Землетрясения следует ожидать, когда скорости волн снова станут обычными. На основании этих наблюдений можно предсказать время начала землетрясения.
Это хорошо видно на записях ударных волн, предшествовавших двум землетрясениям на территории Советского Союза. Судя по верхней записи, соотношение скоростей продольных и поперечных волн закономерно уменьшалось в течение двух месяцев. Затем оно начало возрастать, предупреждая, что землетрясение произойдет в ближайшие два месяца. Еще ценнее то обстоятельство, что интервал времени, в течение которого происходят эти изменения, указывает на интенсивность ожидаемого землетрясения. Первое из землетрясений имело магнитуду 5,4, и в течение четырех месяцев до этого события сейсмические скорости были пониженными. Предварительный период для землетрясения с магнитудой 4 составил лишь два месяца. А если бы период изменений длился 14 месяцев, это свидетельствовало бы о потенциальной возможности катастрофического землетрясения с магнитудой 7.
После того как советские ученые обнаружили это явление, оно было подтверждено американскими, японскими и китайскими сейсмологами, которым удалось осуществить удачный прогноз в районах, где имелось достаточно густая сеть сейсмографов.
Смещение пород к очагу землетрясения имеет и другие следствия: например, уменьшается удельное электрическое сопротивление пород, изменяется их магнитная восприимчивость, повышается содержание радона в грунтовых водах. Если удастся учитывать эти факторы в сочетании с изменениями скоростей волн, надежность прогноза, безусловно, возрастет,
Японские сейсмологи отдавали предпочтение прогнозированию землетрясений на основании изучения деформаций земной поверхности, выявляемых при детальной геологической съемке и измерении медленных изменений углов ее наклона вблизи разлома. Но давать прогнозы времени землетрясения на базе такого подхода нелегко. Вокруг городка Палмдейл у Лос-Анджелеса за период с 1959 по 1974 г. наблюдалось очень медленное поднятие участка площадью около 13 000 км2, центральная часть которого стала выше на 45 см. Это куполоподобное образование располагается в районе разлома Сан-Андреас, по которому местами не было смещения с 1932 г. Предполагалось, что такое воздымание характерно для ситуации, предшествующей землетрясению. Это подтверждалось и уменьшением скорости сейсмических волн в данном районе. Но начиная с 1974 г. лавовый купол Палмдейл перестал подниматься, и никто еще точно не знает, что это означает.
В наши дни, когда механизм землетрясения изучен достаточно хорошо, было бы заманчиво поставить вопрос: возможно ли осуществлять контроль над этим природным явлением? К сожалению, предотвратить землетрясение человек не может. Но он может вызвать движение земной коры, прежде чем напряжение в породах достигнет критического уровня. Наиболее действенным из существующих приемов является проведение мощного взрыва. Подземный взрыв ядерного устройства в Неваде в 1968 г. вызвал толчок магнитудой 6,3, за которым последовал ряд землетрясений с магнитудой до 5,0.
Еще один искусственный способ усиления напряжений — это строительство крупных водохранилищ, которые не только создают дополнительную нагрузку на породы за счет веса воды, но и повышают давление грунтовых вод, что уменьшает сопротивление пород трению. После 1935 г., когда было заполнено водохранилище Мид в Аризоне, в этом ранее асейсмическом районе за 10 лет произошло 600 толчков магнитудой 5,0. Водохранилище Койна близ Бомбея было заполнено в 1967 г., после чего последовало множество землетрясений; во время одного из них, магни-туда которого достигала 6,5, были разрушены дома и имелись человеческие жертвы.
Многообещающий способ вызывания землетрясений был случайно открыт в Денвере (США). Здесь начиная с 1962 г. в скважину глубиной 3600 м, пробуренную в трещиноватых гранитах, стали нагнетать отработанные жидкости. За 80 лет до 1962 г. в этом районе было отмечено лишь три слабых сотрясения грунта, а с 1962 по 1968 г. здесь наблюдалось 610 мелких землетрясений. К счастью, Денвер — это район асейсмический. Причины сотрясений грунта были выявлены, и закачивание в породы отработанных жидкостей прекратили.
Удалось выявить очень четкую связь между количеством нагнетаемой жидкости и числом землетрясений: ежемесячно нагнеталось более 27 млн. л жидкости и происходило более 50 мелких землетрясений. В основном сотрясения возникали в зоне разлома, как раз под забоем скважины, причем толчки начались ровна через семь недель после начала закачки. Выявился достаточно точный метод контроля мелких подвижек, происходящих на глубине в насыщенных жидкостью породах, которые пребывают в напряженном состоянии. Закачка воды в пласты, которую обычно* применяют в нефтеносных районах с целью добыть больше нефти, чем может выделиться под собственным давлением пород, подтвердила полученные в Денвере результаты.
Таким образом, нагнетание воды может вызвать множество слабых сотрясений, которые компенсируют одно крупное. Высказывалось мнение, что замкнутые зоны разлома Сан-Андреас следует привести в движение подобным образом, прежде чем напряжения достигнут опасного уровня. Но кто осмелится искушать судьбу, играя с такой бомбой замедленного действия, как разлом Сан-Андреас?
Защита от землетрясений
Прогноз землетрясений недостаточно совершенен. Он позволяет лишь предположить, где следует ожидать крупное землетрясение, и с некоторой вероятностью определить срок, когда оно произойдет. В связи с этим крайне необходимы меры защиты от причиняемого землетрясениями ущерба, которые по существу сводятся к двум рекомендациям.
Во-первых, следует избегать явно опасных районов. Поскольку полная эвакуация из таких мест, как, например, города на Калифорнийском побережье, невозможна, требуется районировать их в достаточно крупном масштабе, чтобы свести риск к минимуму.
Во-вторых, необходимо обеспечить наивысшую надежность зданий в сейсмоопасных районах. Совершенно антисейсмических зданий не существует. Но достаточно стойкое к воздействию землетрясений здание спроектировать и построить вполне возможно.
Антисейсмические свойства зданий можно выявить, основываясь на опыте прошлых землетрясений. Едва ли не самыми неудачными постройками для сейсмического района являются глинобитные и деревянные дома с тяжелыми каменными крышами, столь широко распространенные в Азии и Южной Америке. Следует избегать значительных декоративных нагрузок в верхней части зданий, в том числе парапетов на верхних этажах. Во время недавнего землетрясения в Калифорнии было установлено, что двойные гаражи на первом этаже также значительно уменьшают прочность дома. Современные железобетонные здания обычно хорошо переносят землетрясения, но еще нет соответствующих инженерных расчетов для тех случаев, когда горизонтальное ускорение может оказаться соизмеримым с ускорением свободного падения, как это наблюдалось во время землетрясения в Калифорнии в 1971.
Возводя смелые современные сооружения из бетона в сейсмических районах, архитекторы, по- видимому, должны привносить в них долю здорового консерватизма и не забывать о материале, низкое качество которого может сыграть роковую роль при землетрясении. Во время землетрясения 1930 г. в Италии причиной разрушений явилось главным образом использование при строительстве тяжелой окатанной гальки, а при землетрясении в Скопье в 1963 г. множество обрушений было вызвано плохим скреплением бетона с непромытым заполнителем. Тот факт, что здания в Скопье «расплющились», свидетельствует также о слабых железобетонных перекрытиях, лежавших на неукрепленных кирпичных стенах. Плохой фундамент — залог возможных разрушений, будь то недостаточно плотно уложенная кладка или рыхлый грунт под зданиями, как в Ниигате в 1964 г.
Если же здание сооружено из доброкачественного железобетона, имеет стальной каркас, глубокий фундамент, легкую крышу и короткие дымовые трубы, оно всегда проявит антисейсмические свойства. Множеством примеров подтверждено, что если не принимать во внимание возможность возникновения пожаров, самыми безопасными при землетрясении являются деревянные постройки — бревенчатые избы и дома с деревянным каркасом. Японцы пришли к выводу, что рифленая сталь или рулонный пропитанный битумом картон представляют собой гораздо лучший кровельный материал, чем обычная черепица.
Отель «Империал», построенный в Токио как раз перед землетрясением 1923 г., был для того
