3.5 Медленное накопление энергии

Проходят века, а глубинные силы постоянно и неуклонно деформируют горные породы под ногами жителей сейсмичных стран. Как выражается на поверхности это коробление земной коры? В чем проявляются тектонические силы?

Самое очевидное проявление это гигантские горные хребты, возникшие в результате вертикального вздымания крупных блоков земной поверхности над уровнем моря, - процесса, длившегося миллионы лет. Но и те движения коры, которые происходят за гораздо более короткое время, легко можно выявить путем тщательных полевых наблюдений. В большинстве стран мира геодезические съемки производятся, по меньшей мере, с прошлого столетия.

Существует три главных типа геодезических съемок. Два из них позволяют определить величину горизонтальных движений. В первом случае с помощью небольших телескопов измеряются углы между установленными на местности реперами. Этот вид съемки называется триангуляцией. Во втором случае по протяженным профилям измеряют длину линий между реперами это трилатерация, измерение сторон прилегающих друг к другу треугольников. Современная технология таких измерений использует отражение света (иногда луча лазера) от зеркала, укрепленного на вершине отдаленной горы; при этом измеряется время, за которое свет проходит данное расстояние в оба конца. Из-за того, что скорость света зависит от атмосферных условий, при высокоточных съемках используются небольшие самолеты или вертолеты, которые летают вдоль пути луча и измеряют температуру и давление. По этим наблюдениям вычисляются необходимые поправки. Точность таких съемок составляет около 1,0 см на базе 20 км.

Третий тип съемок это нивелирование, т.е. определение величины вертикальных движений путем многократных измерений разности высот различных пунктов местности. При этом измеряется только разность в высотном положении вертикальных деревянных реек, устанавливаемых у закрепленных реперов. Повторяя наблюдения, обнаруживают изменения, возникающие в период между съемками. Везде, где это удается, линии государственного нивелирования выводят к краям материков, с тем чтобы в качестве точки отсчета можно было использовать уровень моря.

Все три геодезических метода наблюдения за движениями земной коры показывают, что в тектонически-активных районах, таких как Калифорния и Япония, горизонтальные и вертикальные перемещения имеют вполне измеримые величины. Результаты съемок позволяют также сделать вывод, что в стабильных областях материков, например на древних массивах Канадского и Австралийского щитов, произошли лишь небольшие изменения, по крайней мере, за последнее столетие.

Полезной иллюстрацией того, как деформируется кора в сейсмически активном районе, могут служить сведения по Калифорнии, где геодезические измерения начали проводить еще в 1850 г. Вдоль разлома Сан-Андреас специальные наблюдения были организованы в 1959 г. Ведомством водных ресурсов Калифорнии как часть комплекса работ по изучению смещений коры, способных повредить большие калифорнийские акведуки. Для измерения расстояний между реперами, установленными на вершинах гор по разные стороны от разлома Сан-Андреас, используются оптические и лазерные инструменты, называемые геодиметрами.

Именно геодезические данные, полученные после Сан-францисского землетрясения 1906 г., способствовали формированию главных наших представлений о происхождении землетрясений. Американский сейсмолог Г.Ф. Рид сравнил результаты трех циклов триангуляционных измерений, выполненных по профилям, которые пересекали отрезок разлома Сан-Андреас на участке вспарывания 1906 г.: измерения, проведенные в 1851-1865 гг., в 1874--1892 гг. и сразу же после землетрясения. Эти материалы показали, что значительные горизонтальные перемещения, параллельные треснувшему отрезку разлома Сан-Андреас, происходили как до, так и после землетрясения. Рид отметил, что удаленные друг от друга точки на разных сторонах разлома за 50 лет сместились на 3,2 метра. [1]