Файл: Уломов, В. И. Динамика земной коры Средней Азии и прогноз землетрясений.pdf

ния кабельных и радиорелейных магистралей на ул. Навои, в центре плейстосейстовой области.

На территории ЦСС «Ташкент» с целью геоакустических на­ блюдений в августе 1966 г. была пробурена полукилометровая скважина. Верхние 40 м были обсажены стальной трубой. Осталь­ ная часть, представленная отложениями каменного лесса (мер­ гель), осталась необсаженной. В скважину на семи коаксиальных экранированных кабелях были опущены и заилены геоакустические приемники, а на одном кабеле — «метелка» своеобразной ан­ тенны из нержавеющей стали. На глубине 500 м от поверхности земли расположилась основная, большая, капсула, а на глубине 300 н 100 м — по одной малой. Основная капсула представляет собой стальную трубу диаметром 10 см и длиной 1 м. В ней раз­ мещены один вертикально расположенный геофон СЭД-6 с внут­ ренним электрическим сопротивлением 300 ом и трехкомпонентная установка из сейсморазведочных приемников типа СПЭД. Токо­ проводящая линия геофона состоит из двух коаксиальных прово­ дов с заземленными внутри капсулы экранами. К каждому сейс­ моприемнику СПЭД подключено по одному кабелю и токопере­ дача осуществляется во внутренней жиле и экранирующей оплёт­ ке. Свободное пространство в основной капсуле, так же как и в двух малых, в которых на коаксиальном кабеле подвешены по одному вертикальному сейсмоприемнику типа СПЭД, заполнено эпоксидной смолой. Таким образом, создана надежная гидроизо­ ляция снаряда. Экранирующая оплётка антенны заземлена у устья скважины, а сама антенна — на глубине 500 м от поверхности земли.

Примерно через неделю после оборудования скважины, 7 сен­ тября 1966 г., в 22—23 часа по местному времени было обнару­ жено интенсивное стекание электрического заряда с внешних концов центральных жил геофона. Специфический треск был слы­ шен на расстоянии 2—3 м от торчащих над землей концов кабе­ ля. При приближении наблюдателя к проводу частота треска увеличивалась, и звуковой эффект преобразовывался в непре­ рывное интенсивное шипение. Это явление продолжалось в тече­ ние 8—10 мин. и затем прекратилось; через 5 мин. возникло вновь и спустя 2—3 мин. исчезло. Повторилось оно через 2 дня, но было менее продолжительное и ощущалось в виде отдельных тресков. При промере электрического сопротивления кабеля оказалось, что его центральная жила на глубине около 500 м пробита на экрани­ рующую оплетку. Поскольку подъем кабеля на поверхность земли был практически невозможен, кратковременной подачей электри­ ческого импульса напряжением 300 в временно было устранено замыкание проводов на полукилометровой глубине.

Однако через некоторое время снова последовал пробой, и на­ блюдения за стенанием электрического заряда после этого были прекращены. Причиной пробоя было возникновение большой разности электрических потенциалов между экранирующей оплет­

178

кой и центральной жилой кабеля. Величина электрического на­ пряжения оценена в 5—10 кв.

Это было единственное наблюдение проявления высокого электрического заряда.

Аномалии в ионосфере

Некоторые исследователи указывают на изменение парамет­ ров ионосферы и условий распространения радиоволн, возникаю­ щих в связи с землетрясениями. Так, за час до и через полчаса после Аляскинского землетрясения 28 марта 1964 г. наблюдались эффекты, вызванные, по мнению исследователей, приходом в зону полярной ионосферы инфразвуковой волны, возникшей до земле­ трясения (Devies, Raker, 1965). Отмечается рост критической час­ тоты слоя F2, последовавший за этим землетрясением (Leonardo, Barner, 1965).

Такого же мнения придерживаются А. В. Таранцев и Я. Г. Бирфельд, полагая, что катастрофическим землетрясениям предше­ ствуют возмущения ионосферы в полярных широтах, обусловлен­ ные длиннопериодными колебаниями земной поверхности в райо­ не эпицентра готовящегося землетрясения.

М. Г. Анцилевич (1971) исследовал материалы наблюдений магнитно-ионосферной станции Института сейсмологии, располо­ женной в Янгибазаре в 25 км к востоку от эпицентра Ташкент­ ского землетрясения. Отмечено незначительное возрастание кри­ тической частоты слоя Е на 0,12 мгц, которое не объясняется воз­ действием солнечной активности. Никаких аномалий в слое Е2 не обнаружено. Каких-либо аномалий в магнитном поле Земли на указанном расстоянии от эпицентра обнаружить не удалось.

С целью изучения состояния ионосферы в связи с Ташкентским землетрясением мы сопоставили монограммы Янгибазарской маг­ нитно-ионосферной станции и Алмаатинской МИС, удаленной от эпицентральной области на 700 км и поэтому принятой за конт­ рольную (Датченко, Уломов, Чернышева, 1972). Для Ташкента и

над Ташкентом в ионосфере обнаружено увеличение электронной плотности. Природу появления аномалий незадолго до землетря­ сения, по нашему мнению, нельзя объяснить возникновением ин­ тенсивных инфразвуковых упругих волн в очаге готовящейся подвижки горных пород. ЦСС «Ташкент», расположенная непос­ редственно над очаговой областью, не могла не зарегистрировать эти волны, если бы они действительно были. Ташкентскому зем­ летрясению, как и большинству других подземных катастроф, не предшествовали сколько-нибудь заметные аномалии в сейсмичес­ ком поле Земли и в этом смысле подземный толчок произошел неожиданно. Как уже отмечалось, разрыв пород в очаговой об­

179

ласти, скорее всего, имел квазнпластический характер, и поэтому не предварялся форшоками.

Не исключено, как предполагает А. А. Воробьев (1970), что в период пластической деформации в зоне готовящегося разрыва возникает большой электрический ток, нагревающий и ослабляю­ щий механическую прочность пород, а также перераспределяю­ щий электрические заряды в системе Земля — атмосфера.

Таким образом, во время землетрясения и незадолго до него вблизи очаговой области могли возникать большие электрические возмущения, которые регистрировались как над земной поверх­ ностью, так и при помощи наблюдений в скважинах. Они, по-ви­ димому, связаны с развитием микротрещин и квазипластнческим течением пород в области очага.

Величина электрического потенциала может достигать нес­ кольких тысяч вольт и соответствовать десяткам вольт на каж­ дый метр глубины. Появление аномалий в ионосфере перед зем­ летрясением можно объяснить возникновением квазппластической деформации пород в области очага готовящегося землетрясения и, как следствие, перераспределением электрических зарядов в системе Земля — атмосфера. Не исключено, что с этим связаны и световые явления, сопровождающие крупные землетрясения.

Гидрорежимные предвестники землетрясений

Вода широко распространена на Земле. В литосфере ее со­ держится почти столько же, сколько в гидросфере (более одного млрд. км3). Область распространения воды в земной коре прости­ рается до глубины 20—30 км и более. Этот же интервал глубин характеризуется максимальной сейсмичностью. Значительное ко­ личество воды находится в связанном состоянии и входит в состав минералов и горных пород. Другая часть воды заполняет поры и трещины пород и минералов. Поэтому необходимо рассмат­ ривать ее как составную часть среды, где развиваются сейсми­ ческие процессы.

Вся вода Земли, глубинного и поверхностного происхождения, постоянно взаимодействует между собой, а также с атмосферой и литосферой. Поэтому движения и деформации земной коры, с одной стороны, могут определенным образом влиять на изменения нормального режима подземных вод (уровень, температуру, хи­ мический состав, условия питания и др.), поставляя таким обра­ зом на земную поверхность информацию о глубинных тектоничес­ ких процессах. С другой стороны, сама вода может содействовать возникновению землетрясений.

Изменение режима подземных вод в связи с землетрясениями отмечается давно. Отечественные и зарубежные ученые рассмат­ ривают эти явления не только с позиций воздействий землетрясе­ ний на пресные и термальные источники, но и с точки зрения вы­

180

яснения возможностей гидрологического предсказания землетря­ сений. На физическую природу выделений из источников газа при удаленных землетрясениях указывал еще Ф. Е. Зюсс, который объяснял это прохождением через область источников упругих волн, частота которых близка к звуковой. При этом может про­ исходить «вскипание» воды, сопровождаемое выбросом накопив­ шихся в трещинах осадков, или временное исчезновение источни­ ка (Hoernes, 1910).

грунтовых вод, вызванные сейсмическими причинами. Известный американский гидрогеолог О. Е. Майнцер приводит, в частности, сведения о гидрогеологических изменениях, связанных с земле­ трясениями: «Подъем и падение уровней воды в колодцах; по­ мутнение воды в источниках и колодцах; уменьшение, увеличение или полное прекращение стока источников и заполнение колод­ цев; увеличение или уменьшение температуры воды в источниках или колодцах; увеличение или уменьшение количества газа, вы­ деляемого ими; выделение сероводорода, которое обычно не наб­ людается; изменение минерального состава воды; появление но­ вых источников; подъем грунтовых вод к поверхности в резуль­ тате погружения земли или открытия трещин; усиленное выбра­ сывание воды, грязи или смеси песка и воды из трещин. Многие из этих изменений только временные, но некоторые постоянны»

(Meinzer, 1942).

В нашей стране первые количественные гидросейсмические исследования были проведены в 1901—1902 гг. Ф. Мольденгауером (Moldenhauer, 1912), который, систематически наблюдая за термоминеральным источником в Боржоми, установил зависи­ мость между нарушениями регулярной периодичности (интермитенцнй) источника и сейсмическими явлениями на Кавказе. При этом обнаружилось, что часто аномалии в гидрорежиме появля­ ются за несколько часов до землетрясения. Работы Ф. Мольденгауера обсуждались в Постоянной центральной сейсмической ко­ миссии и Геологическом комитете Императорской Академии наук и были отнесены к числу важнейших научных направлений в сей­ смологии, развитие которых необходимо, в частности, для отыска­ ния метода предсказания землетрясений (Голицын, 1912).

Однако гидросейсмологические исследования, к сожалению, практически не получили дальнейшего развития в нашей стране. За рубежом (США, Япония) они были продолжены и существен­ но систематизированы (Vorhis, 1953; и др.). В последние десяти­ летия количественные сейсмогидрогеологическне наблюдения про­ водятся Геологической службой и различными исследовательски­ ми организациями США и Японии (Blanchard Perry, 1935; Rexin, 1952; Davis, Vorts, Wilson, 1953; Hatuda, 1953; и др.).

Исследования природы Ташкентского землетрясения 1966 г. позволили нам возродить в отечественной сейсмологии методы

181