Жители пострадавшей провинции рассказывали потом, что перед началом землетрясения они слышали странный и грозный гул, который был предвестником стихийного бедствия. Потом они почувствовали мощный толчок, от которого здания буквально сорвались со своих фундаментов. Дома вдруг подскакивали вверх, со страшным грохотом падали на землю, и почти все разбивались на куски.
Утром 14 апреля 2010 года в уезде Юйшу (в Юйшу-Тибетском автономном округе провинции Цинхай) произошла природная катастрофа, необычный характер которой сделал её трудноразрешимой загадкой для специалистов-сейсмологов. Землетрясение магнитудой 6,9 балла в малонаселённом регионе унесло жизни более 2 200 человек, десятки тысяч получили тяжёлые травмы, остались калеками. Больше всего пострадали город Цинхай и его окрестности, где землетрясение разрушило почти все постройки. Чем объяснить та кие тяжёлые последствия не самого сильного землетрясения в регионе с низкой плотностью населения?
Эксперты предложили убедительное объяснение, и от их гипотезы некоторым стало не по себе. Сотрудники Государственного сейсмологического управления Китая в городе Ухань, сейсмологи Дунь Ван и Джим Мори, опубликовали статью в бюллетене «Американского сейсмологического общества». Авторы статьи определили землетрясение в Юйшу как сверхбыстрое. Сейсмологам ещё никогда не приходилось производить измерения подземных толчков, которые распространялись с такой высокой скоростью. Хуже всего то, что аналогичные сверхбыстрые землетрясения угрожают многим регионам не только на территории Китая, но и в США, Турции и Тибете.
Сила подземных толчков не всегда бывает решающим фактором, влияющим на массивные разрушения на земной поверхности. Учёные до сих пор считали, что скорость распространения волн в скальных породах ограничена, что трещины и колебания земной поверхности не могут распространяться быстрее чем 10 000 километров в час - так написано в учебной литературе. Скорость ограничена свойствами твёрдых пород. Так думали сейсмологи до недавнего времени. Однако в последние несколько лет геофизики обнаружили, что некоторые волны землетрясений выходят за пределы «ограничения скоростей».
ТЕКТОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
Недавно учёные выявили, что в 1999 году при землетрясении на севере Турции в районе города Измир тектонические волны распространялись со скоростью около 18 ООО километров в час. Жертв и разрушений избежать не удалось: погибло более 20 тысяч человек. Компьютерное моделирование ещё в 2007 году показало, что сверхбыстрые волны землетрясения могут достигать скорости 20 ООО километров в час. Но в китайской провинции Цинхай колебания земной поверхности происходили с рекордной скоростью -почти 21 ООО км в час, то есть ещё быстрее, чем допускают все прежние теории, как подчёркивают в своей статье Дунь Ван и Джим Мори.
Сверхбыстрые разрывы породы и тектонические колебания зарегистрированы двумя измерительными станциями в Германии и Австралии. Сейсмическая станция в Грефенберге (Франконская Швейцария) 14 апреля 2010 года зарегистрировала через две и десять секунд первые волны землетрясения в Китае. Потом датчики снова «ожили» и показали так называемые высокочастотные волны с периодом колебания один герц. В Австралии на сейсмической станции в Варрамунга сейсмометр зарегистрировал волны через две и пять секунд после первых волн землетрясения в Китае.
Авторы исследования Ван и Мори вычислили, что тектонические колебания в провинции Цинхай распространялись во все стороны, словно волны на пруду от брошенного в воду камня. Волны бегут по воде и набегают на берег пруда, если до берегов не слишком далеко и они успевают достичь берега.
Исследователи сравнивают отрезки времени, за которые волны проходят различные расстояния, пытаясь определить исходную точку. Чем короче промежуток между двумя волнами землетрясения, тем больше была скорость движения. Примерно таким способом учёные из Государственного сейсмологического управления КНР выяснили, что в провинции Цинхай земля сотрясалась и трескалась с рекордной быстротой. Огромная энергия сверхбыстрых разрывов и потрясений существенно ухудшила последствия стихийного бедствия в пострадавшем районе.
УДАРНАЯ ВОЛНА
Сотрудник Гарвардского университета в США Эрик Данхэм тоже полагает, что при сверхбыстром землетрясении все процессы происходят значительно быстрее. Вместе с коллегами он проследил по секундам экстремальную китайскую катастрофу. «У нас, пожалуй, уже нет сомнений, что там произошло сверхбыстрое землетрясение», - говорит коллега Данхэма в Гарвардском университете Джим Райс. Он исследовал сейсмически опасный регион в Тибете в 2003 году. Автомобиль-внедорожник, на котором ехали сейсмологи, подпрыгивал так сильно, как будто машина попала на ступени лестницы. Очевидно, там образовалось гораздо больше трещин, чем при других землетрясениях. Эти трещины проходили параллельно основному разрыву в земной поверхности и напоминали ударные волны от падения метеорита.
Специалисты Райс и Данхэм пришли к выводу, что эти следы оставлены сверхбыстрым землетрясением. Созданные учёными компьютерные модели показали процесс трещинообразования и нарастания напряжения в породах в период подготовки сверхбыстрого землетрясения. Если никакие препятствия не тормозят процесс, он ускоряется до тех пор, пока не возникают дочерние трещины, которые вызваны материнскими разрывами и сдвигами породы. Дочерние трещины в породах провоцируют собственные сейсмические волны, которые распространяются кругами и, наконец, наталкиваются на сейсмические волны материнского землетрясения.
Это несколько напоминает звуковой удар при переходе реактивного самолёта на сверхзвуковую скорость. Волны землетрясения усиливаются и заставляют землю лопаться, как оконное стекло. Даже на расстоянии 25 километров от главной трещины существует опасность резких скачков - так, по крайней мере, считает сейсмолог Джим Райс.
ДЕРЕВЬЯ КАК СНАРЯДЫ
Моделирование, по-видимому, объясняет, почему при некоторых землетрясениях
вдоль трещины происходит непостижимо огромное опустошение. В Сан-Франциско во время сильного землетрясения Щ в 1906 году вдоль разлома земной коры деревья вылетали из земли, как будто подброшенные катапультой. В лесу обра зовалось подобие просеки, словно там прошёлся гигантский комбайн шириной 70 метров и чисто убрал всю древесную растительность.
Было бы разумно запретить строительство вдоль разломов между тектоническими плитами. Эксперт Геологической службы США Сьюзен Хок убеждена в этом, поэтому рекомендует ввести обязательный интервал безопасности. Опасность сверхбыстрых землетрясений угрожает, прежде всего, регионам, расположенным вблизи стыков тектонических плит, где проходят длинные прямые разломы. Но большинство сильных землетрясений происходит в тех местах, где тектонические плиты горизонтально смещаются или сталкиваются.
Под угрозой многие регионы. Учёные из Оксфордского университета в Великобритании Дэвид Робинсон и Шамита Дас на основании всех имеющихся данных прочертили на карте мира линии, вдоль которых имеются зоны риска возникновения сверхбыстрых землетрясений. Поблизости от линий риска расположено 26 крупных городов и городских агломераций.
Непосредственно на одной из линий лежат города Сан-Франциско, Рангун и Мандалай (в Бирме). Другие города, например Стамбул, Лос-Анджелес, Манила и Веллингтон, находятся неподалёку от опаснейших тектонических разломов и стыков. В этих местах сверхбыстрые волны землетрясения неизбежно разрушат многоэтажные здания, небоскрёбы распадутся, как карточные домики. В зоне риска, как предостерегают исследователи, живёт в общей сложности 60 миллионов человек.
Провинция Цинхай не была обозначена на карте оксфордских сейсмологов в качестве одного из самых опасных мест. Тем не менее землетрясение в 2010 году оказалось одним из самых разрушительных и поставило катастрофический рекорд скорости распространения волн в земной коре.
