Где ждать землетрясений

Представители двух крайних точек зрения на тектоническое развития Земли сознают сейчас совершенно отчетливо, что они не в состоянии сформулировать, какая система экспериментов или наблюдений определила бы, кто прав, а кто — нет. Естественно, что в поисках истины можно обратиться к пограничной науке и посмотреть, как две геотектонические концепции помогают развитию соседних наук. К сожалению, если взглянуть с точки зрения пользы для задач сейсмологии воззрений сторонников вертикальных движений или сторонников новой тектоники плит, то придется признать; что обе теории находятся в равном положении — они равно неэффективны, равно малопригодны для прогнозирования сейсмической опасности землетрясений.

Это, конечно, требует доказательства. Так сложилось, что наиболее важные работы по прогнозу мест сильных землетрясений — сейсмическому районированию — проводились в Институте физики Земли. Там же и развивалась школа В. В. Белоусова, одного из наиболее последовательных приверженцев теории, по которой вертикальные движения преобладают в процессах, формирующих лик нашей планеты. Сейсмологи этого института, естественно, также опирались на эту систему взглядов. Сложились представления о закономерностях формирования зон землетрясений, ученые стремились сочетать сведения о тектонике района с вероятностью здесь землетрясений. В грубой схеме это выглядит так: если тектоническая система длительное время развивается одинаково и в каком-то участке этой системы нам известно сильное землетрясение, то любой такой же участок может в будущем претерпеть сильное землетрясение.

Исходя из этой точки зрения, были разработаны критерии сейсмической опасности, и там, где тревожные признаки обнаруживались, сведения о прошлом по аналогии переносились на будущее. Там мы начинали ждать землетрясений.

При всех относительных успехах сейсмического районирования сегодня приходится признать, что эта концепция не оправдала себя. Наиболее крупным ее поражением было возникновение десятибалльного землетрясения в Газли в зоне ожидаемой пяти- шестибалльной сейсмичности. По всем применявшимся критериям сейсмичности там ему быть не полагалось. То же можно сказать о землетрясении возле острова Монерон (юго-западнее Сахалина) и о некоторых других.

Стало очевидно: землетрясения пожелали возникать там, где ученые их не ожидали. Отсюда проистекала и другая беда. Произошло землетрясение — его нужно как-то объяснить. Находили соответствующие разломы, процессы и структуры. Конечно же, оказывалось, что у землетрясения основания произойти именно здесь были полные. Но каждое такое расширение круга «законных оснований» приводило к тому, что они обнаруживались во все больших местах.

Получалось парадоксальное явление. Мы начали ожидать землетрясения и там, где, по всей вероятности, они произойти не могут. Площади, объявленные опасными, намного превысили возможности сейсмических сил. Получается сплошь и рядом ложная тревога: опасным объявляется огромное пространство, а это оборачивается затраченными зря деньгами и усилиями.

Выходит, что использование геологических данных — само по себе бесспорное и необходимое — в строгих шорах одной геотектонической концепции (в данном случае концепции о преобладании вертикальных движений) не избавило нас ни от ошибок пропуска цели, ни от ошибок ложной тревоги. Прогноз мест возникновения землетрясений оказывался не всегда верным. Поскольку при прогнозе сейсмической опасности мы не можем сомневаться в пользе геологических данных как таковых, нам остается сомневаться во всесилии — а значит, и в правоте концепции, по которой преобладают вертикальные движения.

Многие — и автор этих строк в том числе — ищут сейчас выход из этого тупика. Можно надеяться, что более строгая и логичная, свободная от априорных суждений система обработки первичных геологических и геофизических данных, при которой четко, последовательно и независимо друг от друга будут определяться геометрическая структура опасных зон и интенсивность процесса развития землетрясений, позволит нам более успешно решать задачу выделения зон возникновения будущих землетрясений.

Но меня не оставляет мысль, что и это не даст полного решения проблемы, что, помимо критериев сейсмичности, мы должны искать критерии асейсмичности. Нужно определить участки земной коры, в которых никогда, ни при каких условиях не возникнут очаги сильных землетрясений. Возможно ли это в рамках прежних представлений о развитии Земли? Думаю, что трудно, поскольку нужно обязательно учитывать горизонтальные движения земной коры.

В этом отношении тектоника литосферных плит как будто бы обнадеживает больше. Здесь место землетрясений определено довольно точно: по границам плит. Если бы мы могли утверждать, что умеем точно определять границы плит и что их внутренняя часть свободна от сильных напряжений, у нас были бы достаточные условия для того, чтобы гарантировать: крупных очагов землетрясений во внутри плитовом пространстве нет! Надежным образом установленная система плит, их движения и взаимодействия, казалось бы, может нарисовать полностью всю картину ожидаемой сейсмичности (и асейсмичности тоже). Это было бы замечательно, однако…

Посмотрим, как же сегодня определяется геометрия взаимодействующих плит? Увы, в основном — по землетрясениям… В любых обобщающих трудах по тектонике литосферных плит все начинается с одной из карт эпицентров землетрясений за последние 10, 20 или 25 лет, землетрясений нынешнего геологического мгновения… Схема из девяти главных и какого-то количества второстепенных плит составлена (и хорошо, если все вращения и перемещения взаимно согласованы в ней). А потом происходит сильное землетрясение где-то посредине крупной плиты. Как с ним быть, куда его отнести? Приходится вводить новые термины: межплитовые и внутриплитовые землетрясения. Но они почти ничем друг от друга не отличаются. И я с полной уверенностью говорю: если предъявить любому синклиту сторонников тектоники плит набор сейсмограмм незнакомого им сильного землетрясения, никто не сможет, не зная его координат, сказать, какое оно — меж- или внутриплитовое.

Вот и остается либо объявить такое землетрясение случайным стечением обстоятельств, подвижкой по древней, заросшей границе плит, либо признать, что оказалась незамеченной еще одна граница, еще одна самостоятельная плита.

Примеров сколько угодно. Мы говорили выше о газлийских землетрясениях — они лежат внутри плиты. Известны еще более «экзотические» примеры. В междуречье Иртыша и Ишима, в самом центре сверхстабильной Западно-Сибирской низменности, возникло землетрясение в 1904 году. Его магнитуда была около шести, много больше, чем у ташкентского землетрясения 1966 года.

Эти платформенные землетрясения не укладываются в мировоззрение сторонников вертикальных движений, но еще меньше они укладываются в теорию тектоники плит.

То, что сейчас происходит с геометрией плит, слегка напоминает историю с системой Птолемея. Для того чтобы объяснить ту или иную деталь в движении планет, приходилось все более усложнять саму систему, вводя все новые и новые «эпициклы». А истина лежала в том, что «Земля-то вертится!»

То же и с геометрией плит. Для прогноза сейсмической активности она оказывается непригодной, так как в определении границ плит все время идет вслед сейсмическим событиям.

Если бы были правы сторонники изначальных вертикальных движений, тектоническая карта Земли оказалась бы похожей на шкуру леопарда. Эта теория легко объясняет возникновение кольцевых округлых структур на поверхности Земли, но не может объяснить возникновение крупных заметно вытянутых структур, таких как цепи Анд, — ведь эта теория отрицает горизонтальные движения, а именно они вызывают появление горных цепей, тянущихся на многие тысячи километров. Нет таких вертикальных процессов, которые дали бы на поверхности Земли такой протяженный «шрам».

Теория тектоники плит, оперирующая представлениями о крупных медленных коловращениях вещества мантии Земли, называемых обычно ячеями конвекции, не испытывает затруднений в объяснении существования могучих вытянутых тектонических поясов — они могут быть проекцией на поверхность Земли фронта столкновения двух больших ячей; они могут быть просто границей крупных жестких плит, поскольку им соответствуют вытянутые полосы эпицентров землетрясений. Реальная карта Земли скорее похожа на шкуру тигра, и это говорит, безусловно, в пользу тектоники плит.

Но вместе с тем на Земле существуют и районы с явно кольцевой, округлой структурой. Таков, например, район Эгейского моря. В Европе это — наиболее сейсмичная область. А образовалась такая структура, безусловно, в результате крупного вертикального движения.

Получается, что сильные землетрясения на Земле происходят в местах, которые в одних случаях очень хорошо ложатся на плито-тектоническую схему, где-то очень хорошо соответствуют схеме вертикальных движений, а иногда, например, на платформах, не хотят считаться ни с той, ни с другой схемой.

Для успешного решения проблем сейсмической опасности ситуация явно неблагоприятная. Пока что, в ожидании геологического Коперника, мы продолжаем развивать методы изучения больших сейсмических очагов.

В самое последнее время создана новая система интерпретации записей близких сильных землетрясений, которая позволяет полностью восстановить истинное движение почвы вблизи от сейсмического очага. Теперь, располагая наблюдениями по обе стороны разлома, мы можем определить, какое крыло было стабильным, а какое — активным. Иными словами, поставив наблюдения вдоль важнейших границ предполагаемых плит, мы сможем измерить и увидеть, как от одного землетрясения к другому движутся, поворачиваются, проскальзывают и подвигаются литосферные плиты — если они существуют…

Автор: Н. В. Шебалин, доктор физико-математических наук.