Можно вообразить себе тот ужас, который испытывают люди, пережившие сильное землетрясение. Говорят, что в природе нет более грозного, более страшного явления, чем то, когда земля сотрясается и колеблется под ногами.
От бури, от урагана, от ливней человек ищет спасения под надежным кровом своего дома. От пожаров или обвалов люди выскакивают из дома и чувствуют себя в безопасности, когда очутятся в открытом месте. Но при землетрясении страшно и дома и вне дома. Когда дрожат и трескаются стены, обваливается штукатурка, трещат и ломаются балки, звенят и лопаются стекла, человек в страхе выбегает на улицу. Но земля, эта твердая почва, которую все привыкли считать неподвижной, теперь колеблется под ногами людей, подбрасывает их вверх, валит с ног. Не на что опереться, и пропадает всякая уверенность, что на земле есть что-нибудь прочное и устойчивое. Немудрено, что некоторые люди при этом сходят с ума от ужаса.
Великий немецкий ученый А. Гумбольдт когда-то так писал о землетрясениях: «Первое землетрясение, которое я пережил, оставило во мне глубокое и своеобразное впечатление. В противоположность воде, мы привыкли считать незыблемой почву, на которой стоим. Все чувства утверждают эту веру. И когда вдруг заколеблется почва, перед нами неожиданно выступают таинственные, неведомые силы природы, движущие землю. Одно мгновение разбивает иллюзию всей прежней жизни. Мы не верим более в спокойствие природы, чувствуем себя перенесенными в область разрушающих сил, не доверяем более почве, на которой стоим».
Понятно, что еще в далекие от нас времена люди пытались объяснить это грозное явленье природы. Первобытные народы, не умевшие иногда отличить сказку от действительности, воображали себе, что земля наша покоится на исполинских китах или черепахах и, когда животные эти движутся, земля сотрясается. Но и в те отдаленные времена находились люди, которые старались узнать настоящие причины землетрясений. Философы и ученые древней Греции и древнего Рима давали уже довольно правдоподобные объяснения землетрясений, хотя они приходили к своим мнениям только путем догадок и не могли объяснить их научно. Одни из них говорили, что землетрясения возникают от обвалов, происходящих в подземных пустотах. Другие объясняли их действием подземного огня, т. е. вулканической силой.
Как мы увидим дальше, их мнения заключали в себе долю правды; действительно, и теперь еще некоторые землетрясения объясняются вулканической силой или подземными обвалами. Но требовалась большая и продолжительная работа ученых, чтобы дать точные объяснения, отчего происходят землетрясения.
Посмотрим, как выясняет причины землетрясений современная наука.
Когда-то, миллионы лет назад, земной шар представлял собой, подобно солнцу, газообразную раскаленную массу. Эта масса постепенно охлаждалась и перешла в огненножидкое состояние. По мере своего охлаждения земной шар сжимался и уменьшался в объеме. Охлаждение происходило снаружи, и на поверхности шара постепенно образовалась плотная кора, под которой продолжала бушевать огненножидкая масса, или, как ее называют, магма. Составляющие земную кору кристаллические горные породы, образовавшиеся при застывании магмы, носят название магматических глубинных горных пород, так как они застыли в глубине земной коры; таковы — гранит, сиенит и др. Продолжавшая бушевать под земной корой огненножидкая магма иногда прорывала затвердевшую земную кору, выливалась наружу и здесь застывала, образуя уже так называемые изверженные магматические горные породы, например базальт, вулканическое стекло и др. Их называют также вулканическими породами.
Воздух, окружавший земной шар, был при его остывании насыщен водяными парами. Когда земля стала охлаждаться, пары эти стали изливаться на ее поверхность грандиозными ливнями. Вода залила все углубления и образовала первые моря и реки. Реки и морские волны, размывая берега, разрушали слагающие их горные породы и, измельчая обломки их в песок и глину, уносили в море. Частицы песка и глины осаждались на морском дне правильными слоями. Этих слоев накоплялось все больше и больше. Верхние слои давили на нижележащие. Благодаря этому давлению, а также давлению лежащей над ними морской воды, частицы песка и глины слеживались, уплотнялись между собой, а различные растворенные в морской воде соли сцементировали их в плотные песчаники, глинистые сланцы. Так образовались так называемые слоистые осадочные горные породы.
В самом же море со временем появились крошечные живые существа, снабженные известковой раковинкой. Когда эти животные умирали, раковинки их падали вниз и, откладываясь на дне также слоями, образовывали пласты мела или известняка (так называемые осадочные породы органического происхождения).
Все эти составляющие земные пласты горные породы, с одной стороны, изверженные изнутри и застывшие на поверхности, а с другой стороны, осадившиеся на морском дне, и образовали твердую земную кору. Пласты горных пород не всегда лежат правильно и ровно один над другим. Напротив, по большей части они бывают искривлены, образуют складки, приподнимаются кверху то наклонно, то совсем вертикально. Часто между ними образуются разрывы и трещины, и все это происходит от действия тех самых скрытых сил, которые вызывают и землетрясения.
Познакомимся же с этими внутренними скрытыми силами земли.
Земная кора составляет сравнительно тонкую оболочку на поверхности земного шара. Расстояние от центра земного шара до его поверхности, т. е. земной радиус, составляет приблизительно 6 тыс. километров. Между тем толщина земной коры достигает не более как 100—120 километров. Что же находится дальше, за этой тонкой твердой оболочкой? Никто этого в точности не знает. Мы никогда не сможем заглянуть своими глазами во внутренние глубины земли. Но современная наука на основании многих данных заключает, что за тонкой земной корой находится сначала расплавленная огненножидкая магма, а за ней — снова твердое ядро, состоящее из самых тяжелых металлов.
Возможно, что эта расплавленная огненножидкая масса образует сплошной пояс вокруг внутреннего ядра. Но, может быть, она представляет только отдельные гнезда. Во всяком случае она существует и теперь, что доказывается тем, что она иногда изливается из так называемых огнедышащих гор, или вулканов. Эта огненная масса продолжает постепенно охлаждаться и вследствие этого все уменьшается в своем объеме. Поверхностные же пласты, одевающие землю, в значительной мере уже остывшие и отчасти уже отвердевшие, должны приспособляться к изменяющемуся объему и сокращающейся поверхности внутренней массы, на которой они лежат. Становясь несоразмерно большой по отношению к внутренней массе, земная кора должна также сокращаться и уменьшать свою поверхность.
Это достигается двумя способами. В одних местах земная кора точно коробится, изгибается и образует складки. Эти складки и представляют горы. В других местах от напряжения земная кора разрывается, образуя трещины. Образование трещин часто сопровождается перемещением по ним земных пластов. Если земные пласты в одном боку трещины опустятся вниз, т. е. в вертикальном направлении, то образуется сброс. Если же они не опустятся вниз, а сдвинутся в сторону, т. е. перемещение пластов произойдет в горизонтальном направлении, то образуется сдвиг.
Во всех этих случаях, — образуется ли складка, сдвиг или сброс, — громадные массы земной коры, лежащие глубоко под почвой, перемещаются, движутся и колеблются. А это вызывает колебания и сотрясения и поверхностной почвы. Большая часть землетрясений происходит именно от таких перемещений внутренних частей земной коры, которые отдаются на поверхности. Недаром землетрясения так часты в местностях, расположенных около складчатых гор, под которыми внутри земли продолжают совершаться грандиозные перевороты, передвижения целых громадных пластов.
Такие передвижения внутренних подземных пластов могут происходить медленно и вызывать на поверхности только легкие, даже незаметные колебания. Если же под землей происходит резкий переворот, разрыв пласта, сдвиг или сброс, тогда и на поверхности ощущается сильное колебание, происходит настоящее землетрясение. И если на этом месте земного шара находятся селения или города, они могут быть разрушены до основания.
Так как внутреннее строение земной коры геологи называют тектоникой, то и такие землетрясения, происходящие от передвижений внутренних пластов земли, принято называть тектоническими.
Кроме тектонических бывают также землетрясения вулканические и провальные. Посмотрим, чем они отличаются от землетрясений тектонического характера.
Вулканические землетрясения происходят там, где поблизости имеются вулканы. Мы уже знаем, что за наружной твердой земной корой находится расплавленная огненножидкая магма. Мы знаем также, что в земных пластах имеются глубокие трещины и разрывы. Края разрыва, как мы видели, или надвигаются один на другой, или же один край опускается ниже другого. При этом самый нижний слой земной коры, опускаясь еще ниже, вдается в магму и давит на нее. Это давление заставляет магму подниматься кверху. Если при этом магма находит себе выход наружу через глубокую подземную трещину, то она изливается на поверхность.
Эту излившуюся наружу огненножидкую массу называют лавой. Лава остывает снаружи и вместе с другими продуктами извержения образует коническую гору, или так называемый вулкан. Из отверстия или жерла этого вулкана по временам снова происходят излияния лавы. Вместе с нею извергаются водяные пары и различные газы, а иногда вылетают камни и пепел. Это и составляет извержение вулкана.
Иногда раскаленная магма не может найти себе выхода через отверстие вулкана. Она давит, старается пробить себе путь в прочной застывшей в жерле вулкана каменной породе и производит подземные удары. Эти удары доходят до земной поверхности и сотрясают ее. Так происходит землетрясение, которое называют вулканическим. Часто оно происходит перед извержением вулкана, когда расплавленная магма не может еще прорваться наружу. Иногда же землетрясение бывает во время самого извержения вулкана.
Вулканические землетрясения бывают иногда очень сильны и разрушительны, но обыкновенно они не распространяются на большое пространство. Как показали наблюдения, вызываемые ими колебания земли ощущаются не далее, как на 30—50 км от главного пункта землетрясения.
В 1883 году произошло землетрясение у берегов Италии, на острове Исхии, против Неаполя. Здесь, у склона вулкана Ипомео, был расположен курортный город Казамичиола. Вулкан Ипомео давно уже не действовал, но в окрестностях города находились так называемые фумаролы, т. е. отдушины, из которых по временам выбрасывались водяные пары и горючие газы. И вот 18 июля 1883 года здесь произошло землетрясение, которое в несколько секунд совершенно уничтожило город Казамичиолу. Землетрясение это было ясно вулканического характера и отличалось большой силой. Однако оно не ощущалось даже на противоположном недалеком берегу Италии.
Провальные землетрясения бывают там, где подземная вода часто размывает легко растворимые породы, например, известняк, гипс и каменную соль. Так образуются под землей громадные пустоты, или пещеры. Пласты земли, нависшие над этими пещерами и образующие их свод, долго находятся в напряженном состоянии и, наконец, обрушиваются под давлением других, вышележащих пластов. Обвал производит сильное сотрясение под землей, которое передается наверх и вызывает колебания поверхностной почвы. Такое землетрясение называют провальным, так как оно происходит от подземного провала.
Весною 1933 года подобного рода небольшое землетрясение ощущалось на нашем Севере в районе Шенкурска (город Северного края на реке Bare, притоке Северной Двины). Это столь редкое на Крайнем Севере явление объясняется специалистами таким образом. В окрестностях Шенкурска залегают пласты гипса и известняка. Эти породы, растворяясь, образуют гигантские подземные пещеры. Землетрясение явилось следствием огромного обвала, происшедшего в этих пещерах в недрах земли. Сохранились сведения, что такого же рода небольшое землетрясение было в Шенкурске и в 1812 году.
Подобные провальные землетрясения обыкновенно не отличаются большой силой и, подобно вулканическим землетрясениям, не распространяются далеко, а ощущаются только в местах, расположенных поблизости от провала.
Напротив, тектонические землетрясения часто захватывают очень большое пространство. Это мы можем видеть на примере крымского землетрясения в сентябре 1927 года, которое, как мы указывали выше, чувствовалось даже в таких отдаленных друг от друга местах, как Киев, Харьков, Новороссийск и Сухум.
Так объясняет наука главные причины землетрясений. Но наука не ограничивается этим. Она изучает все отдельные землетрясения и те явления, которые их сопровождают.
Сопоставляя между собой то, что известно о том или другом землетрясении, наука узнает их законы и ищет способы борьбы с ними и старается ослабить причиняемое ими зло. Познакомимся и мы с несколькими выдающимися землетрясениями и посмотрим, при каких условиях происходило каждое из них, чем похожи и чем отличаются они одно от другого и какие выводы можно сделать из сравнения их между собой.