Атака глубинными бомбами. Часть I

Обычные частоты волн, используемые в сейсмической разведке, лежат в пределах нескольких сотен герц и не опускаются ниже десятков герц. Соответственно подобрана и чувствительность сейсмоприемников, и диапазон усилителей, и частоты фильтров. Как ни увеличивать мощность заряда, волны такого периода не смогут одолеть значительную протяженность и глубину земных слоев — они затухнут. Для того чтобы перейти к изучению более глубоких горизонтов, необходимо использовать более длиннопериодные, более низкочастотные колебания.

 

042712 2145 12 Атака глубинными бомбами. Часть I

К такому выводу пришел и британский инженер Бранс Уоллесом, создавший во время Второй Мировой Войны одно из самых разрушительных оружий всех времен и народов – сейсмическую бомбу

 

042712 2145 13 Атака глубинными бомбами. Часть I

Июньским утром 1936 года мощный взрыв потряс окрестности гор Коркино на Урале. 1800 тонн взрывчатых веществ было взорвано одновременно, для того чтобы снять земляную подушку, прикрывающую месторождение угля. Но этот взрыв был использован не только горняками. На разных расстояниях и в разных направлениях от пункта взрыва были установлены специальные временные сейсмические станции: сейсмологи ожидали, что волны взрыва окажутся достаточно мощными, для того чтобы дойти до нижней границы земной коры и вернуться обратно. Их ожидания оправдались. Используя несовершенную, порой кустарную технику, молодые ученые Сейсмологического института Академии наук СССР впервые произвели определение мощности земной коры по записям большого взрыва.

 

В те годы сведения о земной коре были очень скудными. В 1909 году югославский ученый А. Мохоровичич заметил, что на сейсмограммах близких землетрясений (а мы еще вернемся позднее к землетрясениям) можно заметить два вступления продольных волн, две волны, из которых одна, более слабая, появлялась лишь на определенном расстоянии от очага землетрясения (ближе ее просто нельзя было заметить на фоне более сильных колебаний), и , ее годограф был прямолинейным. Следовательно, эта волна была головной, образовавшейся на какой-то глубокой границе в недрах земного шара. Мохоровичич установил, что скорость продольных волн глубже этой границы составляет около 8 км/сек, а ее глубина — около 30 км от поверхности Земли. Скорость волн более сильного вступления, названного прямой волной, была много меньше, всего около 6 км/сек. Так был открыт самый верхний слой Земли, существенно отличающийся по свойствам от нижележащих слоев,— земная кора. Граница, отделяющая земную кору от нижележащей оболочки, или мантии Земли, получила название «граница Мохоровичича», или попросту на международном жаргоне сейсмологов — Мохо. Жаль, что многие журналисты, пишущие о нынешних проектах достижения границы Мохо, не дают себе труда понять, о чем, собственно, идет речь, и на все лады склоняют несуществующие и бессмысленные термины «слой Мохо», «проект Мохо» и так далее.

 

Итак, граница Мохо — примерная глубина 30 км, примерная скорость упругих волн ниже нее — 8 км/сек — вот, пожалуй, и все, что знали мы в начале тридцатых годов. Известно было еще и то, что другой сейсмолог, Конрад, также по записям близких землетрясений и тем же методом выделил между земной поверхностью и границей Мохоровичича еще одну, промежуточную, границу, названную границей Конрада. Пользуясь косвенными данными, многие геологи не замедлили прийти к выводу, что земная кора подобна двухслойному пирогу с легкой корочкой сверху. Под чехлом осадочных пород, говорили они, начинается кристаллический фундамент горных пород. Верхний слой его — от осадочных пород до границы Конрада — гранитный. Нижний — от границы Конрада до границы Мохоровичича — базальтовый. Еще ниже, под земной корой, лежит мантия, сложенная гипербазитовыми породами — эклогитами, дунитами, перидотитами или габбро. Эта схема казалась очень ясной и простой, хотя никто не видел и не держал в руках ни гранита с глубины 10 км, ни тем более базальта с глубины 25 км. Дело в том, что скорости упругих волн в граните и базальте, определенные лабораторным способом, довольно хорошо совпадали о теми скоростями, которые наблюдались в природе для «гранитного» слоя — в среднем 5,6 км/сек и для «базальтового»— в среднем 6,3 км/сек. Поэтому и данные коркинского взрыва и такого же мощного тульского взрыва еще в 1948 году учебники сейсмологии укладывали в тесную схему двухслойной земной коры (табл. 1).

 

Таблица 1

   

Граничные скорости, км/сек

Слой 

Номер границы 

коркинский взрыв

тульский взрыв 

Осадочные породы

1 

<5,0 

<5,0 

«Гранитный»

2

3

4

5 

5,3

5,5

5,7

5,8 

5,7

6,2

6,4 

«Базальтовый»

6

7

8 

6,1

7,3

7,8 

6,9 

Мантия

9 

8,0 

 

 

Дальнейшие исследования показали, однако, что дело тут обстоит не так просто: в условиях повышенных температур и давлений привычные скорости упругих волн в горных породах оказывались другими. Работу по изучению слоев земной коры надо было продолжать.

Конечно, мощные взрывы, если они регистрируются достаточным числом сейсмических станций, могут дать важные и подробные сведения о строении земной коры. Беда в том, что такие взрывы очень дороги, и никто не станет производить их специально для того, чтобы определить строение земной коры в каком-нибудь районе.

 

К счастью, оказалось, что в большинстве случаев совсем нет необходимости взрывать сотни тонн тринитротолуола. Работами видного советского геофизика академика С. А. Гамбурцева и его учеников было доказано, что глубинное сейсмическое зондирование земной коры (сокращенно ГСЗ) можно проводить, взрывая сравнительно небольшие заряды, весом не более 200 кг. Если взрывы производятся в воде (это обеспечивает равномерную отдачу энергии во все стороны и дает возможность много раз повторять взрывы в одной точке), а регистрация осуществляется сейсмоприемниками, настроенными на частоту всего в десятки герц, то можно на расстоянии в несколько сотен километров записать волны, отраженные и преломленные на основных границах внутри земной коры.

 

042712 2145 14 Атака глубинными бомбами. Часть I

Рис. 1. Расположение профилей сейсмического зондирования земной коры, пройденных до МГГ (тонкие линии) и во время МГГ (толстые линии)

 

Методы регистрации при этом остаются теми же, что и в сейсмической разведке, только расстояния между отдельными сейсмоприемниками увеличиваются от нескольких десятков до многих сотен метров. Разумеется, несколько видоизменилась и регистрирующая аппаратура.

 

Проникнуть на глубину в десятки километров и пройти не затухнув сотни километров могут лишь волны с частотой от нескольких десятков герц до нескольких герц. Поэтому другими стали частоты сейсмоприемников и фильтры, да и скорость регистрации уменьшилась: теперь одна секунда растягивается на записи всего на один или несколько сантиметров.

 

И вот за последние десять лет многие тысячи километров профилей ГСЗ исчертили поверхность нашей планеты (рис. 1). Особенно значительны были работы, проведенные во время Международного геофизического года (МГГ). Как и представители других отраслей науки о Земле, сейсмологи многих стран перешли от разрозненных, изолированных работ в различных уголках нашей планеты к более планомерному и всестороннему изучению земной коры. И прежде всего, потребовалось решить важный вопрос о работах ГСЗ на океанах: ведь поверхность суши занимает едва треть всей Земли и совершенно ясно, что земная кора под глубокими океанами должна иметь иное строение, чем на континентах.

 

Но если на суше порой бывает трудно найти хорошее место для взрывов (наблюдения вдоль одного из первых удачных сухопутных профилей ГСЗ большой протяженности были в СССР проведены между оз. Балхаш и оз. Иссык-Куль; взрывы в этих озерах позволили построить полную систему встречных годографов на всей трассе), то в океане — положение обратное: взрыв устроить легко в любой точке, а как разместить на водной глади многокилометровую полосу сейсмографов? Сейсмологи США пробовали, например, тянуть за кораблем длинную косу с навешенными приборами, но и ее длина была недостаточной, поэтому морские наблюдения не давали сплошных профилей, а позволяли строить лишь точечный профиль, от одного места наблюдений к другому. Научные сотрудники советской Тихоокеанской комплексной экспедиции пошли по другому пути. Нельзя поставить длинный ряд сейсмоприемников? Что ж, обратим задачу: пусть регистрация ведется в одном или немногих пунктах, а взрывы устроим во многих местах, по длинным профилям. И вот ненужное оружие прошедшей войны — глубинные бомбы — пошли в ход. По часам, по команде, одна за другой падали бомбы в пучину океана, словно атакуя вражеские подводные лодки. Но на этот раз целью этой мирной атаки была земная кора, и пышные столбы подводных взрывов отмечали те места, где открывались тайны земных недр, в сложной геологической зоне на стыке азиатского континента и Тихого океана.

 

Вот одна из сейсмограмм, полученных здесь в период МГГ (рис. 2). Отчетливо видно, как на протяжении десятков километров меняется разность прихода прямой и отраженной от границы Мохо волн: это значит, что здесь очень быстро меняется мощность земной коры — от 25 км под Охотским морем до 8 км под дном Тихого океана. Кстати, о дне океанов. Ведь не так-то просто было определить не только нижнюю границу земной коры — границу Мохоровичича. На океанах и ее верхняя граница — океанское дно — долго была скрыта от людей. И здесь науке опять помогли колебания, на этот раз высокочастотные акустические (звуковые). Современные эхолоты, улавливающие звук, отражаемый от морского дна, определили его глубину вдоль сотен тысяч, миллионов миль, пройденных экспедиционными судами десятков стран. И хотя на дне океана еще остаются «белые пятна» (выше мы говорили, что глубина на многих миллионах квадратных километров морского дна еще ни разу не измерена эхолотом), к 1963 году силами океанологов СССР, США и других стран уже были построены довольно подробные батиметрические карты всех океанов. Что же знаем мы сегодня о земной коре?

 

042712 2145 15 Атака глубинными бомбами. Часть I

Рис. 2. Сейсмограмма глубинного сейсмического зондирования в переходной зоне от континента к океану. Стрелками показаны вступления сейсмических волн: Р° — продольная волна, преломленная на поверхности «гранитного» слоя; РМотр — продольная волна, отраженная от границы Мохоровичича; R — расстояние от пункта взрыва в км, t — время от момента взрыва в сек. Время, прошедшее между вступлениями Р° и РМотр, характеризует мощность земной коры. Справа — отрезок, соответствующий промежутку времени в 1 сек.

 

042712 2145 16 Атака глубинными бомбами. Часть I

Рис. 3. Гипсометрическая кривая, показывающая распределение по площади земного шара участков суши с различной высотой над уровнем моря и участков морей и океанов с различной глубиной

 

На суше ее верхняя часть давно и подробно описана геологами. Дно морей сравнительно хорошо стало известно лишь недавно. Вот интересная диаграмма (рис. 3). Она показывает, какой процент всей земной поверхности занимают пространства с разной высотой над уровнем моря и разной глубиной от поверхности океана. Самые высокие участки земной коры — горные цепи с высочайшей точкой Земли горой Джомолунгма в Гималаях (8880 м
над уровнем моря). В большинстве своем — это сравнительно молодые участки земной поверхности, их возраст не превышает нескольких десятков миллионов лет. А на другом конце кривой — глубочайшие океанические впадины, и среди них — Марианская впадина, в которой максимальная измеренная глубина достигает 11 032 м
ниже уровня океана. Впадины — тоже молоды и тоже, как и горные хребты, расположены в районах, где наиболее сильно проявляется деятельность земных недр. Наибольшие пространства на суше занимают так называемые платформы — это обширные районы сравнительно стабильной земной коры. То же и в океанах — огромные пространства заняты типичным океаническим дном, сравнительно спокойной по рельефу подводной равниной с глубиной около 4—5 км.

 

На диаграмме (рис. 3) видно, что зона резкого перехода от низменностей суши к океаническому дну не лежит вблизи уровня моря, а соответствует глубине в несколько сотен метров. Действительно, подлинная граница океанов и материков — это не береговая линия, а граница так называемого континентального шельфа. Так называются ‘большие пространства океанического мелководья, примыкающие к суше. В самом деле, ведь количество воды в океане прямо не связано со строением земных недр и скорее зависит от теплового состояния земной поверхности.


Найти на unnatural: Атака глубинными бомбами Часть
Автор: admin | 28 Апрель 2012 | 545 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100