Под покровом мантии

Когда в первый раз охотник дал мне острогу, чтобы я подцепил ею уже убитую рыбу, лежавшую на глубине примерно полутора метров от поверхности воды, я, наверное, раз тридцать ударял острогой, прежде чем попал в цель. Не только от неумения. Просто я не учел законов преломления света. В охотничьем азарте я забыл простой закон физики: луч, переходя из одной среды в другую, преломляется.

Вот точно так же происходит преломление и отражение в Земле сейсмических волн, тех сигналов, которые мы посылаем сверху внутрь Земли. Как посылаются эти волны?

И в памяти возникает картина. В годы войны я поехал посмотреть на разведку месторождения алмазов в бассейне реки Чусовой. В числе разведчиков были не только геологи, но и геофизики. Меня поразила тогда одна бригада. Инженер, а с ним около десятка босоногих мальчишек примерно пятого-шестого класса. Я спросил геофизика: «Что это, экскурсия?» — «Нет, — говорит, — это мои рабочие. Сейчас война, взрослых рабочих не найдешь».

Мальчишки по очереди несли на себе огромную кувалду.

«А это зачем?» — спросил я.

«Видите ли, — как бы оправдываясь, говорил геофизик. — Время военное; нет взрывчатки. А нам надо посылать сигналы вглубь, чтобы отбить границы россыпей по преломленным и отраженным колебаниям…»

Я пристроился к этой весьма необычной бригаде и отправился с ними на разведку алмазов.

Когда подошли к разведочной линии, то на одну из точек поставили самого крепкого паренька с кувалдой в руках. А вблизи этого места через определенные участки были зарыты так называемые сейсмоприемники — аппараты, регистрирующие все содрогания Земли. По команде геофизика кувалда паренька «сработала»: раздался глухой удар. От того места, куда ударила кувалда, во все стороны пошли сейсмические волны, колебания почвы. Эти волны прошли алмазоносную россыпь и вышли в коренные породы, подстилающие россыпь. Часть волн ушла дальше, постепенно затухая, а некоторые из них, отразившись от ложа россыпи, возвратились и были зафиксированы сейсмоприемниками. Отметили и время, которое потребовалось сейсмическим лучам на то, чтобы пройти всю россыпь. При расшифровке сейсмограммы можно было сказать, на сколько метров протянулась эта россыпь, а дальше по среднему содержанию в ней алмазов нетрудно хотя бы примерно рассчитать, сколько на всей площади содержится драгоценных камней. Такими сверхпростыми средствами делалось сложное дело. Я — в который раз уже — подивился изобретательности человеческого ума. Но это происходило в годы войны, когда не было ни рабочих, ни взрывчатки. А как же работают геофизики в нормальных условиях?

В 1958 году горняки, работавшие на железном руднике в окрестностях города Покровска-Уральского, решили, наконец, устранить постоянно висевшую над ними опасность. Над рудником протекала речка Колонга, и вода все время просачивалась в шахты. Работать в «мокром забое» было трудно. Не помогали даже специальные непромокаемые костюмы. И горняки предложили отвести воды Колонги, проложить для нее новое русло и тем самым «осушить» забой.

Расчеты показали, что для этой цели нужно заложить целую систему шурфов, заполнить их взрывчаткой и взорвать породу на выброс.

Такой силы взрыв до той поры еще ни разу не производился в нашей стране. Вполне естественно, что в Покровске-Уральском собрались все, кто интересовался таким необычным явлением, и прежде всего, конечно, геофизики. Но по законам охраны безопасности труда все место взрыва было оцеплено. В поезде, в котором я ехал, пассажиров было, пожалуй, не больше, чем милиционеров. Их откомандировали из Свердловска и его окрестностей в Покровск-Уральский для того, чтобы оцепить зону огня.

Нам, любопытствующим и специалистам, отвели холм примерно в трех километрах от места взрыва. По расчетам горняков и специалистов техники безопасности взрывов, обломки сюда не должны были долетать. Кинооператоры суетились возле своей аппаратуры. Мы приготовили фотоаппараты. У кинооператоров мы проконсультировались, какую ставить выдержку, какую диафрагму. Корреспондент свердловской газеты «Уральский рабочий» заметно волновался. И наконец, чтобы лучше рассмотреть события, влез на дерево.

И вот завыла предупредительная сирена. Мы знали, что вот-вот будет дана команда. Взрыв был намечен на 25 марта, на 14 часов. Наконец взлетели в воздух предупредительные ракеты. Руководитель работ тут же дал команду «Огонь!» — и грянуло…

Если посмотреть на взрыв через «лупу времени» — заснять события с помощью среднескоростной киносъемочной камеры, дающей тысячу кадров в секунду, то можно увидеть его последовательные стадии. Взрыв был растянут на 170 миллисекунд. Это так называемое короткозамедленное взрывание смягчило толчки, и в поселке все здания уцелели.

В первую же миллисекунду произошел запал взрывчатки в том шурфе, где установили боевик. Этот шурф был соединен детонирующим шнуром с остальными зарядами и взорвал их. Для нас, наблюдателей, все заряды слились в один толчок, яркую вспышку и оглушительной силы удар. От толчка мы пошатнулись, но тут же все вместе исторгли возглас восхищения. В небо на 300–400 метров взметнулся купол дыма, огня и осколков породы. Купол поднимался все выше и выше. В середине его вырос огромный дымовой столб от наиболее крупного заряда в 152 тонны взрывчатки. Медленно масса дыма и пыли стала расплываться, терять куполовидные очертания. Слабый ветер понес ее на поселок.

За взрывом наблюдали не только человеческие глаза и кинофотообъективы. Специальные сейсмические станции, расположенные далеко от зоны взрыва, были начеку.

Каждое искусственное землетрясение-взрыв интересно тем, что можно, расставив должным образом сейсмические станции, получить характеристику горных пород там, где это необходимо. Взрыв в Покровске-Уральском давал нам возможность осветить геологическое строение тех участков Урала, которые еще недостаточно изучены. Это был сигнал в неизведанное.

Дело в том, что волны, идущие от очага взрыва или центра землетрясения, проходят с разной скоростью по различным породам. Так как волны на своем пути неоднократно преломляются и отражаются, то к пункту наблюдений они приходят в разные сроки. Этой особенностью и воспользовались геофизики для определения типа горных пород, по которым проходила волна, их мощности и свойств.

По радиосигналу, переданному с командного пункта, включились записывающие системы сейсмоприемников. До Свердловска первые волны шли около минуты, а потом в течение полутора-двух минут их «догоняли» другие преломленные и отраженные волны различной силы. Восемь специальных сейсмических станций были расставлены в различных пунктах Урала, Предуралья и Зауралья. Кроме того, все сейсмостанции Советского Союза принимали сигналы из Покровска-Уральского.

Больше часа мы ждали, когда траншея проветрится от газов и ее осмотрит служба техники безопасности: ведь могли остаться невзорвавшиеся заряды. Наконец по команде «отбой» все устремились к месту взрыва, чтобы осмотреть результаты. Они были немалыми. В радиусе около 80 метров от каждого шурфа лес оголило и повалило. На снегу лежали крупные каменные глыбы. Некоторые из них весили сотни тонн. Это были обломки крепких скальных пород, порфиритов, древних застывших лав. 350–400 миллионов лет мирно пролежали в земле эти лавы, включающие «вулканические бомбы». И вот бомбы снова поднялись в воздух и веером разметались вокруг зоны взрыва.

Свыше 700 тысяч кубических метров породы было поднято ввысь и отброшено на большое расстояние. Образовалась траншея 1100 метров длиной, до 33 метров глубиной и до 120 метров шириной. По этой траншее потекли воды речки Колонги, после того как она была перегорожена плотиной.

После взрыва у ученых началась кропотливая работа: надо было собрать все записи сейсмостанций и вдумчиво обработать их. Покровск-Уральский и знаменитый Коркинский взрыв позволили установить на Урале толщину земной коры. Она оказалась равной 38 километрам и состояла из четырех слоев: в 10, 7, 12 и 9 километров. Так сигналы в неизвестное, неоднократно преломленные и отраженные, еще раз помогли нам разгадать некоторые тайны строения земной коры. Из наблюдений за всеми содроганиями Земли, естественными и искусственными, понемногу вырисовывается общая картина строения той части нашей планеты, которую мы называем земной корой.