Наибольшие разрушения при землетрясениях вызываются колебаниями земной поверхности под воздействием самих ударных волн. Различают четыре типа сейсмических волн, распространяющихся с разной скоростью; каждый из типов имеет свои характерные особенности. Прежде всего следует назвать два типа волн, которые очень быстро распространяются в горных породах. Это — первичные продольные сейсмические волны (Р-волны), отражающие деформации сжатия (так сближаются, например, вагоны поезда при переводе стрелки), и вторичные поперечные сейсмические волны (5-волны), которые связаны с деформациями сдвига (как в закручивающейся скакалке). В большинстве случаев амплитуда обоих типов волн настолько мала, что они могут быть обнаружены только при помощи сейсмографов.
Скорость волн фактически зависит от типа породы, в которой они распространяются; обычно Р-волны перемещаются со скоростью около 7,5 км/с, это в 2 раза быстрее скорости «S-волн. Поэтому расстояние до источника, или фокуса, землетрясения может быть определено по разности во времени приема этих волн сейсмографами. С гораздо более низкой скоростью распространяются так называемые поверхностные волны. Они движутся примерно в 2 раза медленнее, чем S-волны, но отличаются наибольшей амплитудой. Поверхностные волны и вызывают самые сильные разрушения, сотрясая земную поверхность.
Хотя землетрясения часто описывают как мгновенные события, что вполне справедливо в масштабе геохронологической шкалы, они продолжаются в течение измеримого интервала времени. Обычно поверхностные движения не длятся и одной минуты: в 1906 г. в Сан-Франциско землетрясение продолжалось около 40 с. Однако продолжительность великого землетрясения на Аляске в 1964 г. была в 5 раз больше. Затем перечисленные типы волн затухают, а на смену им приходят афтершоки — дополнительные импульсы волнового движения, вызванные дальнейшими подвижками пород в точке первоначального нарушения их целостности или вблизи ее. Афтершоки могут продолжаться в течение многих дней; нередко они бывают достаточно сильными, но иногда настолько слабыми, что определяются только при помощи приборов. В течение суток после землетрясения на Аляске в 1964 г. было зарегистрировано 28 афтершоков, 10 из которых были достаточно ощутимыми. Из-за афтершоков очистительные работы после землетрясения становятся опасными и бесполезными.
Очевидцы землетрясений в своих рассказах обычно приукрашивают и преувеличивают их драматическую природу. В действительности сейсмические волны обычно ощущаются лишь как сильные, интенсивные движения земной поверхности. Тем не менее иногда наблюдаются земные волны в буквальном смысле слова: волны движутся по земле, как по озеру. Некоторые рассказы об этом явлении можно считать вполне достоверными. При калифорнийском землетрясении 1906 г. в отдельных местах отмечались земные волны высотой до 1 м, было зафиксировано также распространение волн еысотой около 30 см и длиной 18 м. Волны гораздо меньшей длины (2–3,5 м) наблюдались при землетрясении в долине Ганга (Индия) в 1934 г. В той же стране ассамское землетрясение 1897 г. вызвало волны, распространявшиеся со скоростью «быстрее ходьбы человека, но медленнее его бега».
Интенсивность землетрясения либо измеряется в баллах, либо выражается его магнитудой. Магнитуда землетрясения обычно измеряется по шкале Рихтера, названной так в честь ее создателя. Рихтер определил магнитуду как число, пропорциональное логарифму амплитуды (выраженной в микрометрах) наиболее крупной волны, зарегистрированной стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра, т. е. от проекции на земную поверхность фокуса (или источника) землетрясения. Магнитуда может изменяться от 1 до 9. Если магнитуда равна, например, 5, то это значит, что энергия данного землетрясения в 10 раз превышает энергию, высвободившуюся при землетрясении, имеющем магнитуду 4.
Сила землетрясения в баллах отражает качественную меру его воздействия на любую конкретную точку. Она регистрируется по видоизмененной шкале Меркалли, деления которой основаны на оценке наблюдаемых движений тех или иных предметов и степени разрушения. Баллы отмечаются цифрами от I до XII (цифры римские, чтобы не было путаницы с магнитудой)[1]. С удалением от эпицентра сила землетрясения уменьшается. Сила VII баллов будет характерна для участка, прилегающего к эпицентру землетрясения, имеющего магнитуду 5. Такое землетрясение может повлечь за собой сильные разрушения зданий, но правильно сконструированные антисейсмические постройки должны выдержать эти толчки. Крупными считаются землетрясения, магнитуды которых равны 5–6 и более; обширные разрушения соответствуют IX баллам. Самые сильные землетрясения, как, например, землетрясение 1906 г. в Сан-Франциско, магнитуда которого составляла 8,3, вызывают почти полные разрушения и оцениваются в XI–XII баллов.