутньої розрядки сейсмічних напруг н визначати місце землетрусу: при драматичної катастрофі в китайському Тянь-Шані в 1976 року спостереженнями була оконтурена велика сейсмонебезпечна зона, по вогнища розрядки сейсмічної стихії; у цьому плані прогноз вулканічних вивержень перебуває у кращому становищі, оскільки має справу з конкретними точками біля.

З іншого боку, відсутність уміння розпізнавати та контролювати «спусковий механізм» землетрусів не дозволяє визначити точний час події: після Анкориджського землетрусу 1964 року багато вчених дійшли висновку, що він був спровокований високим морським припливом, який і виконав роль «спускового механізму» збільшивши навантаження на земну кору. До землетрусу це нікому було ясно; в той же час, на думку інших фахівців, ініціатором поштовху стало сильне обурення магнітного поля, зареєстроване за 1 годину до катастрофи. До того ж у розпорядженні вчених поки що немає жодних прямих способів обчислення сили можливих коливань.

Очевидно, найсправедливіша оцінка проблеми передбачення землетрусів зроблено Ч. ​​Ріхтером, який вважає, що з реальному рівні науки передбачення розрядки сейсмічної енергії можливе - без точного указу дати - лише з певних, систематично і тривало досліджуваних тектонічних розломах. Ймовірно, надалі при вдосконаленні методів космічних зйомок та розгортання мережі стаціонарних наземних спостережень виявиться можливим прогнозування сейсмічних явищ і великих регіонах земної поверхні.

Слід зазначити, що сейсмічне прогнозування, допомагаючи вирішити завдання зменшення кількості людських жертв, нічим не сприяє запобіганню матеріальним збиткам і руйнуванням при землетрусах. Тому набагато більше значення мають роботи з уточнення сейсмічного районування з диференціацією території за ступенем небезпеки, розвитку сейсмостійкого будівництва у небезпечних районах та скорочення господарської діяльності у високо небезпечних зонах; ці заходи спрямовані на вирішення обох завдань. Не ставлячи собі за мету точно знати, коли станеться землетрус, вони дозволяють будь-коли бути готовими до нього.

Останнім часом в інженерній сейсмології висловлюються ідеї щодо можливості управління землетрусами. Помічено, що підземні ядерні вибухи викликають серії наступних, слабших за силою землетрусів; близькі явища відбуваються після накачування в надра через глибокі свердловини води під великим тиском. Передбачається, що подібними технічними засобами можна вивільняти енергію, що накопичилася в надрах і розряджати її невеликими порціями, запобігаючи руйнівним поштовхам. Розсудливі фахівці зауважують: немає жодної гарантії, що процес розвиватиметься так, як нам хочеться.

23 липня в Ірані стався четвертий за добу землетрус, а кількість постраждалих досягла 287. На день раніше підземні поштовхи магнітудою 5,2 зареєстрували в Чилі. Загалом за 7 місяців 2018 року на Землі стався 6881 землетрус, який забрав 227 людських життів. Але чому вчені так і не навчилися пророкувати ці катаклізми? Розбирався Realist.

Як визначають сейсмічно небезпечні зони

Літосферні плити перебувають у постійному русі. Зіткнувшись і розтягуючись, вони збільшують напругу в гірських породах, що призводить до їх швидкого розриву - землетрусу. Осередок (гіпоцентр) землетрусу знаходиться в надрах землі, а епіцентр є його проекцією на поверхні.

Силу землетрусів вимірюють за шкалою руйнування в балах (від 1 до 12), а також магнітудою - безрозмірною величиною, яка відображає енергію, що вивільняється, пружних коливань (від 1 до 9,5 за шкалою Ріхтера).

Найпростіше науці дається виявлення сейсмічно небезпечних зон та довгострокове прогнозування землетрусів на найближчі 10-15 років. Для цього дослідники аналізують циклічність активізації сейсмотектонічного процесу: немає підстав вважати, що в найближчі кілька сотень років Земля почне поводитися по-іншому, ніж за аналогічний проміжок часу в минулому.

Чи можна передбачити землетруси

Ні, принаймні з точністю, достатньою для того, щоби можна було планувати програми евакуації населення. І хоча більшість землетрусів відбуваються в передбачуваних місцях уздовж добре відомих геологічних розломів, надійність короткострокових прогнозів бажає кращого.

«У нас є моделі, які показують, що у Південній Каліфорнії ризик землетрусів магнітудою 7,5 і вище у найближчі 30 років становить 38%. Якщо ці моделі використовуватимуть для розрахунку ймовірності землетрусів на найближчий тиждень, ймовірність впаде приблизно до 0,02%», — коментує Томас Джордан, директор Центру землетрусів у Південній Каліфорнії.

Такий ризик досить малий, але все ж таки не дорівнює нулю, а оскільки по території штату Каліфорнія проходить трансформний розлом Сан-Андреас, у місцевих школах регулярно проводять навчання з підготовки до великого землетрусу.

Чому великі землетруси так важко спрогнозувати

Надійні передбачення вимагають визначення сигналів, які вказували б на великий землетрус, що наближається. Такі сигнали повинні бути характерними лише для великих землетрусів: слабкі та помірні поштовхи магнітудою до 5 можуть призвести до розгойдування висячих предметів, деренчання скла або обсипання штукатурки, що не потребує евакуації населення. Втім, у 5-10% випадків такі поштовхи виявляються форшоками, які передують сильнішим землетрусам. Згідно зі статистикою, форшокова активність характерна для 40% середніх та 70% великих землетрусів.

Сейсмологи досі не змогли виділити специфічних подій, які регулярно відбуваються лише перед великими землетрусами.

Сьогодні вивчено широкий діапазон потенційних провісників землетрусу — від збільшення концентрації радону в повітрі та незвичайної поведінки тварин до деформації земної поверхні та зміни рівня ґрунтових вод. Але ці аномалії є загальними: кожна з них може виникнути і перед слабкими поштовхами.

Чому людей не евакуювали за найменшого ризику великого землетрусу

Основна причина – велика ймовірність помилкової тривоги. Так, в 1975 році в Хайчен (Китай) сейсмологи зафіксували слабкі землетруси, що почастішали, і оголосили загальну тривогу 4 лютого о 2 годині дня. Через 5 годин 36 хвилин у місті стався землетрус силою понад 7 балів, багато будинків виявилися зруйнованими, але завдяки своєчасній евакуації катаклізм обійшовся практично без жертв.

На жаль, у майбутньому такі вдалі прогнози не вдалося повторити: сейсмологи спрогнозували кілька великих землетрусів, які не відбулися, а зупинка підприємств та евакуація населення спричинили лише економічні втрати.

Як працюють системи раннього сповіщення про землетруси

Найкращою системою раннього сповіщення про землетруси сьогодні має Японія. Країна буквально «усіяна» станціями, які за допомогою чутливої ​​апаратури реєструють сейсмічні хвилі, виявляють потенційні форшоки та передають інформацію до Метеорологічної агенції, яка, у свою чергу, негайно передає її на ТБ, в інтернет та на мобільні телефони громадян. Так, до моменту приходу другої сейсмічної хвилі населення вже попереджено про епіцентр землетрусу, його магнітуду та час наближення другої хвилі.

Незважаючи на технологічні досягнення, навіть японська система оповіщення спрацьовує після того, як сталося стихійне лихо. Але поки що дослідники досконально не вивчать фізичні процеси, пов'язані із землетрусами, розраховувати на більше не доводиться. Мешканцям сейсмічно активних зон залишається сподіватися, що сейсмометри стануть чутливішими, а супутникове спостереження допоможе прискорити час прогнозу.

Чи можна передбачити землетрус? За минулі століття було запропоновано багато способів передбачення - від урахування погодних умов, типових для землетрусів, до спостережень за становищем небесних тіл та за дивностями у поведінці тварин. Більшість спроб передбачити землетрус був безуспішним.

З початку 1960-х років наукові дослідження з прогнозу землетрусів набули небаченого розмаху, особливо в Японії, СРСР, КНР та США. Їхня мета - досягти у передбачанні землетрусів, принаймні, такої ж надійності, як у прогнозі погоди. Найбільшою популярністю користується передбачення часу та місця виникнення руйнівного землетрусу, особливо короткостроковий прогноз. Проте є й інший вид прогнозу землетрусів: оцінка інтенсивності сейсмічних струсувань, очікуваних у кожному окремому районі. Цей фактор відіграє головну роль при виборі ділянок для будівництва таких важливих споруд, як греблі, лікарні, ядерні реактори і, зрештою, найбільш важливий для зменшення сейсмічної небезпеки.

Вивчення характеру сейсмічності на Землі за історичний період дозволило передбачати ті місця, де в майбутньому можуть виникати руйнівні землетруси. Проте хроніка минулих землетрусів не дозволяє прогнозувати точний час наступної катастрофи. Навіть у Китаї, де за останні 2700 років відбулося від 500 до 1000 спустошливих землетрусів, статистичний аналіз не виявив чіткої періодичності найсильніших землетрусів, але показав, що великі катастрофи можуть поділятися тривалими періодами сейсмічного мовчання.

У Японії, де також існує тривала статистика землетрусів, починаючи з 1962 р. проводяться інтенсивні дослідження з прогнозу землетрусів, але поки що вони не принесли певного успіху. Японська програма, що поєднує зусилля сотень сейсмологів, геофізиків і геодезистів, призвела до отримання величезної кількості різноманітних відомостей і дозволила виділити багато ознак землетрусу, що готується. Один із найвизначніших передвісників землетрусів серед вивчених досі це явища, відмічені на західному узбережжі японського острова Хонсю. Геодезичні виміри, що проводилися там, показали, що в околицях міста Ніігата протягом приблизно 60 років відбувалося безперервне підняття і опускання берегової лінії. Наприкінці 1950-х років швидкість цього процесу зменшилася; потім під час землетрусу. Ніігата 16 червня 1964 р. у північній частині цього району (поблизу епіцентру) було відзначено різке опускання величиною понад 20 см. Характер розподілу вертикальних рухів, показаний на графіках, було з'ясовано лише після землетрусу. Але у разі повторення таких великих змін висоти рельєфу це, безсумнівно, стане певною пересторогою. Пізніше в Японії було проведено спеціальне вивчення історичних циклів землетрусів на околицях Токіо, а також було виконано локальні виміри сучасної деформації кори та частоти землетрусів. Отримані результати дозволили деяким японським сейсмологам припустити, що повторення найсильнішого землетрусу Канто (1923 р.) нині очікується, але у сусідніх районах землетрусу не исключены.

З початку нашого століття, якщо не раніше, стали висувати припущення про різні типи «спускових механізмів», здатних викликати початковий рух вогнища землетрусу. Серед найбільш серйозних припущень це роль суворих погодних умов, вулканічних вивержень, гравітаційне тяжіння Місяця, Сонця та планет. Щоб знайти такі ефекти, були проаналізовані численні каталоги землетрусів, у тому числі дуже повні списки для Каліфорнії, але певних результатів отримано не було. Наприклад, висунуто припущення про те, що оскільки кожні 179 років планети виявляються приблизно на одній лінії, що виникає при цьому додаткове тяжіння викликає різке посилення сейсмічності. Розлом Сан-Андреас у південній Каліфорнії не робив руйнівних сейсмічних поштовхів після землетрусу Форт-Техон у 1857 р., отже вплив цього «планетного» спускового механізму на зазначений розлом у 1982 р. можна було вважати особливо ймовірним. На щастя для Каліфорнії, цей аргумент має серйозні вади. По-перше, світові каталоги землетрусів показують, що в минулі епізоди такого розташування планет: у 1803, 1624 та 1445 р. посилення сейсмічної активності не спостерігалося. По-друге, додаткове тяжіння щодо невеликих або віддалених планет незначне порівняно із взаємодією між Землею та Сонцем. Отже, крім 179-річної треба розглядати і можливість безлічі інших періодичностей, пов'язаних із спільною дією найбільших небесних тіл.

Щоб забезпечити надійний прогноз, такий як прогноз фаз Місяця або результату хімічної реакції, необхідна, як правило, міцна теоретична основа. На жаль, нині точно сформульованої теорії походження землетрусів досі немає. Проте на основі наших нинішніх, нехай обмежених, знань про те, де і коли відбуваються сейсмічні поштовхи, ми можемо робити грубі передбачення того, коли на тому чи іншому відомому розломі очікується наступний сильний землетрус. Справді, після землетрусу 1906 р. Р. Ф. Рід, використовуючи теорію пружної віддачі, заявив, що наступний сильний землетрус у районі Сан-Франциско має статися приблизно сто років.

В даний час виконується багато експериментальних робіт. Досліджуються різні явища, які можуть виявитися провісниками, «симптомами» землетрусу, що готується. Хоча спроби всеосяжного вирішення проблеми виглядають досить переконливо, вони дають мало підстав для оптимізму: навряд чи система прогнозу буде практично реалізована в більшості районів світу в найближчому майбутньому. До того ж методи, які здаються зараз найперспективнішими, вимагають дуже складного обладнання та великих зусиль працівників науки. Створення мереж прогностичних станцій у всіх зонах високого сейсмічного ризику було б надзвичайно дорогим Заходом.

Крім того, із прогнозом землетрусів нерозривно пов'язана одна найважливіша дилема. Припустимо, дані сейсмологічних вимірів вказують на те, що на певній плошалі в певний період відбудуться землетрус певної магнітуди. Слід гадати, що ця площа і раніше вважалася сейсмічною, інакше на ній не проводилися б подібні дослідження. Звідси випливає, що якщо в зазначений період землетрус справді станеться, це може виявитися простим збігом і не буде вагомим доказом того, що використані для прогнозу методи вірні і не призведуть до помилок у майбутньому. І, звичайно, якщо буде, зробивши конкретний прогноз, а нічого не станеться, це буде сприйнято як доказ того, що метод ненадійний.

Останнім часом у Каліфорнії сильно активізувалася діяльність, пов'язана із прогнозом землетрусу; у результаті 1975 р. було створено наукову раду, завданням якого є оцінка надійності прогнозів для відомства штату за заходами у разі надзвичайного стану.

Було вирішено, що кожен прогноз, що підлягає розгляду, повинен включати чотири основні елементи: 1) час, протягом якого відбудеться дана подія, 2) місце, в якому воно відбудеться» 3) межі магнітуди, 4) оцінку ймовірності випадкового збігу, тобто. того, що землетрус станеться поза зв'язком із явищами, що зазнавали спеціального вивчення.

Значення діяльності такої ради не тільки в тому, що вона виконує завдання влади, відповідальної за забезпечення мінімальних втрат при землетрусі, але й у тому, що обачність, що виявляється цією порадою, корисна для вчених, які складають прогнози, оскільки забезпечує незалежну перевірку. У ширшому соціальному плані таке наукове журі допомагає відсіювати необґрунтовані передбачення різного роду ясновидців, котрий іноді недобросовісних людей, які шукають популярності.

Соціальні та економічні наслідки прогнозу землетрусів викликають суперечливі тлумачення. У міру розвитку сейсмологічних досліджень у різних країнах, ймовірно, будуть робитися численні прогнози землетрусів, які мають виникнути у можливих осередкових зонах.

У країнах проведено вивчення негативних, як і позитивних наслідків прогнозу. Якби, наприклад, у якомусь місці можна було впевнено передбачити час великого руйнівного землетрусу приблизно за рік до очікуваного терміну і потім безперервно уточнювати його, кількість жертв і навіть величина матеріальних збитків від цього землетрусу значно скоротилися б, але громадські зв'язки в області були б порушені, а місцева економіка занепала б.

Єдиним прикладом успішно передбаченого на сьогоднішній день землетрусу є Хайченський землетрус 1975 р. в провінції Ляонін в Китаї. У ті роки задовго до підземного поштовху в Китаї була організована мережа геолого-геофізичних та інших спостережень за змінами фізичного стану земних надр, нахилів поверхні, сейсмічної активності, рівня підземних вод та вмісту різних газів. На підставі всіх отриманих даних було ухвалено рішення про евакуацію населення міста. За кілька годин він опинився під руїнами, але жертв майже не було.

Повертаючись до завдання надвисокого ступеня складності – передбачення землетрусів, зазначимо, що вчені багатьох країн продовжують пошук провісників землетрусів. Сьогодні їх виділяють у кілька груп.

Насамперед, це сейсмологічні провісники – збільшення числа форшоків великого землетрусу.

До геофізичних ознак можна віднести зменшення електричного опору порід, коливання повного модуля вектора магнітного поля і т.п.

З гідрогеологічних провісників землетрусу називають зниження, а потім різке підвищення рівня ґрунтових вод у свердловинах і колодязях, зміна температури води, підвищений вміст радону, вуглекислого газу та парів ртуті.

Ну і, звичайно ж, аномальна поведінка тварин