Различия сейсмических волн
После основного землетрясения в течение некоторого времени возникают повторные толчки, называемые афтершоки (от английских слов after — «после» — и shock — «удар»). Это продолжает разряжаться остаточное напряжение в смещающихся массивах горных пород, сохранившееся после основного удара. Резкий сдвиг порождает расходящиеся от области подвижки сейсмические волны. Специалисты знают, что существуют сейсмические волны объемные, бегущие в недрах Земли, и поверхностные, распространяемые по земной поверхности и являющиеся наиболее разрушительными.
Самые разрушительные сейсмические волны — поверхностные, распространяющиеся по самой земной поверхности.
Поверхностные волны, в свою очередь, делятся на два типа. Первый — волны Лава, названные так по имени исследовавшего их английского математика Огастеса Лава (Augustus Edward Hough Love). В них колебания земной поверхности происходят поперек бега волны, вправо-влево от стрелы ее направления. И волны Лава действительно первые, так как их скорость выше, и они идут впереди второго типа волн.
Вторые поверхностные волны — волны Рэлея, предсказанные английским физиком лордом Рэлеем (John Strutt, 3rd Baron Rayleigh). Они подобны волнам на поверхности воды, с вертикальными горбами и впадинами. Колебания точки земной поверхности в волнах Рэлея происходят вверх-вниз и вперед-назад. Точка грунта при этих колебаниях описывает эллипс в вертикальной плоскости — точно как в волнах на поверхности моря. Волны Рэлея движутся медленнее и идут позади волн Лава.
Но вернемся в Спитак. Добравшись в свой полевой лагерь вечером, после долгого и трудного первого дня работ, спасатели расползлись по палаткам. Утомление давало себя знать, и трое друзей растянулись на полу своей маленькой палатки, не обращая внимания на урчание и лязг гусеничной техники, шедшей по грунтовой дороге в тридцати метрах.
Неожиданно одна из тяжелых машин приблизилась к палатке, видимо, сбившись с дороги в темноте. Судя по мощному низкому рыку, сюда шла могучая инженерная машина разграждения на танковом шасси. Ее низкий гул внезапно раздался у самой палатки. Усталые спасатели уже собрались подниматься, чтобы выскочить наружу и не попасть под гусеницы. Вдруг водитель заснул, такое бывало не мудрено.
И в этот момент их начало возить по полу палатки из стороны в сторону. Быстро и сильно, не давая опомниться и понять, что происходит. Тела почти катались, и машинально хотелось за что-нибудь ухватиться. Через полторы-две секунды возня вдруг прекратилась, и без пауз и перерывов перешла в серию нарастающих ударов снизу, в спину. Быстро и часто, все сильнее и ощутимей — бах, бах, бах! И вдруг все разом оборвалось и затихло.
Возбужденные и ошарашенные, спасатели выскочили из палатки. Никакой разградительной машины не было. Из соседних палаток вываливался народ. «Землетрясение! Вот это были толчки!» Так автор буквально на своей шкуре ощутил разницу между идущими впереди волнами Лава, возившими его по полу палатки, и пришедшими позже волнами Рэлея с их вертикальными колебаниями, изрядно бившими в спину. Землетрясений до и после Спитака случалось в жизни достаточно, в разных местах, от Камчатки до Мексики. Но гул землетрясения послышался только один раз – этот тяжкий низкий рык, принятый за внезапное гудение близкого танкового дизеля.
Мелкодисперсная компонента
Все завалы, руины, места работ были покрыты плотным слоем пыли. Пыль была везде и проникала всюду. Любой предмет, извлекаемый из завалов, любой фрагмент, любое тело были густо посыпаны пылью. Цвет ее варьировался в широком диапазоне бурых оттенков, от светлых до совсем темных. Местами она приобретала цвет светлых туфов, широко использовавшихся при строительстве Спитака. Возможно, они крошились при разрушении каким-то своим способом, порождая мелкодисперсную компоненту.
Лагерь. Спасатели после смены. Респираторы настолько привычны, что их не снимают даже здесь, в лагере, где пыль не так донимает.
Другая часть пыли появилась от разрушения бетонных плит и других минеральных строительных материалов. Пахла пыль горелым камнем, и часто поднималась облаком над местом разборов завала. Спасателям пыль доставляла много неудобств. Работы всегда сопровождались большими физическими усилиями, вызывавшими учащенное дыхание. Пыль забивала носоглотку и легкие, поэтому без респираторов осуществлять непосредственный разбор завалов оказывалось непросто.
Спасатели после трудовой смены пьют в лагере чай, не снимая респираторов с головы – просто не ощущают их.
Но респираторы не защищали лица, на которое пыль садилась плотным покровом, особенно когда при нагрузках лицо работавшего потело. Пыль лезла в глаза, вызывая их раздражение. Вытереть глаз, разъедаемый пылью, было нечем. Руки тоже оказывались в пыли, и ими страшно было прикоснуться к глазам. А воды, чтобы промыть пыль, рядом обычно не находилось – эпоха пластиковых бутылок еще не наступила. Разъедающее действие пыли приходилось просто терпеть, привыкать к ней. Как говорил Фритьоф Нансен про холод – «к холоду привыкнуть нельзя, его можно только научиться терпеть». То же было и с пылью в Спитаке. Отмывать лица обычно удавалось только вечером, в лагере. И до начала очередной смены лицо отдыхало, чтобы вскорости снова покрыться характерной пылью тотального разрушения.
В завершение
Спитак. Покосившиеся остатки элеватора.
Тем временем спасательные работы продолжались. Собаки зарубежных спасателей искали заваленных, и важно было быстрее понять, на что реагирует собака – на живого или мертвого. Иногда быстрота принятия решений выливалась в короткие переводы с немецкого на армянский: «Цвай минутн» — «ерькý ропé» («две минуты». Правильно по-армянски «Э’рькус» — «два», — но в быстром произношении это трансформируется в «ерькУ’»). Развивался опыт и чувство оптимальности. Подача света большими фонарями в ночную смену организовывалась группами по-разному – лучше выделить отдельного осветителя на краю ямы. Постепенно наладилось питание в рабочую смену: в определенном месте стояли ящики с консервами разных видов, и каждый набирал сколько нужно. Хотя зачастую перекусывать приходилось рядом с вытащенными из завала и уложенными на подъездных участках дорог телами. Уйти было некуда, а далеко некогда. Сами завалы обрастали сетью проходов, пятнами расчисток, и постепенно как бы осваивались действующими на них командами и группами.
Справка. Штамп спитакской швейной фабрики – единственный спитакский штамп, который был найден в завалах и использовался для любых выдаваемых документов.
Множество деталей сливались в плотный событийный поток. Постепенно менялась обстановка. Через две недели уже не находили выживших в руинах, прошло слишком много времени. А сами завалы еще оставались огромными. Начался разбор завалов техникой. На возвышении, неподалеку от города, взрывали сахарный завод, его покосившиеся многотонные емкости сахарных аппаратов и другие массивные его части. Перед этим сутки простукивали трубопроводы и железные колонны, спустившись в самые щели. Но никто живой не отозвался, и конструкции начали взрывать, чтобы растаскивать их техникой по частям. Приехала смена, и сводный отряд, передав прибывшим свой лагерь и наставления, покинул зону Спитака и позже расформировался, подобно отряду Ксенофонта в конце его «Анабазиса».
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Землетрясения светят дырками
Геофизики раскрыли секрет странных огней, иногда предшествующих землетрясениям. Эти свечения возникают в рифтовых зонах, где в породах появляются особые носители зарядов.
Со времен зарождения сейсмологии как науки в XIX веке многие ученые стали задумываться о природе некоторых явлений, которые могут быть предвестниками подземных толчков. Пожалуй, к одним из самых странных таких феноменов, носящих порой налет мистичности, относятся свечения в атмосфере, которые люди веками наблюдали накануне землетрясений. В русскоязычной литературе для них прижилось название «огни землетрясений», за рубежом их называют «earthquake lights», или сокращенно EQL.
Их изучение на научной основе началось относительно недавно во многих странах. Первый научный труд, посвященный огням, был написан ирландским инженером Робертом Маллетом в 1851 году.
В нем он перечислил множество случаев наблюдения огней — начиная с XVII века до нашей эры и заканчивая 1842 годом.
Геолог Роберт Терио, сотрудник министерства природных ресурсов канадской провинции Квебек, в свой статье, опубликованной в журнале Seismological Research Letters, попытался систематизировать сведения о наблюдениях огней землетрясений и выяснить, что приводит к их возникновению.
Исследовав исторические источники, Терио проанализировал 65 задокументированных появлений огней, которые наблюдались с 1600 года нашей эры на территории Европы и Северной Америки. Сопоставив данные очевидцев с ныне доступными данными о геологическом строении мест землетрясений, ученый пришел к выводу,
что большинство случаев наблюдения огней приходится на районы рифтовых зон — областей разрыва земной коры, образующихся вследствие ее продольного движения или излома.
Оказалось, что подавляющее большинство задокументированных свечений наблюдалось рядом с так называемыми грабенами — участками земной коры, опущенными по крутым вертикальным обрывам. Примером такого геологического образования может служить впадина озера Байкал. Одно из последних задокументированных свечений произошло накануне разрушительного землетрясения 2009 года в итальянской Аквиле.
Тогда буквально за несколько секунд до землетрясения местные жители обратили внимание на 10-сантиметровые огни, парящие над замощенной булыжниками улицей Франческо Криспи в историческом центре города.
12 ноября 1988 года яркий пурпурно-розовый шар был виден движущимся в небе близ Квебека за 11 дней до мощного землетрясения. А за два дня до разрушительного землетрясения в Сан-Франциско 1906 года, жертвами которого стали до 3 тыс. человек, люди наблюдали потоки света, распространяющиеся вдоль земной поверхности.
Общим свойством всех районов, где наблюдались огни землетрясений,
оказалось присутствие глубоких вертикальных разломов, чья роль в образовании и распространении свечений до конца не ясна.
«Мы не знаем точно, почему большинство свечений связаны именно с рифтовыми зонами, а не с другими типами разломов, но, в отличие от остальных разломов, которые могут формироваться под углом 30–35 градусов, например, в зонах субдукции, случаи свечения связаны именно с субвертикальными разломами», — пояснил Терио.
Магнитуда землетрясений, которые вошли в список анализируемых, лежала в диапазоне 3,6–9,2. А сами свечения имели разные форму и размеры, хотя большинство из них представляли собой шарообразные огни, движущиеся или покоящиеся, или всполохи, поднимающиеся от земли. Разными были время наблюдения огней и их расстояние до эпицентров землетрясений.
Большинство огней наблюдали до или во время землетрясений и крайне редко — после. Это заставило ученых считать, что к возникновению огней приводит быстрое накопление механических напряжений в земной коре и их изменений в момент распространения сейсмических волн. Возникающие из-за напряжений в породах положительные носители заряда (дырки)
быстро текут вдоль градиента напряжений, достигают поверхности, где ионизируют молекулы воздуха и вызывают его свечение.
По словам Терио, больше всего ему запомнился случай с жителем Аквилы. Этот человек, увидев из дома огни за два часа до землетрясения, бросился к своей семье и вывел ее в безопасное место. «Это один из очень немногих задокументированных случаев, когда кто-то действовал, заметив огни землетрясения. Эти огни, как феномен-предвестник, в комбинации с другими типами параметров когда-нибудь смогут предупреждать о сильных землетрясениях», — пояснил ученый.
Мощное землетрясение в Турции разрушило исторические здания и аэропорт
Начался разбор завалов, количество погибших продолжает расти
Продолжает расти исчисляемое сотнями количество жертв разрушительного землетрясения в южных районах Турции и на севере Сирии. По состоянию на полдень по московскому времени СМИ сообщали, что погибшими числятся более 640 человек. И, увы, эти цифры, кажется, не окончательные. В самое ближайшее время число жертв может перевалить за тысячу.
В понедельник юго-восток Турции сотрясло самое мощное за десятилетия землетрясение. Спасательно-поисковые работы идут полным ходом. И их участники находят не только тела погибших, но и извлекают из-под обломков выживших, что дает спасателям надежду.
В ходе спасательных работ около десятка человек были извлечены из-под обломков разрушенных зданий в Газиантепе, Малатье и Килисе, пострадавших от землетрясения с очагом в районе города Пазарджик. Как пишет турецкое издание Daily Sabah, спасатели вытащили двух человек из-под обломков четырехэтажного дома в Газиантепе, а еще шесть человек были спасены из обрушившегося трехэтажного дома в городе Килис. Между тем, одного человека удалось спасти из разрушенного многоквартирного дома в Малатье. Еще трое человек, один из которых инвалид, были извлечены из-под обломков восьмиэтажного дома в районе Баглар в Диярбакыре.
Считается, что сотни людей все еще находятся под завалами. В турецких провинциях Газиантеп и Кахраманмараш было разрушено около 900 зданий, заявил вице-президент страны Фуат Откай. Он оценил общее количество разрушенных зданий в 1718.
Согласно информации, полученной из отдела землетрясений Управления по чрезвычайным ситуациям и чрезвычайным ситуациям, землетрясение магнитудой 7,4 произошло в районе Пазарджик города Кахраманмараш в 4:17 утра. Землетрясение, которое произошло на глубине 7 километров, ощущалось во многих городах Турции и Сирии. Более того, его отголоски прокатились почти по всему Ближнему Востоку – их ощущали в Ливане, Египте и на Кипре.
Сила подземной стихии оказалась столь велика, что взлетно-посадочная полоса в аэропорту Хатай на самом юге Турции раскололась пополам. Полеты были немедленно остановлены после того, как землетрясение серьезно повредило аэропорт.
Ударами подземной стихии был поврежден и исторический замок в Газиантепе в центральном районе Шахинбей. История этого сооружения относится ко временам Хеттской империи, когда на вершине холма была устроена сторожевая площадка. Позже она была превращен в большую крепость во времена Римской империи во 2-м и 3-м веках нашей эры. Крепость подверглась дальнейшему расширению и обновлению при императоре Юстиниане между 527 и 565 годами нашей эры. Окружность замка круглой формы составляет 1200 метров. Замок много раз ремонтировался и принял свой окончательный вид в 2000 году. Сегодня замок используется как Панорамный музей обороны и героизма Газиантепа, здесь также периодически демонстрируется документальный фильм об обороне города от французских войск после падения Османской империи.
Вследствие землетрясения строения старинной крепости были разрушены, обломки оказались разбросаны по дороге. Железные перила вокруг двора были раскиданы ударами подземной стихии по окрестным тротуарам. Подпорная стена рядом с замком также рухнула. В некоторых бастионах после землетрясения появились большие трещины. С другой стороны, частично обрушились купол и восточная стена исторической мечети Ширвани, расположенной рядом с замком.
Повторные толчки после сильного землетрясения могут продолжаться “несколько дней, несколько недель, может быть, даже несколько месяцев”, заявил каналу «Аль-Джазира» Крис Элдерс, профессор Школы наук о Земле и планетах Университета Кертин в Перте (Австралия).
«Люди будут продолжать ощущать последствия землетрясения в этом районе в течение некоторого времени», – отмечает эксперт. Он добавил, что уже были зарегистрированы множественные подземные толчки магнитудой четыре или пять баллов. Хотя они были меньшей интенсивности по сравнению с землетрясением магнитудой 7,8, они при этом по-прежнему были «очень тревожными».
По словам Элдерса, землетрясение произошло на относительно небольшой глубине, что означает, что оно ощущалось с «гораздо большей интенсивностью, чем если бы оно находилось глубже в земной коре».
Переохлажденная жидкость
Вопрос снабжения питьевой водой сам собой не решался. Водопровод в разрушенном городе не работал – не было электроэнергии, насосная станция лежала в руинах, а система трубопроводов оказалась разорвана во множестве мест. Вода из Памбака для питья не годилась, потому что в нее происходил стихийный сток из разрушенного города, наполненного тысячами мертвых тел людей и животных. Машин-водовозок не хватало; кроме того, на местах не было емкостей, чтобы хранить привезенную питьевую воду.
Поэтому снабжение водой складывалось по ситуации – то приезжала автобочка-водовозка, то привозили местную бутилированную минеральную воду. Минеральная вода в бутылках являлась надежным питьевым источником, и в лагере образовался большой штабель проволочных металлических ящиков с бутылками минеральной воды. Он был длинным и достигал роста человека; из этого источника брали воду для всех пищевых нужд. Суп и каши варили на минеральной воде, в ней же заваривали чай, от этого всегда по-монгольски подсоленный. Иным это нравилось, а кто-то скучал о несоленом чае, взять который было неоткуда.
Спитак. Стадион. На трибунах лежат различная теплая одежда, присланная со всего Советского Союза. Любой спасатель мог подойти и выбрать нужную ему вещь.
Морозы стояли несильные, около семи-десяти градусов ниже нуля. Минеральная вода в этих условиях не замерзала — видимо, в силу своей солености, как думали обитатели лагеря. И однажды автор, извлекая холодным утром очередную бутылку из ящика в штабеле, уронил ее на грунт себе под ноги. Поднимая, он обратил внимание на странный матовый вид бутылки, которая только что была прозрачной. Внутри оказалась не жидкость, а пропитанный водой снег. Но ведь все бутылки в штабеле стояли совершенно прозрачными! Исследователь взял еще одну бутылку и бросил на грунт. За несколько секунд она стала матовой.
После обнаружения феномена спасатели любили наблюдать за только что открытым явлением. Из штабеля извлекалась очередная бутылка с прозрачной минералкой. Энергичный удар ладонью в дно приводил к немедленному и быстрому, за секунды, вырастанию внутри бутылки больших и длинных игловидных кристаллов льда. Они на глазах срастались в ледяные агрегаты, заполнявшие собой всю внутренность бутылки. Между ледяными сгустками кое-где оставалась вода. Вылитая из такой «осажденной» бутылки, она оказывалась сильносоленой. В то время как кристаллизующийся лед почти не содержал соли – происходила сепарация соли вымораживанием. Так было «открыто» не только переохлажденное состояние минеральной воды в бутылках, но и способ ее опреснения, позволявший пить из растопленного бутылочного льда почти не соленый чай.
Энергия землетрясений и законы гидродинамики
В этой главе мы рассмотрим такое известное в геофизике сейсмическое событие, как рой землетрясений. Современная геофизика, не имея серьёзных объяснений этому феномену, старается обойти этот тип землетрясений стороной, а если и затрагивает эту тему, то нерешительно обвиняет в этом процессе магму, которая якобы изменяет температурный фон земной коры в районе очага землетрясения, тем самым вызывая объёмное расширение пород, что и приводит к многократным подземные толчки. Мы находим это объяснение беззубым и наивным, ибо для того, чтобы объёмное расширение пород соответствовало магнитуде подземных толчков, необходим значительный перепад температур, происходящий с частотой роя землетрясений. Такой процесс возможен только в том случае, если остывание и прогрев горного массива будет происходить с высокой скоростью.
Рис. 1. Горячие точки
планеты. Круги красного цвета наиболее активные точки
Также можно привести образец мантийных плюмов
на примере Йеллоустонского супервулкана.
Известен интересный факт, показывающий, что магма может путешествовать по
подземным магистралям на десятки, а возможно и на сотни километров. Так 19
сентября 2017 года в Мексике произошло землетрясений с эпицентром в 55 километрах от
вулкана Попокатепетль. В момент подземного толчка на вершине вулкана появилась
вспышка, после чего вулкан выстрелил в атмосферу газы в виде пара, дыма и пепла.
Очевидно, что выхлоп вулкана был связан с ударной волной магмы, которая за
несколько секунд прошла по подземным магистралям 55 км. Плюс, хорошо известно,
что жидкая магма может образоваться из раскалённых блоков тектонических плит в
результате сброса давления при их подвижках. Анализируя изложенные факты можно
заключить, что жидкой магмы, способной вызвать гидравлический удар в глубинах
Земли, имеется достаточное количество, и запрет гидравлического удара,
связанный с якобы отсутствием необходимого количества жидкой магмы в глубинах,
Земли отсутствует. Естественно, магма в первую очередь будет присутствовать в
зонах разломов тектонических плит, подъёмов, субдукций, спрединга, сдвигов, ибо
там происходят резкие сбросы давлений, изменения температур и огромные скачки
напряжений. Особенно ярко это проявляется в так называемом Огненном кольце по
краям Тихоокеанской тектонической плиты. Именно там расположены вулканы и там
происходят значительное количество всех землетрясений. Существует подозрение,
что магма путешествует тысячи километров по подземным каналам Огненного кольца,
рис. 2 отмечаясь гидравлическими ударами в различных его местах в виде
землетрясений!
Рис.2. Огненное кольцо
Исходя
из физико-химических условий существования материи в недрах Земли, модель
образования роя подземных толчков, а также отдельных землетрясений будет
выглядеть так: – Гидравлический удар
магмы, при изначальном большом давлении и высоком температурном
фоне на глубине очага землетрясения, где вещества уже находятся и приобретают
экстремальные и экзотические свойства и претерпевают необычные метаморфические
и магматические трансформации, ставит окружающее породы в экстремально
неравновесные условия. Энергия ударной волны гидроудара вызовет мгновенный
скачок давления и разогрев и так уже довольно горячих пород и магмы в районе
события на сотни и тысячи градусов, а, следовательно, мгновенное увеличение
объёма окружающих пород. Плюс ко всему во время гидроудара вследствие малой
сжимаемости магмы и высокой жёсткости окружающих пород, скачок давления будет
воздействовать практически на весь объём, участвующий в процессе, то есть
сконцентрирует всю кинетическую энергию, которой обладал поток магмы, объёмы
которой могут быть довольно значительны. Мгновенное повышение давления возможно
на тысячи атмосфер. Плюс, таким резким скачкам давления будут соответствовать
гигантские ускорения и торможения частичек вещества при прохождении через них фронта
ударной волны, которая будет смещать породные блоки, создавая из них или
разрушая пробки в мантийных каналах. Каждый последующий гидравлический удар
будет вызывать дальнейшую дестабилизацию
и разрушение породного массива, образование новых пробок, которые будут
перекрывать трещины и разломы, создавая последовательно цепочку (рой) толчков. В соответствии с расчетной формулой Жуковским,
энергия гидравлического удара будет зависеть от минерального состава магмы,
плотности, состава окружающих пород, параметров движения магмы и его объема.
Пользуясь этой простой формулой, не только специалист по гидродинамике, но и
любой человек легко рассчитает параметры скачка давления при гидравлическом
ударе:
ΔP
= ρ • Δv • С
Где ΔP – скачок давления; ρ – плотность жидкости; Δv – изменение
скорости жидкости; С – скорость распространения ударной волны в конкретной
жидкой среде.
Пример. Выполним расчёт энергии гидроудара магмы для произвольно
выбранных параметров. Для этого необходимо знать скорость потока магмы на глубине очага. Достоверно известно, что
базальтовая лава при излиянии из кратера имеет скорость ~ 2.0 м/с., но её истинное значение на
глубине нескольких километров неизвестно. Возможно 2.0 м/с, а возможно и 10.0
м/с., а возможно и выше. Не зная точной цифры мы вынуждены принять минимально
известную нам скорость V = 2.0 м/с. При абсолютно жестких стенках трубопровода скорость
распространения ударной волны Cv равна скорости
распространения звука в магме Cv = 5760 м/с. Будем считать
магму несжимаемой со средней плотностью ρ = 3000 кг/м3. Подставив
данные в формулу Жуковского, мы получим мгновенный скачок давления:
ΔP = ρ • Δv • c = 3000 • 2.0 • 5760 = 35 МПа,
Где: ρ –
удельная плотность базальтовой магмы кг/м3, Δv – м/с скорость магмы в момент остановки, Cv
равна скорости распространения звука в магме.
Рассчитаем энергию потока магмы по формуле кинетической энергии:
Где, m – масса потока магмы, m = S • L • ρ, кг,
V- скорость потока магмы, S –
площать сечения канала(~круга), L – длина канала, м2
При определении массы потока
магмы мы должны определить её объёмом. Нам известно, что разломы, дайки, трещины,
и жерла вулканов могут иметь огромные размеры, например, диаметр кимберлитовых
трубок нередко составляет 1000 и более метров. Чтобы в полной мере представить
важность параметра объёма магмы при ударе магмы примем два различных радиуса подводящих
каналов R1=30 м.
и R2=50м,
длину каналов потока магмы примем L = 10000 метров. V= 2 м/сек. удельная плотность магмы – ρ = 3000 кг/м3. Поперечное сечение
каналов составит:
S1 = 3.14 x R2
=2826m2
S2 = 3.14 x R2 = 3.14 • 502 =7850 м2
Масса потоков магмы составит:
m1 = S1• L • ρ = 2826 м2
• 10000м • 3000 кг/м3 = 84780000000 кг.
m2 = S2• L • ρ = 7850 м2• 10000м • 3000 кг/м3 = 235500000000
кг.
Энергия потока1 Ek1 = 84780000000 • 22 / 2 = 169560000000 Дж.
Энергия потока2 Ek2 = 235500000000
• 22 / 2 = 471000000000 Дж.
Эквивалент энергии в ТНТ = Ek / 4,184⋅106 Дж.
TNT1 = 169560000000/
4184000 = 40 528 кг.
TNT2 = 471000000000/
4184000 = 112 572 кг.
При
сравнении данных приведённым в расчётной таблице американской сейсмической лаборатории (The Nevada
Seismological Laboratory),
таблица 1, с полученным нами значением эквивалента ТНТ 40 и 112 тонн, что
соответствует сейсмическим толчкам с магнитудами М3 и М4
Richter TNT for Seismic Example
Magnitude Energy Yield (approximate)
-1.5 6 ounces Breaking a rock on a lab table
1.0 30 pounds Large Blast at a Construction Site
1.5 320 pounds
2.0 1 ton Large Quarry or Mine Blast
2.5 4.6 tons
3.0 29 tons
3.5 73 tons
4.0
1,000 tons Small
Nuclear Weapon
4.5
5,100 tons Average
Tornado (total energy)
5.5 80,000 tons Little Skull Mtn., NV Quake, 1992
6.0
1 million tons Double
Spring Flat, NV Quake, 1994
6.5
5 million tons
Northridge, CA Quake, 1994
7.0
32 million tons Hyogo-Ken
Nanbu, Japan Quake, 1995
7.5
160 million tons Landers,
CA Quake, 1992
8.0
1 billion tons San
Francisco, CA Quake, 1906
8.5
5 billion tons
Anchorage, AK Quake, 1964
9.0
32 billion tons Chilean
Quake, 1960
10.0 1 trillion tons (San-Andreas type fault circling
Earth)
12.0 160 trillion tons (Fault Earth in half through center,
Table1. Richter magnitude for seismic
example
Отвечая
на второй вопрос возможности гидравлического удара в недрах Земли связанного с
наличием “подземных трубопроводов” достаточных размеров, мы хотели бы привести
в качестве примера “подземных трубопроводов” хорошо известные геологам
образования – дайки. Это геологическое понятие означает вертикально стоящее (или близкое к вертикали) интрузивное
геологическое тело застывшей магмы, ограниченное параллельными стенками и
секущее вмещающие породы. Мощность дайки изменяется от долей до сотен и даже
тысяч метров, протяжённость от 1 метра до 500 километров, рис. 3. Например,
всемирно известная Великая дайка Зимбабве. Она возвышается над окружающей
местностью на 50—300 м, протягиваясь на 560 километров при мощности от 3,2 до
12,3 км, рис. 4 Можно легко подсчитать тот гигантский уровень энергии,
который может образоваться при гидроударе магмы в системе крупных дайк, жил,
трещин, тектоническом разломе. Следовательно, никаких запретов на возникновение
гидравлических ударов связанных с магматическими каналами в недрах Земли не
существует.
Рис.3. Три дайки на Baranof Cross-Island Trail, Аляска.
Рис.4.
Великая дайка Зимбабве
Рой
землетрясений вулканического характера
Принципиально
рои землетрясений вулканического характера ничем не отличаются от роя
землетрясений тектонического характера. Это те же гидравлические удары вызванные
движением магмы по каналам в недрах Земли. Главной характерной особенностью роя
вулканических землетрясений является изменение глубины их очагов с очень чётко
выраженным уменьшением глубины. Если при тектоническом рое землетрясений
глубина очагов остаётся примерно на одной глубине, то согласно наблюдениям
вулканологов за извержениями вулканов, при вулканическом рое глубина очагов
землетрясений всё время уменьшается. И это легко объясняется постепенным
поднятием магмы к земной поверхности по путям миграции, и дополнительно подтверждает
связь движения магмы по каналам с образованием гидравлических ударов. Из
многочисленных геологических источников известно, что вулканы обладают
разветвлённой подземной сетью подводящих каналов, трещин, дайк, которые в силу
своих размеров и большого давления магмы могут пропускать через свои сечения
большие объёмы расплавленных пород. Причём, согласно академику Добрецову, магма
может поступать в корневую систему вулкана из различных бассейнов с различным
химическим и физическим составом магм и разными скоростями излияния, рис.5.
где: 3. главное жерло вулкана, 1,2,4,5 боковые жерла, 6 магматический очаг или
несколько очагов, 7 подводящие каналы, 8 граница Мохоровича, 9 зона основного
плавления пород, значок молнии – гидравлический удар.
Рис.5 Строение вулканов. https://geography-a.ru/menu-3-21/277-vulkan.html
В
заключение можно сказать, что в результате воздействия гидравлического удара в
породах земной коры возникнет неравновесное состояние пород в месте удара. Спустя ~ 10-6 с, произойдёт “разгрузка”
очага гидравлического удара, однако вследствие необратимых процессов, породы
очага останутся нагретым, что будет способствовать образованию в очаге
гидравлического удара последующих смещений, образованию новых разломов и
трещин, их перекрытие, а, следовательно, и повторение гидравлических ударов и
роя сейсмических волн. То,
что мощность
гидравлического удара будет зависеть от размеров разломов и может достигнуть
больших величин является очевидным следствием,
и этот факт не нуждается в дополнительном разъяснении. Время и место будущих гидравлических ударов носит случайный
характер, следовательно, краткосрочный прогноз роя подземных толчков
принципиально невозможен. Произошедший
рой вулканических землетрясений однозначно указывает на начало движения
магматических масс к земной поверхности и скорому началу извержения вулкана. Ну и последнее, что хотелось бы отметить – механизм образования роя
землетрясений является убедительным доказательством ничтожности сил упругих
деформаций в процессах землетрясений.
Движение — это не только баллистика
Слагающие кору Земли толщи пород движутся, потому что они сцеплены снизу с медленными потоками мантийного вещества. Некоторые движения приводят к отрыву друг от друга крупных частей коры. Порода лопается протяженным сколом. В возникшем разломе недр края расходятся в стороны либо смещаются по плоскости трещины. Под Арменией залегает несколько таких крупных разломов, расколовших земную толщу на большом протяжении. Они пролегли на сотни километров — значит, это древние долгоживущие разрывы. Их движущие силы действуют долго, так как идут с больших глубин и из огромных подземных пространств с их неисчерпаемыми запасами энергии.
Один из крупных разломов земной коры протянулся через север Армении, в почти широтном направлении, как бы «горизонтально» на карте, выпуклой к северу линией.
Землетрясения здесь известны с глубокой древности, в несколько тысячелетий до нашей эры. А значит, они были катастрофическими, раз информация о них дошла до нас.
Он постепенно раскалывает недра от районов западнее Гюмри к озеру Севан и на восток — к азербайджанской Гяндже, уходя за нее дальше, достигая общей длины в 370 километров. Землетрясения его известны с древности в несколько тысячелетий до нашей эры. А значит, они были катастрофическими, раз информация о них дошла до нас из этих глубин времени. Разлом действует еще с плейстоцена — ледниковой эпохи, завершившейся 11 тысяч лет назад. Источники Средневековья фиксируют за последнюю тысячу лет семь крупных землетрясений в восточной части этого разлома, включая землетрясение в 11 баллов 30 сентября 1139 года, убившее почти четверть миллиона человек.
Эти сотни километров разрыва недр называются Памбак-Севанским разломом, с юго-восточной частью по имени Хонарасар. Возникающие в его зоне напряжения разряжаются мощными движениями пород с их смещением, сдвигом относительно друг друга по разрыву. Такие напряжения накопились к концу 1980-х в западной части разлома на севере Армении, в 18 километрах к северу от Спитака, на небольших глубинах около 10-15 километров. В какой-то момент они превысили прочность пород на разрыв.
В этом месте залегающие пласты раскололись, образовав огромную внутреннюю трещину, и сильно сдвинулись по ней относительно друг друга. Сместились огромные массы горных пород, с силой толкнув соседние слои. Волны от сдвига разошлись в пространстве, выйдя на поверхность и разбежавшись по ней. Из-за силы смещения они были очень мощные и сильно тряхнули прилегающие местности вместе со стоящими на поверхности сооружениями. Однако глубинное смещение разрядило лишь меньшую часть напряжений. Возможно, волновые процессы как-то отозвались в лопнувшей породе в окрестностях разрыва, ослабив ее. Потому что секунд через 15 недра с такой же силой лопнули еще раз. Сейсмическая волна снова всколыхнула окрестности, подрубая строения, уже надломленные первой волной.
Спустя еще небольшой промежуток времени произошел третий разлом. Напряжение под эпицентром скопилось обширное, с большими запасами энергии, и разряжалось оно частями: толщи лопались последовательно, в несколько стадий. Третья волна шла и валила все, что подкосили два первых удара. Она оставила после себя уже только руины с большим количеством вертикальных останцев от строений. Три толчка уложились в 30 секунд. И города не стало.
Спитак. Всё, что осталось от жилого пятиэтажного дома. Здесь и далее — фото из личного архива автора
Окончательную зачистку местности провел четвертый разрыв. Он вспорол каменную толщу до самой поверхности на протяжении десятков километров. Это случилось спустя четыре минуты после первой компактной 30-секундной группы трех толчков. На протяжении пары десятков километров или больше на поверхности возник выступ высотой в метр. Само смещение пород было еще больше, поскольку происходило косо по этому разрыву.
Спитак. Вертикальный останец от пятиэтажного здания
Такая многократная встряска действовала словно зубья пилы, перерезая и валя вертикальные объекты за несколько проходов. Следующие волны доламывали то, с чем по каким-то причинам не справились предыдущие. Энергия недр вышла на поверхность девятибалльным пятном 20 на 40 километров, в середине которого лежал смертельный десятибалльный эллипс размером шесть на 16 километров. Он попал прямо под город Спитак и разрушил его, как мегатонная бомба, практически до основания, уничтожив большую часть жителей.
Спитак. Завалы на месте рухнувших жилых зданий
Узнав о трагедии в Спитаке, многие захотели помочь. Там стали собираться добровольцы, кому-то надо было их координировать. Неравнодушные люди (тогдашние добровольцы могут помнить журналиста-международника Гришу, например, который сразу включился в организацию) помогали сформировать в Москве отряды, отправляемые самолетами в Армению. А в Домодедово зал вылета был уже забит народом без малейших просветов, плотной непроходимой массой людей. Огромный борт приземлился в Армении на закате, на второй день после землетрясения. Так в ереванском аэропорту Звартноц оказался сводный спасательный отряд, а в его составе — трое друзей, имевших опыт обращения со взрывом. Еще в самолете они напоминали друг другу, как правильно зажечь на ветру огнепроводный («бикфордов») шнур, прижав головки спичек к его косому срезу, или проверить детонатор. Одним из троих был автор этого материала.
Сводный отряд после прилета несколько часов ожидал подвоза необходимого имущества и уже затемно втиснулся в большой автобус «Икарус» с прицепом-«гармошкой». В него же загрузили пару больших армейских палаток, лопаты, ломы и кирки, немного продовольствия. И незамедлительно двинулись на север, к Спитаку. До цели было недалеко — около ста километров.
Снегопад на пути к Спитаку
Уже заполночь большой желтый «Икарус» с «гармошкой» полуприцепа достиг удаления километров 20 от Спитака. Дорога приняла горный характер и потихоньку взбиралась на небольшой местный перевал. При подъеме к верхней точке из низких туч повалил снег.
Много бывало в жизни снегопадов. Уральские морозные зимы насыпали хорошо знакомый метровый снежный покров в буреломной тайге. Ямальские низовые пурги закрывали тундровое пространство плотной летящей снежной массой. Выдающиеся снегопады случались в зимовках на Северной Камчатке. К началу мая снега полностью скрывали двухэтажные здания, поднимая снежную поверхность еще выше, — на поверхность жильцы выходили из специальных тамбуров на крыше. За несколько часов снегопада могло выпасть более полутора метров свежего снежного покрова, за следующие часы снижавшегося до метра осевшего пласта.
Это казалось невероятным, но дежурной смене доводилось пробиваться к месту дежурства буквально по горло в выпадающем снегу, практически плыть в нем, теряя ориентиры в метели и двигаясь лишь по общему направлению того, что три часа назад было дорогой. Случалось автору и прыгать с парашютом в плотный снежный заряд (самолет провез дальше района выброски, с отделением над мощным снеговым облаком), без какого-либо обзора пространства, и в сплошной серой завесе приземляться на заснеженную целину, уходя в нее по плечи.
Но таких больших снежных хлопьев, как на перевале по дороге к Спитаку, видеть не приходилось. Неизвестно, по каким атмосферным или метеорологическим причинам отдельные снежинки слипались в столь большие плоские агрегаты. Рыхлые, еле сцепленные, размером с ладонь, они напоминали вырезанные из бумаги новогодние снежинки. Из-за огромного размера и низкой плотности снежинки медленно опускались в воздухе, словно парили в нем.
На полотне дороги быстро возник толстый рыхлый слой этих мегаснежинок, по которому «Икарус» скользил и не мог подниматься к верхней точке перевала. Гусеничного трактора, чтобы вытянуть автобус наверх, поблизости не нашлось. И сводный отряд, выгрузившись, стал вручную выталкивать «Икарус» на перевал по снежной массе. Люди, толкающие вверх длинный груженый автобус в кромешной темноте, создавали фантастическую картину. Дорожное полотно клонилось своей плоскостью в сторону крутого падающего вниз склона, отделенного стальным ограждением. И прицеп автобуса сползал к этому ограждению, норовя придавить к нему людей, облепивших заднюю часть машины. Приходилось быть предельно внимательным, чтобы в случае опасности вовремя выбраться из тесного зазора между бортом и стальной полосой ограждения и не оказаться раздавленным.
В Спитак автобус со сводным отрядом прибыл в утренней темноте. По краю того, что осталось от Спитака, протекала небольшая речка Памбак, именем которой и назван Памбак-Севанский разлом. Ниже по течению Памбак, приняв в себя приток Дзорагет, меняет название на почти бухгалтерский Дебед, уходящий в Грузию (вливаясь в итоге в Куру, доносящую воду Памбака до Каспия). Чистое поле за Памбаком стало местом большого общего лагеря всех спасательных отрядов, гражданских и военных. Прибывшие быстро поставили большую армейскую многоместную палатку и несколько маленьких личных, обустроили кострище и, устав от перелета и ночной дороги, завалились поспать на несколько часов до рассвета.
Палатки в лагере спасателей