Тайна земных катастроф

Снова хребет петра

Каратегин. Так называлось бекство по долине Сурхоба — Вахша в старые времена. И сейчас местные жители называют себя каратегинцами. Среди горных таджиков много голубоглазых, русых — и, конечно, есть легенда, выводящая этих красивых людей от воинов великого Искандера — Александра Македонского. Но истина, как всегда, далека от этой романтической легенды, и мне, популяризатору естественных наук, она более симпатична, чем легенда. Голубоглазость и русоволосость — проявление рецессивных генов, то есть генов, с большой вероятностью подавляемых доминантными генами черноглазости и темноволосости. Генетики проследили, что голубоглазость и русоволосость, как это и бывает с рецессивными признаками, часто проявлялась в маленьких изолированных группах людей — у горцев, северных племен. Правда, раньше, по-видимому, действовал еще и естественный отбор: голубоглазые, светлые люди почему-то несколько лучше переносят холод северных и горных стран.

Весенняя зелень буйствует на берегах Вахша. Сейчас в этих в момент съемки еще безлюдных, диких местах кипит еще одна великая стройка, возводится собрат Нурека-Рогунская ГЭС. Место для таких дорогостоящих сооружений выбирается исходя из многих соображений, в том числе с учетом геологического строения и сейсмической опасности.

История Каратегина кровава и поучительна, но нас, живущих, кто временно, а кто долгие годы, на берегу мутного и стремительного Сурхоба, в Гармской обсерватории, больше интересует другая история Каратегина, история других масштабов, по сравнению с которыми человеческая жизнь — миг. История землетрясений, геологических движений. Ибо долина Каратегина не просто долина, а очень важная геологическая граница, что бросается в глаза всякому, даже негеологу, при взгляде на тектоническую карту Евразии. Здесь, на правом берегу, поднимаются хребты Тянь-Шаня, и это геологически еще Азия, и напротив, на южном берегу, я каждое утро вижу с крыльца моей веранды позолоченные солнцем белые вершины хребта Петра Первого, самого северного из хребтов? "Крыши мира" и самого северного "мыса" приплывшего от Южного полюса осколка Гондваны — Индийского субконтинента.

Май в окрестностях Гармской обсерватории. Случайно встреченный шестой 'Б' из школы кишлака Шуль проводит пионерский сбор на воздухе.

"В Петре" особенно много слабых и средних землетрясений (до 13-14-го класса). Одно из средних "предсказала" во сне Люся Вермишева. Сильных, типа Гармского 1941 года и Хаитского — 1949 года, пока не отмечалось. И не будет, так считают многие сейсмологи...

О могуществе статистики

Один мой знакомый, проходя как-то вечером по Каменному мосту в Москве, машинально подсчитал число машин, едущих ему навстречу. Допустим, их было двадцать пять, пока он шел через мост. На другой день в это же время он снова шел через мост и опять подсчитал машины. Их было двадцать пять. Знакомый ходил тогда ежевечерне в Ленинскую библиотеку и мог повторять свой опыт много раз. И редко число машин отличалось от постоянной величины.

— Доходило до анекдота, — рассказывал он. — Я уже схожу с моста. Двадцать четыре есть, и вдруг какая-то заминка: нет машин, и все тут. Уж занес ногу, сейчас с тротуара сойду — и вот она, голубушка, торопится, как на пожар, в статистику уложиться, лихо выскочила на мост в последний момент.

Волшебство статистики? Человек шел через мост всегда в одно и то же время. Мост можно считать трубой, которая пропускает поток машин (как поток молекул жидкости), у машин есть средняя скорость, обусловленная правилами ГАИ и режимом светофоров. Сейчас, когда я пишу эти строки, канун Нового, 1975 года. Я могу "предсказать", что в этом году на Земле произойдет одно землетрясение опустошительное, с магнитудой 8 (сильнее 8,9 землетрясений, по-видимому, вообще не бывает), 15 — с магнитудой 7 и 120 — с магнитудой 6. И вряд ли сильно ошибусь — статистика!

Статистика всемогуща в мире больших "выборок" — множества случаев, событий. Молекулы воздуха, жидкости, хотя и мечутся хаотично по зигзагам броуновского движения, но в совокупности, мириадами, точно укладываются в законы газо- и гидродинамики, которые в этом смысле оказываются статистическими законами. Период полураспада радиоактивного элемента можно использовать как эталон времени, необычайно точный, но и это — статистический период. Отдельный атом всегда распадается "неожиданно".

Статистика дает серьезную осечку, когда речь идет о редких событиях, и особенно — о редчайших. Один мой знакомый любит приводить такой пример. Допустим, у нас есть ящик, в котором, ну... несколько тысяч шаров. Среди них — три черных, остальные белые. Каждый день мы можем подойти к ящику и вынуть из него не больше трех шаров. Сколько их в ящике лежит на самом деле, мы не знаем.

И вот каждый день мы вынимаем три шара — каждый раз они белые, и мы умозаключаем, что в таком-то эксперименте при таких-то условиях опыта на выходе должен получаться определенный результат. И вдруг ваш лаборант, да еще в ваше отсутствие при помощи описанной вами методики, запускает в ящик руку и получает... три шара, из которых один черный! Сенсация?! Но вы человек осторожный, знающий о великом законе науки — законе воспроизводимости результата. И вы не можете допустить опубликования результатов опыта, в который могла закрасться ошибка. Еще и еще раз вы придирчиво спрашиваете лаборанта, при каких условиях получился у него такой странный результат. Оказалось, например, он превысил температуру в ходе эксперимента или еще что-то. Вы все переиначиваете, с нетерпением ожидая повторения нового результата. Но он прежний: три белых шара в день! Проходят годы, вы уже ушли из лаборатории, вы на пенсии, в случай с черным шаром не верит уже никто, даже лаборант, который его получил...

А ведь он был!

В положении человека с ящиком оказываются многие ученые, изучающие природу. Кто знает, сколько невоспроизводимых в масштабах человеческой жизни результатов списано на неточность опыта и наблюдений!

Сейсмолог имеет дело с таким ящиком постоянно. Этот ящик — недра планеты, а черные редкие (в масштабах нашей Жизни) шары — сильнейшие катастрофические землетрясения. Для каждого района-ящика существует проблема черного шара — вероятности самого сильного возможного здесь землетрясения. На помощь сейсмологу опять-таки приходит чисто статистический прием. Он строит "график повторяемости" — падения частоты сейсмических событий с ростом энергии землетрясений. Если он построит график в логарифмическом масштабе (есть специально размеченная миллиметровка), график окажется прямой линией, под определенным углом наклонной к осям (рис. 6). Можно мысленно продолжить прямую в верхние, не охваченные статистикой интервалы энергии и попытаться таким образом судить, насколько возможны в районе сильные редкие толчки.

Рис. 6. Ташкентский сейсмолог В. И. Уломов представил закон повторяемости землетрясений в виде набора "полочек" энергетических классов.

Класс К отложен по горизонтали, это показатель степени — логарифм в выражении 10>^k джоулей энергии, выделенной очагом землетрясения. По закону повторяемости высыпали в Ташкенте афтершоки (повторные толчки) землетрясения 1966 года (крайний шар справа). Это позволило, зная заранее наклон графика повторяемости для данного района, предсказывать число еще не состоявшихся афтершоков той или иной силы

Казалось бы, просто способ описания. Но закону повторяемости подчиняются серии афтершоков — вторичных толчков, следующих за главным землетрясением. Когда в Ташкенте несколько дней спустя после толчка 1966 года произошел сильный афтершок, ученые, точно измерив его энергию и зная энергию главного толчка, получили как бы заданный угол графика повторяемости всей будущей серии афтершоков и в любой момент могли точно сказать, сколько опасных и ощутимых толчков предстоит еще пережить горожанам. Именно на этом простом статистическом законе был построен прогноз в те дни. Ученые выступали по телевидению, радио, в печати и ненавязчиво предупреждали о возможном толчке в ближайшее время. Эти прогнозы оправдались и породили у многих ташкентцев убеждение, что прогноз землетрясений — дело вообще уже решенное. Но это было не так.

Здание в Алма-Ате испытывается на сейсмостойкость с помощью вибратора. Вибратор, источник когерентного, 'монохроматического' сейсмического излучения, может произвести в 'сейсмовидении' — методах просвечивания земных недр сейсмическими волнами — настоящую революцию, подобную той, какую произвело в оптике появление квантовых генераторов — лазеров. Объемные голографические цветные изображения спрятанных в глубине месторождений нефти, вулканических очагов, зон готовящейся сейсмической катастрофы... Все это похоже на сказку, но может стать реальностью с помощью вот таких пока неказистых и маломощных машин. Фото В. Бреля.

Графики, отражая какие-то еще плохо познанные закономерности, имеют в разных районах разный наклон. В районе Алма-Аты довольно регулярны сильные землетрясения. А слабых не очень много. И график приобретает вид высокого треугольника с маленьким основанием там, где слабые землетрясения.

А вот в хребте Петра Первого все иначе. График-треугольник имеет необычайно широкое основание — слабейшие землетрясения происходят десятками в день, но вверх треугольник под тупым углом быстро сходит на нет. Сильные землетрясения здесь редки, видимо, намного реже, чем в Алма-Ате. Но насколько реже? Некоторые ученые приводят дополнительные соображения. Они говорят, что "Петр" необычайно разбит трещинами-разломами на мелкие кусочки. Он уже не может основательно "кракнуть"...

Палеосейсмо...

И вот мы лезем вчетвером по узкой щели в скалах, вдоль быстрой речушки. Валерий Кучай, душанбинский геолог, коллега, богатырь, душа человек, размашисто шагает, словно по ровному полю. Впрочем, горы для него и есть "поле" вот уже много лет. Он, не переводя дыхания, объясняет и показывает, показывает и объясняет. Худенький, в ярчайшей красной куртке Роберт Вессон, американец (у нас в Гарме — по научному обмену, очень дотошный, трудолюбивый парень) буквально бежит за ним вприпрыжку, не уставая задавать вопросы. Я уже не в первый раз лезу этим маршрутом и мог бы, как мне кажется, не отстать от них, но предпочитаю отстать, составляя компанию Ольге Соболевой, душанбинскому сейсмологу, специалисту в области механизмов землетрясений (и моей теперешней области).

Время от времени Валерий с Робертом останавливаются. Кучай пытается раскрыть нам глаза — в окружающем пейзаже он видит что-то такое, чего мы не видим.

Мы поднимаемся еще немного. И уже стоим в плоском углублении. Ручей здесь уходит в сторону под прямым углом, и вообще здесь и мы, негеологи, видим в пейзаже что-то странное. Кучай торопится объяснить, показать: весь склон крутой горы как бы перерублен поперек, и нижняя его часть, как ступенька, отодвинута довольно далеко от верхней. Не только отодвинута, но и взброшена вверх — от этого здесь образовалась необычайная долина: долина поперек склона!

Если проследить взглядом простирание этой необычайной долины, то можно увидеть вещи, которые не лезут ни в какие ворота для знатока физической географии. Прямо на продолжении щели — гора с верхушкой необычайной формы. Гора будто раскололась посредине, и ее вершина провалилась, как клин в разошедшийся торец полена! Вот это удар! Читатель помнит, вероятно, такой была вершина горы, нависшей над Хаитом, до 10 июля 1949 года. Еще один древний "хаит"! Примерно 5 тысяч лет назад, по подсчетам Кучая, случилось здесь сильнейшее землетрясение. Если пройти еще немного по дну щели, по ровным травянистым площадкам (это явно бывшие заиленные днища давно высохших и вытекших озер), можно увидеть, что движение здесь шло не только в сторону от склона и не только вверх, но и вбок. Все прерванные уступом саи (овраги и долинки) как ни в чем не бывало начинаются снова со сдвигом на десятки метров в сторону. И сквозь весь уют тихой долины (оазис горизонтальных плоскостей среди сплошного нагромождения крутых склонов) проступают черты давнего и жестокого насилия, совершенного здесь над обычным эрозионным, как говорят географы, рельефом.

(Так писал про выдуманного им бога Сейсмоса, "ответственного" за горообразование и землетрясения, великий натуралист и поэт Гёте.)

Если Кучай прав в своих подозрениях и эта грандиозная трещина возникла не постепенно, а разом, одним ударом, то удар этот был чудовищно сильным — 11-12 баллов, магнитуда — за 8. Это во много раз сильнее Хаитского землетрясения. Вот тебе и мирный Петр, который трещит да трещит изо дня в день так буднично, что уже и не верится, что он на такое способен.

И вот мы стоим молча, и тихо в горах, слышно, как ветерок сухой травинкой шевелит. И внизу в мареве, которое так мешает здесь фотографировать, великая долина. А в голове шевелится мысль: "Вдруг вот сейчас как... трахнет!"

Но сейсмологам не везет с грандиозными землетрясениями. Они происходят обычно в их отсутствие.

Итак, великое землетрясение в Петре было, и сравнительно недавно. Но может быть, это редкий, какой-то уникальный случай?

...Мы летим на "этажерке" — АН-2. Геологам пришлось выкинуть из самолета часть экспедиционных вещей, и только тогда летчики разрешили взять еще одного, сверхпланового человека — меня. Летим над долиной Каратегина, пролетаем Хаит. Отсюда на восток живет все больше киргизов. Потом пролетаем границу Киргизской ССР. И оказываемся над неожиданным в этом мире вертикалей и крутизны простором: Алайская долина!

Парит легко и высоко на юге величайшая вершина СССР — пик Коммунизма. На пике Пограничников почти свежие срывы снега — массовое сползание лавин после солидного августовского Алайского землетрясения. Магнитуда 7,2! Но срывы — это все, что нам удается разглядеть из последствий недавнего землетрясения. Зато на всем пути вдоль внешней зоны Памиро-Куньлуня, куда Петр входит лишь как один небольшой фрагмент, Кучай показывал мне с воздуха десятки проваленных вершин, сейсмических рвов на склонах. Десятки, может быть, сотни Хаитов! Весь Памирский борт великой долины буквально избит колоссальнейшими землетрясениями. И вся эта "сейсмогеография" сформировалась за геологически ничтожный срок. По-видимому, основная масса этих палеосейсмо-дислокаций (так называют геологи следы древних землетрясений) накопилась после последнего большого оледенения, то есть за 10-15 тысяч лет. Получается, что один раз в 500-1000 лет катастрофические — типа Хаитского и сильнее Алайского — землетрясения вполне возможны.

Это, конечно, большой срок — 500 лет. Но где гарантия, что этот срок не вышел для хребта Петра Первого? Исторических сведений такой давности по этим местам у науки нет. Да и коротка память человеческая на неприятные воспоминания. Так геологи и сейсмологи оказываются в позиции того самого человека с черным ящиком. Правда, наше положение лучше: нам известно, что в ящике есть черные шары, но мы по-прежнему не знаем, когда этот черный шар выкатится на белый свет...

Я смотрю на Соленый хребет. Снежные стены, острые скалы неприступны и грозны. Говорят, древние пешеходные тропы, пересекавшие хребет Петра Первого в нескольких местах, сейчас обвалились, и обновить их некому. Я знаю, что преодолеть хребет можно за двадцать минут на вертолете, можно за полдня объехать на машине вокруг, по Хорогской дороге... И все же ощущение грозной неприступности, непреодолимости хребта остается. Возникает упрямое желание — пройти, преодолеть. Вот только перевал найти...

Проблема прогноза высится перед нами, как этот хребет. Можно обойти — строить прочнее, не селиться там, где опасно. Но хочется пройти, нащупав слабые места, перевалы в Долину Несовершившегося. Перевалы Судьбы...

Когда спящий пробуждается

На огромных пространствах Евразии (без Западной Европы и Камчатско-Курильской окраины) сейчас находится в числе действующих только один вулкан Демавенд на севере Ирана. А ведь совсем недавно это было еще не так. Арарат извергался на памяти человеческой. Об огненных пиршествах восточносибирских вулканов сохранились предания местного населения — и геологические исследования подтверждают: лава изливалась, перекрывала очень молодые отложения, современные по своему характеру. Китайские летописи упоминают о действующих вулканах на севере страны. Типичный современный вулкан, только почему-то примолкший, — Эльбрус.

А что такое одна-две тысячи лет на геологической шкале? Неуловимый миг, краткая передышка... Множество признаков говорит о том, что и выделение сейсмической энергии подвержено длинным пульсациям, периодичности. Но уловить такие пульсации можно только двумя способами — из людских летописей и преданий и изучая палеосейсмодислокации.

Корейские средневековые хроники сообщают об опустошительных землетрясениях, много раз разорявших долины Страны утренней свежести. Последние 200 лет полуостров практически не сейсмичен.

Когда газеты сообщают, что введена в строй высотная плотина, скажем, Нурекской ГЭС, что возникло новое море в горах и получены киловатт-часы электроэнергии, то есть в этом и доля труда моих коллег-сейсмологов. Именно они изучили сейсмограммы окрестных землетрясений за максимально возможный срок, собрали отрывочные свидетельства местных преданий, рассказы путешественников и древние рукописи, провели сложные расчеты и дали "добро" на строительство дорогостоящего сооружения. Их заключения о сейсмической опасности для планируемых ГЭС — это самые настоящие и вполне достоверные прогнозы. Достоверные — для тех или иных временных масштабов, для обозримого срока сейсмического режима. Без учета длиннопериодных пульсаций.

Недавно несколько сейсмологов обследовали палеосейсмодислокации Большого Кавказа, где строятся ГЭС и плотины и где современный уровень сейсмичности как будто гарантирует от сверхсильных катаклизмов, таких, каких не выдержит никакой бетон. Выступление этих специалистов в печати носит явно предостерегающий характер. Кавказ "дремлет, будто спит", и это относится не только к его вулканам, но и к сейсмичности.

16 июля 1963 года сильное землетрясение потрясло Большой Кавказский хребет, по счастью, в очень пустынном месте. Исследователи, которые прошли по эпицентральной зоне почти сразу после события, дали ему "высокую оценку": 9 баллов!

В то же время инженерные оценки сейсмичности для Кавказа дозволяют другую максимальную силу подземных толчков — 8 баллов. Кто же прав?

Вот он, черный шар сейсмологов! Из-за того, что раньше 9-балльных землетрясений как будто не было, некоторые специалисты решили не видеть опасной мощи Чхалтинского землетрясения 1963 года. А первую оценку счесть ошибочной, списать на особые геологические условия, мощные обвалы, преобразившие склоны на площади 80 квадратных километров.

На поиски палеосейсмодислокации вышла группа сейсмологов из Иркутского института земной коры во главе с членом-корреспондентом Академии наук СССР В. П. Солоненко. В непролазных колючих зарослях, а также в дебрях пылящихся в архивах старых геологических отчетов искали они то, что и на открытом месте не разглядит глаз неспециалиста: трещины, рвы, уступы, вызванные именно землетрясениями (не оползнями, не ледниками! — а попробуй, отличи).

И вот на карте проявляются эти шрамы, порой пугающе близко к известным курортам, городам, порой далеко от них. Разрывы от озера Рица до озера Амткел... Мощный разлом на водоразделе Ингури и Хумпрери. Почти в 4 километра длиной, этот разлом — типичная трещина, вызванная мощным землетрясением. До сих пор она не заросла. Раздробленные скалы продолжают и теперь сыпаться в "засасывающие" воронки, в невидимую глазу бездну сейсмической трещины.

Эта и другие такие структуры показали, что несколько сот лет назад здесь шла целая серия мощных толчков, почти равных по энергии Хаитскому землетрясению. Магнитуда — 7,5. Интенсивность — 10 баллов.

Наибольший всплеск сейсмической (и вулканической) активности для всего Средиземноморья (включая Черное море и Кавказ) сейсмологи связывают по времени с эпохой заката античности (I век до нашей эры — V век нашей эры). Случайно ли такое совпадение, неясно. В 63 году до нашей эры чудовищные сотрясения не только разрушили города Боспорского государства (Пантикапей — Керчь, Георгипию — Анапу, Фанагорию — Тамань), но и изуродовали поля, подорвав древнее земледелие. Археологи при раскопках по берегам Черного моря часто встречаются с необъяснимыми разрушениями в раскапываемых зданиях, склепах — разрушениями, вызванными явно не человеческими руками.

Как полагают сейсмологи, некоторые исторические данные указывают и на еще более разрушительные землетрясения на берегах Черного моря, под стать чудовищным южноамериканским катастрофам. Как установлено теперь, огромные куски Черноморского побережья опустились в море за последние 2000 лет. На дне моря — остатки древнегреческого города Диоскурии (у побережья Сухуми), явно опущен в воду берег между Лазаревским и Геленджиком. Но ведь именно такие обширные опускания характерны для недавних катастроф в Чили, для знаменитого затопления водами Карибского моря "города грешников" Порт-Ройяла, что на Ямайке служил пристанищем пиратов.

Итог работы иркутских сейсмогеологов на Кавказе — огромной протяженности изолиния, очерчивающая площадь, где возможны землетрясения силой 9-10 баллов Специалисты убеждены, что на Кавказе нужно искать не места максимальной силы землетрясений — таких мест слишком много, а, наоборот, оазисы, где в силу особых природных условий не может быть землетрясений сильнее 8 баллов.

...Сейсмоинженерные отчеты, давшие такой удобный, но, видимо, неверный "потолок" для силы кавказских землетрясений — 8 баллов, часто опирались, как на доказательство, на сохранность древних храмов и зданий в долинах Кавказа. Но более внимательное исследование этого вопроса установило: строители Грузии с VII века нашей эры при сооружении самых ценных (и сохранившихся) храмов применяли самые настоящие антисейсмические пояса! Кирпичная кладка стягивалась железным каркасом! Ну, а если любимое народом здание все же разрушалось, его обязательно восстанавливали в прежнем виде. В разгар спора с "оптимистами" Солоненко и его группа летели над верховьями Ингури, перебитыми древними разрывами так, что живого места не оставалось. И вдруг посреди хаоса глыб и нагромождений увидели в глубоком ущелье р. Ингури на высоком скальном пике много веков простоявшую и прекрасно сохранившуюся замшелую церковь. Но когда они спустились на землю, все стало на свое место. На поясе арки церкви сохранилась надпись на древнегрузинском языке (XVI в.): "Церковь сию святых Ивлиты и Квирика, которая подверглась разрушению сильным землетрясением, восстановил я, Георгий, сын Антония, чтобы не предалось забвению мое имя. Вспоминайте нас, и бог вас помилует".