3.3.1 Землетрясения

Распространение и история

Землетрясения захватывают большие территории и характеризуются: разрушением зданий и сооружений, под обломки которых попадают люди; возникновением массовых пожаров и производственных аварий; затоплением населенных пунктов и целых районов; отравлением газами при вулканических извержениях; поражением людей и разрушением зданий обломками вулканических горных пород; поражением людей и возникновением ячеек пожаров в населенных пунктах от вулканической лавы; провалом населенных пунктов при обвальных землетрясениях; разрушением и смывом населенных пунктов волнами цунами; отрицательным психологическим воздействием.

Наиболее разрушительные землетрясения

Последствия катастрофического землетрясения в Сан-Франциско, США, в 1906 году

Люди осматривают руины после цунами, которое возникло в результате подводного землетрясения

Последствия землетрясения в Японии — произошёл разлом дороги

Великое китайское землетрясение

Великое лиссабонское землетрясение с магнитудой в 8,7 произошло 1 ноября 1755 года, в 9.20 утра. Оно превратило в руины Лиссабон — столицу Португалии, и стало одним из самых разрушительных и смертоносных землетрясений в истории, унеся жизни около 90 тысяч человек за 6 минут. За подземными толчками последовали пожар и цунами, причинившее особенно много бед в силу прибрежного расположения Лиссабона. Землетрясение обострило политические противоречия в Португалии и, фактически, положило начало заката Португалии как колониальной империи. Событие широко обсуждалось европейскими философами эпохи Просвещения и способствовало дальнейшему развитию концепций теодицеи.

Ассамское землетрясение (1897)

Великое землетрясение Канто́ (яп. Канто: дайсинсай) — сильное землетрясение (магнитуда 8,3), 1 сентября 1923 года произошедшее в Японии. Название получило по региону Канто, которому был нанесён наибольший ущерб. На Западе его именуют также Токийским или Йокогамским, поскольку оно практически полностью разрушило Токио и Йокогаму. Землетрясение стало причиной гибели нескольких сотен тысяч человек и причинило значительный материальный ущерб. Землетрясение началось 1 сентября 1923 года, после полудня. Эпицентр его располагался в 90 км к юго-западу от Токио, на морском дне, возле острова Осима в заливе Сагами. Всего за двое суток произошло 356 подземных толчков, из которых первые были наиболее сильными. В заливе Сагами из-за изменения положения морского дна поднялись 12-метровые волны цунами, которые опустошили прибрежные поселения. По масштабу разрушений и количеству пострадавших это землетрясение является самым разрушительным за всю историю Японии (но не самым сильным, так, землетрясение 2011 года более мощное, но вызвало менее масштабные последствия).

Крымское землетрясение 1927 года

Крымское землетрясение 1927 года — землетрясение на Крымском полуострове, произошедшее 26 июня 1927 года. Несмотря на то, что землетрясения происходили в Крыму ещё с древнейших времен, самые известные и самые разрушительные землетрясения случились в 1927 году. Первое из них произошло днем 26 июня. Сила землетрясения 26 июня составила на Южном берегу 6 баллов. Оно не вызвало сколько-нибудь серьёзных разрушений и жертв, однако в результате возникшей в некоторых местах паники не обошлось без пострадавших. Очаговая область землетрясения располагалась под дном моря, к югу от поселков Форос и Мшатка и, вероятно, вытягивалась поперек берега. Уже во время самого землетрясения рыбаки, находившиеся 26 июня 1927 г. в 13:21 в море, отметили необычное волнение: при совершенно тихой и ясной погоде на воде образовалась мелкая зыбь и море как бы кипело. До землетрясения оно оставалось совершенно тихим и спокойным, а во время толчков послышался сильный шум.

Ашхабадское землетрясение — разрушительное землетрясение, произошедшее 6 октября 1948 года в 02:17 по местному времени вблизи города Ашхабада магнитудой 7,3 по шкале Рихтера. Его очаг располагался на глубине в 18 км, практически прямо под городом. В эпицентре интенсивность сотрясений доходила до IX—X баллов по шкале MSK-64. Ашхабад был полностью разрушен, погибло около 35 тысяч человек. Помимо Ашхабада пострадало большое количество населенных пунктов в близлежащих районах, в Ашхабадском — 89 и Гекдепинском — 55, а также соседнем Иране. С 1995 года дата 6 октября узаконена в Туркменистане как День поминовения.

Великое Чилийское землетрясение

Великое Чилийское Землетрясение (иногда — Вальдивское Землетрясение, исп. Terremoto de Valdivia) — сильнейшее землетрясение в истории наблюдения, моментная магнитуда — по разным оценкам от 9,3 до 9,5, произошло 22 мая 1960 года в 19:11 UTC в Чили. Эпицентр располагался возле города Вальдивия () в 435 километрах южнее от Сантьяго. Волны возникшего цунами достигали высоты 10 метров и нанесли значительный ущерб городу Хило на Гавайях примерно в 10 тыс. километрах от эпицентра, остатки цунами достигли даже берегов Японии. Количество жертв составило около 6 тыс. человек, причём основная часть людей погибла от цунами.

Великое Аляскинское землетрясение

Великое Аляскинское землетрясение — сильнейшее землетрясение в истории США и второе, после Вальдивского, в истории наблюдений, его моментная магнитуда составила 9,1-9,2. Землетрясение произошло 27 марта 1964 года в 17:36 по местному времени (UTC-9). Событие пришлось на Страстную пятницу и в США известно как Good Friday Earthquake. Гипоцентр находился в Колледж-фьорде, северной части Аляскинского залива на глубине более 20 км на стыке Тихоокеанской и Северо-Американской плит. Великое Аляскинское землетрясение повлекло разрушения в населённых пунктах Аляски, из крупных городов наиболее пострадал Анкоридж, находившийся в 120 км западнее эпицентра.

Ташкентское землетрясение — катастрофическое землетрясение (магнитуда 5,2), произошедшее 26 апреля 1966 года в 5 часов 23 минуты в Ташкенте. При относительно небольшой магнитуде (М=5,2), благодаря небольшой глубине (от 3 до 8 км) залегания очага, оно вызвало 8—9-балльные (по 12-балльной шкале MSK-64) сотрясения земной поверхности и существенные повреждения строительных объектов в центре города. Зона максимальных разрушений составляла около десяти квадратных километров. На окраинах же столицы сейсмический эффект едва достигал 6 баллов. Сильные колебания почвы с частотой 2—3 Гц продолжались 10—12 секунд. Относительно небольшое число пострадавших (8 погибших и несколько сот травмированных) в городе с миллионным населением обязано преобладанию вертикальных (а не горизонтальных) сейсмических колебаний, что предотвратило полный обвал даже ветхих глинобитных домов. Анализ причин травм показал, что в 10 % случаев они были получены от обрушений стен и крыш, 35 % — от падающих конструктивных частей зданий и сооружений (штукатурка, гипсовая лепка, кирпичи и т. п.) и предметов домашнего обихода. В 55 % причинами травм было неосознанное поведение самих пострадавших, обусловленное паническим состоянием и страхом (выпрыгивание из верхних этажей, ушибы о различные предметы и тому подобное). Однако впоследствии количество смертельных случаев умножилось в результате сердечных приступов в период возникновения даже незначительных повторных толчков. Ташкент — является столицей страны, находящиеся в Центральной Азии — Узбекистан.

Землетрясение в Таншане (кит. ) — природная катастрофа, произошедшая в китайском городе Таншане (провинция Хэбэй) 28 июля 1976 года. Землетрясение магнитудой 7,8 считается крупнейшей природной катастрофой XX века. По официальным данным властей КНР, количество погибших составляло 242 419 человек. В 3:42 по местному времени город был разрушен сильным землетрясением, гипоцентр которого находился на глубине 22 км. Разрушения имели место также и в Тяньцзине и в Пекине, расположенном всего в 140 км к западу. Вследствие землетрясения около 5,3 миллионов домов оказались разрушенными или повреждёнными настолько, что в них невозможно было жить. Несколько повторных толчков, сильнейший из которых имел магнитуду 7,1, привели к ещё бо́льшим жертвам.

Землетрясение в Кобе (яп. ) — одно из крупнейших землетрясений в истории Японии. Землетрясение произошло утром во вторник 17 января 1995 года в 05:46 местного времени. Магнитуда составила 7,3 по шкале Рихтера. По подсчётам, во время землетрясения погибло 6 434 человек. Последствия стихии: разрушение 200000 зданий, 1 км скоростного шоссе Хансин, уничтожение 120 из 150 причалов в порту Кобе, нарушения электроснабжения города. Жители боялись вернуться домой из-за подземных толчков, которые продолжались несколько дней. Ущерб составил примерно десять триллионов иен или 102,5 млрд долларов США, или 2,5 % от ВВП Японии в то время.

Подводное землетрясение в Индийском океане

Подводное землетрясение в Индийском океане, произошедшее 26 декабря 2004 года в 00:58:53 UTC (07:58:53 по местному времени), вызвало цунами, которое было признано самым смертоносным стихийным бедствием в современной истории. Магнитуда землетрясения составила, по разным оценкам, от 9,1 до 9,3. Это третье по силе землетрясение за всю историю наблюдения.

Эпицентр землетрясения находился в Индийском океане, к северу от острова Симёлуэ, расположенного возле северо-западного берега острова Суматры (Индонезия). Цунами достигло берегов Индонезии, Шри-Ланки, юга Индии, Таиланда и других стран. Высота волн превышала 15 метров. Цунами привело к огромным разрушениям и огромному количеству погибших людей, даже в Порт-Элизабет, в ЮАР, в 6900 км от эпицентра.

В Японии (2011)

происходят вследствие резких перемещений магматического расплава в недрах Земли или в результате возникновения разрывов под влиянием этих перемещений.

Ежегодно на земном шаре регистрируется
более 100 000 землетрясений. Большинство
из них мы вообще не ощущаем, некоторые
отзываются лишь дребезжанием посуды в
шкафах и раскачиванием люстр, зато
другие, к счастью гораздо более редкие,
в мгновение ока превращают города в
груды дымящихся обломков. Землетрясение-это
бедствие, катастрофа, поэтому огромные
усилия затрачиваются на предсказания
возможных сейсмических толчков, на
выделение сейсмоопасных районов, на
мероприятия, призванные сделать
промышленные и гражданские здания
сейсмостойкими, что ведет к большим
дополнительным затратам в строительстве.

ОЧАГ, СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ, МАГНИТУДА И
ЭНЕРГИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Любое землетрясение-это тектонические
деформации земной коры или верхней
мантии, происходящие вследствие того,
что накопившиеся напряжения в какой-то
момент превысили прочность горных пород
в данном месте. Разрядка этих напряжений
и вызывает сейсмические колебания в
виде волн, которые, достигнув земной
поверхности, производят разрушения.
Описывая землетрясения, пользуются
некоторыми терминами, которые необходимо
знать.

Гипоцентр
или очаг – определенный
объем горных пород, внутри которого
осуществляются неупругие деформации
и происходят разрушения пород. Понятие
очага, или гипоцентра не является
строгим, но важно подчеркнуть, что это
не точка, а некоторое пространство,
объем, формы и размеры которого могут
быть самыми различными.

Эпицентр-проекция гипоцентра на
земную поверхность, поэтому следует
иметь в виду, что нередко карты
распределения эпицентров создают не
совсем правильную картину связи
землетрясений с поверхностной
геологической структурой, особенно в
случае наклонных разрывов типа надвигов
с гипоцентром на большой глубине. Это
обстоятельство подчеркивается для
соблюдения осторожности при интерпретации
землетрясений от особенностей
геологического строения региона.

Интенсивность – это
внешний эффект землетрясения на
поверхности Земли, который выражается
в определенном смещении почвы, частиц
горных пород, степени разрушения зданий,
появлении трещин на поверхности и т.д.
В настоящее время в России используется
шкала интенсивности землетрясений
«MSK-64», названная так по заглавным
буквам фамилий авторов.

Шкала удобна, ею легко
пользоваться, а интенсивность землетрясений
измеряется в баллах от 1 до 12. По этой
шкале Кеминское землетрясение в 1911 г.
на Тянь-Шане оценивалось в 11-12 баллов,
Ашхабадское 1948 г. – в 10, Спитакское 1988
г. – в 7-10.

Изосейсты-линии,
соединяющие точки (пункты на местности),
в которых землетрясение проявилось с
одинаковой интенсивностью. Плейстосейстовая
область-место на
поверхности Земли, располагающееся
непосредственно над гипоцентром, или
очагом землетрясения, т.е. это как бы
проекция очага на поверхность. Естественно,
что интенсивность землетрясения
уменьшается в сторону от плейстосейстовой
области, однако это уменьшение зависит
от многих факторов: формы и глубины
очага, геологической структуры, состава
и степени метаморфизма горных пород,
уровня залегания грунтовых вод и т.д.
Поэтому изосейсты на поверхности могут
иметь самые причудливые очертания, а
отнюдь не правильные круги.

Магнитуда (М) – логарифм
отношения максимального смещения частиц
грунта (в микрометрах) А1
при данном конкретном землетрясении к
некоторому эталонному очень слабому
смещению грунта A2:

Магнитуда-это безразмерная величина,
и она была предложена в 1935 г. американским
геофизиком Ч. Рихтером. Шкала, созданная
им, широко используется в сейсмологии
и изменяется от 0 до 8,8 при самых сильных
катастрофических землетрясениях.
Магнитуда отличается от интенсивности.
Так, например, Ташкентское землетрясение
1966 г. было силой в 8 баллов, М-5,3; Ашхабадское
1948 г.-10 баллов, М-7,3.

Энергия (Е)землетрясений – это та
величина потенциальной энергии, которая
освобождается в виде кинетической после
разрядки напряжения в очаге и, достигая
поверхности Земли, вызывает ее колебания.
Распространяется энергия в виде упругих
сейсмических волн. Энергия землетрясения
вычисляется в джоулях.

Часть выделившейся энергии, помимо
формирования сейсмических волн,
расходуется на преодоление сил трения
в очаге, на пластические деформации,
наконец, на выделение тепла, которое
может быть весьма значительным.

Глубиной очага землетрясений(h)
называется расстояние от поверхности
Земли по нормали до гипоцентра, или
очага.

Глубины очагов землетрясений
могут быть очень разными – от первых
километров до 600-700 км в сейсмофокальных
зонах Беньофа. Однако подавляющее
количество землетрясений (около 90 %)
приурочено к интервалу до 100-200 км.

Механизм возникновения
землетрясений, т.е. механизм возникновения
очага, весьма сложен и трактуется
неоднозначно. В настоящее время считается
установленным, что основные параметры
землетрясения, его магнитуда и энергия
зависят от размеров очага, а не от
накопившихся напряжений и деформаций.
Была выдвинута идея «вспарывания»
тектонического (сейсмического) разрыва.
В каком-то месте этого разрыва происходит
накапливание напряжений. Когда они
превышают предел прочности горных пород
в данном месте, разрыв «взрезается»,
«вспарывается» и распространяется
на определенную длину с большой скоростью,
достигающей 3 — 4 км/с. Именно с такими
скоростями происходит разрушение пород
в очаге землетрясений.

ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ И
ТЕКТОНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Распространение современных землетрясений
на земном шаре в настоящее время
установлено с большой точностью. Прежде
всего, это Тихоокеанское кольцо, в
котором эпицентры землетрясений
совпадают с островными дугами: Алеутской,
Курильской, Восточной Камчатки, Японской
и т. д. На востоке Тихого океана это
побережье Северной Америки, Мексика,
Центральная Америка, Южная Америка, а
также полоса вдоль Восточно-Тихоокеанского
поднятия. В Атлантическом и Индийском
океанах сейсмичность сосредоточена
вдоль срединно-океанских хребтов.
Восточно-Африканская рифтовая зона
также отличается высокой сейсмичностью.
Протяженная полоса современных
Землетрясений приурочена к
Альпийско-Средиземноморскому поясу:
это побережье Алжира, Италия, Динариды,
Балканы и Эгейское морс, Турция, Крым,
Кавказ, Иран, Афганистан, Памир, Тянь-Шань
и т. д. В пределах СССР повышенной
сейсмичностью отмечена Байкальская
рифтовая зона.

Такое распространение землетрясений
говорит о том, что все они приурочены к
областям высокой современной тектонической
активности и связаны с конвергентными
или дивергентными границами литосферных
плит, т.е. там, где происходят либо сжатие,
поглощение океанской коры в зонах
субдукции, коллизии плит и т. д., либо
растяжение, наращивание океанской коры,
или раздвиг континентальной коры. В
этих регионах непрерывно накапливаются
тектонические напряжения, которые
периодически разряжаются в виде
землетрясений. В то же время существуют
огромные асейсмичные пространства,
совпадающие с древними платформами,
внутренними частями океанских плит,
эпипалеозойскими плитами.

Активные сейсмические и вулканические
зоны, по данным Е. С. Штенгелова, довольно
точно приурочены к областям превышения
геоида над эллипсоидом вращения, причем
с выпуклостями геоида связано примерно
83% землетрясений с М-6 и 86% действующих
вулканов Мира. Форма геоида определяется
процессами, происходящими во внутренних
частях Земли — в мантии и ядре. На это
явление накладываются ротационные силы
Земли, неравномерность ее вращения и
т. д. Кстати, уже с XVIII в., со времен работ
француза А. Перре известно, что число
преимущественно мелкофокусных
землетрясений возрастает примерно на
20-25% в момент перехода Луны от апогея к
перигею. Это вызвано тем, что гравитационное
воздействие Луны на Землю в перигее
значительно выше, так как Луна в этот
момент ближе к Земле, чем в апогее. Эти
гравитационные силы действуют как
«спусковой крючок» и напряжения
разряжаются сейсмическими подвижками.

Сейсмогенные дислокацииобразуются
в плейстосейстовой и прилегающих
областях. Районы, затронутые
сейсмодислокациями, занимают площадь
в десятки, и даже сотни тысяч км.
Сейсмотектонические нарушения могут
выражаться вертикальными смещениями
с амплитудой до первых десятков метров,
формированием поднятий, впадин и
провалов, горизонтальными смещениями,
образованием ступенчатых сбросов,
взбросов и т. д.

Землетрясения вызывают
образование крупных оползней, обвалов,
оползней-обвалов и других форм
сейсмодислокаций. Объем таких оползней
может достигать сотен тысяч м, длина —
нескольких километров, а площадь —
десятков км. Подобные сейсмодислокации
известны на Тянь-Шане, в Прибайкалье и
Забайкалье, на Кавказе, в Становом хребте
и во многих других местах. Изучение
древних сейсмодислокаций способствует
проведению сейсмического
районирования, так
как по их форме и характеру появляется
возможность оценить балльность данного
региона, хотя, скажем, в наши дни
землетрясения там не происходят.

В настоящее время важное
значение приобретает палеосейсмология
— метод, позволяющий
устанавливать следы землетрясений в
геологическом прошлом. Многие современные
плейстосейстовые области оказываются
унаследованными от более древних.
Большое значение имеет и археосейсмология,
когда рассматриваются повреждения
древних построек, имеющие сейсмогенный
характер, и по их
типу реконструируется
балльность.

Землетрясения происходят
не только на суше, но и в морях и океанах.
В пределах океанского дна над очагом
могут возникать поднятия или впадины,
что сразу же изменяет объем воды и над
плейстосейстовой областью образуется
волна, которая в открытом океане
практически незаметна из-за своей очень
большой длины в первые сотни километров.
Распространяясь со скоростью до 800 км/ч,
при подходе к побережью на мелководье
волна становится круче, достигая 15- 20
м, и, обрушиваясь на
берег, уничтожает все на своем пути.
Такие волны, вызванные землетрясениями,
называются цунами.

Сейсмическое районирование и прогноз
землетрясенийпредставляют чрезвычайно
важную задачу, так как от степени их
достоверности зависят огромные
капиталовложения в сейсмостойкое
строительство. Повышение на 1 балл
возможной сейсмической опасности сразу
ведет к удорожанию всех строительных
объектов. Сейсморайонирование — это
очень трудоемкая и ответственная работа,
которая должна учитывать множество
факторов: связь землетрясений с глубинным
строением земной коры; геофизическими
полями; неотектоникой; геоморфологическими
и геологическими особенностями района;
типами горных пород, их составом и
прочностью; разрывными нарушениями,
трещиноватостью и еще многими другими
параметрами, включая свойства грунта,
уровень подземных вод, палеосейсмодислокации
и т.д. Все это должно дать ответ на
один-единственный вопрос, — какое
максимальное расчетное землетрясение
можно ожидать в данном конкретном районе
(МРЗ).

В зависимости от балльности возможных
землетрясений в строительстве существуют
специальные нормы, строгое выполнение
которых обязательно. Ограничивается
этажность зданий, укрепляется их
фундамент, они окружаются антисейсмическими
поясами, не разрешается возведение
дополнительных нависающих деталей,
облегчается кровля, используется
железобетон и т.д. Опыт показывает, что
объекты, построенные с соблюдением всех
норм для районов с повышенной сейсмичностью,
при землетрясениях либо остаются целыми,
либо получают незначительные повреждения.

Прогноз землетрясений — актуальная
задача сейсмологии и сейсмогеологии.
Карты сейсмического районирования
показывают, какие районы могут быть
наиболее опасными и какой проектной
силы следует ожидать здесь землетрясения.
Необходимо выделять сейсмогенные зоны
— зоны ВОЗ (возникновения опасных
землетрясений).

Однако всех интересует
наиболее трудный и важный вопрос, — когда
оно произойдет? Ответить на него, конечно,
нелегко, но работы в этом направлении
ведутся усиленно и уже есть обнадеживающие
примеры. Прогноз может быть разный:
долгосрочный,
краткосрочный и
оперативный.
Первый дается на ближайшие десятки —
сотни лет, второй — на годы, месяцы, дни
и даже часы. Предвестников землетрясений
очень много и они совершенно разные.
Когда речь идет о долгосрочном прогнозе,
то в областях сильных землетрясений,
происходящих раз в десятки лет, важным
показателем является длительное
отсутствие землетрясений. Чем это время
больше, тем вероятность сильного
землетрясения возрастает. В некоторых
случаях важную роль играет периодичность
землетрясений по данным многолетних
наблюдений. Для краткосрочных прогнозов
большое значение имеет непрерывное
наблюдение за изменением уровня земной
поверхности и наклонов, измеряемых с
помощью наклономеров. Увеличивающееся
напряженное состояние массивов горных
пород, чреватое его скорой разрядкой,
должно сказываться на упругих свойствах
пород, их электропроводности, скорости
прохождения сейсмических волн.

Перед землетрясением часто
изменяются магнитное поле, акустические
свойства среды и электрический потенциал
атмосферы, гидрогеохимические параметры
вод, животные ведут себя необычно и т.д.
Существуют попытки предсказания
землетрясений по колебанию ГГД поля.

Превышение прочности горных пород и
их разрыв вызывают формирование очага
землетрясения и сейсмические волны
разного типа, приводящие к разрушению.
Любое землетрясение характеризуется
гипоцентром, эпицентром, интенсивностью,
магнитудой, энергией. Существуют
различные модели очаговых зон.
Землетрясения приурочены к областям
высокой современной тектонической
активности и связаны с конвергентными
и дивергентными границами литосферных
плит. Сейсмическое районирование —
основной метод предсказания землетрясений.

Измерение силы и воздействий землетрясений

Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд (например, шкала Рихтера) и различные шкалы интенсивности.

Шкала магнитуд. Шкала Рихтера

Шкала магнитуд различает землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной энергетической характеристикой землетрясения. Существует несколько магнитуд и соответственно магнитудных шкал:

Интенсивность землетрясений (не может быть оценена магнитудой) оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах.

Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясения на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения. В мире используется несколько шкал интенсивности:

Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)

12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и СССР. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS). M SK-64 лежит в основе СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и некоторых странах. В Казахстане в настоящее время используется СНиП РК 2.03-30-2006 «Строительство в сейсмических районах».

Характеристика землетрясений

1)
разрушение жилых зданий, производственных
сооружений, в том числе лечебно-профилактических
учреждений, под обломками которых
находятся и гибнут большое число людей,
получивших комбинированные травмы;

2)
разрушение и завалы населенных пунктов
и дорог в результате образования
многочисленных трещин земли, обвалов
и оползней;

3)
взрывы и массовые пожары, возникающие
в результате замыкания в энергетических
сетях и производственных аварий;

4)
затопление населенных пунктов в
результате образования многочисленных
подпруд и завалов на реках;

5)
потеря контроля над источниками
ионизирующего излучения АОХВ и др.;

6)
психологическое воздействие на людей,
приводящее к тяжелым психическим
травмам, иногда со смертельными исходами.

В ходе ликвидации
последствий землетрясения в обязательном
порядке должны быть выполнены следующие
работы:

• извлечение людей из-под завалов,
полуразрушенных и охваченных пожарами
зданий;

•локализация
и устранение аварий на коммунально-энергетических
и технологических линиях, последствия
которых угрожают жизни людей;

•обрушение или
укрепление конструкций зданий, находящихся
в аварийном состоянии и угрожающих
обвалом;

• организация
водоснабжения и питания населения в
зоне землетрясения;

• оказание
медицинской помощи пораженным.

Важно знать, какое
количество людей необходимо отыскать
в каждом районе, квартале, доме.

В
районах землетрясения важное значение
приобретает профилактика массовых
психических реакций и паники.

Соседние файлы в папке Лекции МПЗ

Сопутствующие явления.

Иногда подземные толчки сопровождаются хорошо различимым низким гулом, когда частота сейсмических колебаний лежит в диапазоне, воспринимаемом человеческим ухом, иногда такие звуки слышатся и при отсутствии толчков. В некоторых районах они представляют собой довольно обычное явление, хотя ощутимые землетрясения происходят очень редко. Имеются также многочисленные сообщения о возникновении свечения во время сильных землетрясений. Общепринятого объяснения таких явлений пока нет. Цунами (большие волны на море) возникают при быстрых вертикальных деформациях морского дна во время подводных землетрясений. Цунами распространяются в океанах в пределах глубоководных зон океанов со скоростью 400–800 км/ч и могут вызвать разрушения на берегах, удаленных на тысячи километров от эпицентра. У близлежащих к эпицентру берегов эти волны иногда достигают в высоту 30 м.

При многих сильных землетрясениях помимо основных толчков регистрируются форшоки (предшествующие землетрясения) и многочисленные афтершоки (землетрясения, следующие за основным толчком). Афтершоки обычно слабее, чем основной толчок, и могут повторяться в течение недель и даже лет, становясь все реже и реже.

Тектонические землетрясения

возникают вследствие внезапного снятия напряжения, например, при подвижках по разлому в земной коре (исследования последних лет показывают, что причиной глубоких землетрясений могут быть и фазовые переходы в мантии Земли, происходящие при определенных температурах и давлениях). Иногда глубинные разломы выходят на поверхность. Во время катастрофического землетрясения в Сан-Франциско 18 апреля 1906 общая протяженность поверхностных разрывов в зоне разлома Сан-Андреас составила более 430 км, максимальное горизонтальное смещение – 6 м. Максимальная зарегистрированная величина сейсмогенных смещений по разлому 15 м.

Последствия землетрясений.

Сильные землетрясения оставляют множество следов, особенно в районе эпицентра: наибольшее распространение имеют оползни и осыпи рыхлого грунта и трещины на земной поверхности. Характер таких нарушений в значительной степени определяется геологическим строением местности. В рыхлом и водонасыщенном грунте на крутых склонах часто происходят оползни и обвалы, а мощная толща водонасыщенного аллювия в долинах деформируется легче, чем твердые породы. На поверхности аллювия образуются просадочные котловины, заполняющиеся водой. И даже не очень сильные землетрясения получают отражение в рельефе местности.

Смещения по разломам или возникновение поверхностных разрывов могут изменить плановое и высотное положение отдельных точек земной поверхности вдоль линии разлома, как это произошло во время землетрясения 1906 в Сан-Франциско. При землетрясении в октябре 1915 в долине Плезант в Неваде на разломе образовался уступ длиной 35 км и высотой до 4,5 м. При землетрясении в мае 1940 в долине Импириал в Калифорнии подвижки произошли на 55-километровом участке разлома, причем наблюдались горизонтальные смещения до 4,5 м. В результате Ассамского землетрясения (Индия) в июне 1897 в эпицентральной области высота местности изменилась не менее, чем на 3 м.

Значительные поверхностные деформации прослеживаются не только вблизи разломов и приводят к изменению направления речного стока, подпруживанию или разрывам водотоков, нарушению режима источников воды, причем некоторые из них временно или навсегда перестают функционировать, но в то же время могут появиться новые. Колодцы и скважины заплывают грязью, а уровень воды в них ощутимо меняется. При сильных землетрясениях вода, жидкая грязь или песок могут фонтанами выбрасываться из грунта.

При смещении по разломам происходят повреждения автомобильных и железных дорог, зданий, мостов и прочих инженерных сооружений. Однако качественно построенные здания редко разрушаются полностью. Обычно степень разрушений находится в прямой зависимости от типа сооружения и геологического строения местности. При землетрясениях умеренной силы могут происходить частичные повреждения зданий, а если они неудачно спроектированы или некачественно построены, то возможно и их полное разрушение.

При очень сильных толчках могут обрушиться и сильно пострадать сооружения, построенные без учета сейсмической опасности. Обычно не обрушиваются одно- и двухэтажные постройки, если у них не очень тяжелые крыши. Однако бывает, что они смещаются с фундаментов и часто у них растрескивается и отваливается штукатурка.

Дифференцированные движения могут приводить к тому, что мосты сдвигаются со своих опор, а инженерные коммуникации и водопроводные трубы разрываются. При интенсивных колебаниях уложенные в грунт трубы могут «складываться», всовываясь одна в другую, или выгибаться, выходя на поверхность, а железнодорожные рельсы деформироваться. В сейсмоопасных районах сооружения должны проектироваться и строиться с соблюдением строительных норм, принятых для данного района в соответствии с картой сейсмического районирования.

В густонаселенных районах едва ли не больший ущерб, чем сами землетрясения, наносят пожары, возникающие в результате разрыва газопроводов и линий электропередач, опрокидывания печей, плит и разных нагревательных приборов. Борьба с пожарами затрудняется из-за того, что водопровод оказывается поврежденным, а улицы непроезжими вследствие образовавшихся завалов.

Техногенные землетрясения

могут быть вызваны подземными ядерными испытаниями, заполнением водохранилищ, добычей нефти и газа методом нагнетания жидкости в скважины, взрывными работами при добыче полезных ископаемых и пр. Менее сильные землетрясения происходят при обвале сводов пещер или горных выработок.

Продольные и поперечные волны.

На сейсмограммах эти волны появляются первыми. Раньше всего регистрируются продольные волны, при прохождении которых каждая частица среды подвергается сначала сжатию, а затем снова расширяется, испытывая при этом возвратно-поступательное движение в продольном направлении (т.е. в направлении распространения волны). Эти волны называются также Р-волнами, или первичными волнами. Их скорость зависит от модуля упругости и жесткости породы. Вблизи земной поверхности скорость Р-волн составляет 6 км/с, а на очень большой глубине ок. 13 км/с. Следующими регистрируются поперечные сейсмические волны, называемые также S-волнами, или вторичными волнами. При их прохождении каждая частица породы колеблется перпендикулярно направлению распространения волны. Их скорость зависит от сопротивления породы сдвигу и составляет примерно 7/12 от скорости распространения Р-волн.

Интенсивность землетрясений

оценивается в баллах при обследовании района по величине вызванных ими разрушений наземных сооружений или деформаций земной поверхности. Для ретроспективной оценки балльности исторических или более древних землетрясений используют некоторые эмпирически полученные соотношения. В США оценка интенсивности обычно проводится по модифицированной 12-балльной шкале Меркалли.

1 балл. Ощущается немногими особо чувствительными людьми в особенно благоприятных для этого обстоятельствах.

3 балла. Ощущается людьми как вибрация от проезжающего грузовика.

4 балла. Дребезжат посуда и оконные стекла, скрипят двери и стены.

5 баллов. Ощущается почти всеми; многие спящие просыпаются. Незакрепленные предметы падают.

6 баллов. Ощущается всеми. Небольшие повреждения.

8 баллов. Падают дымовые трубы, памятники, рушатся стены. Меняется уровень воды в колодцах. Сильно повреждаются капитальные здания.

10 баллов. Разрушаются кирпичные постройки и каркасные сооружения. Деформируются рельсы, возникают оползни.

12 баллов. Полное разрушение. На земной поверхности видны волны.

В России и некоторых соседних с ней странах принято оценивать интенсивность колебаний в баллах МSК (12-балльной шкалы Медведева Шпонхойера Карника), в Японии в баллах ЯМА (9-балльной шкалы Японского метеорологического агентства).

Интенсивность в баллах (выражающихся целыми числами без дробей) определяется при обследовании района, в котором произошло землетрясение, или опросе жителей об их ощущениях при отсутствии разрушений, или же расчетами по эмпирически полученным и принятым для данного района формулам. Среди первых сведений о произошедшем землетрясении становится известной именно его магнитуда, а не интенсивность. Магнитуда определяется по сейсмограммам даже на больших расстояниях от эпицентра.

Отражение и преломление.

Встречая на своем пути слои пород с отличающимися свойствами, сейсмические волны отражаются или преломляются подобно тому, как луч света отражается от зеркальной поверхности или преломляется, переходя из воздуха в воду. Любые изменения упругих характеристик или плотности материала на пути распространения сейсмических волн заставляют их преломляться, а при резких изменениях свойств среды часть энергии волн отражается (см. рис.).

Другие виды землетрясений

Вулканические землетрясения — разновидность землетрясений, при которых толчки возникают в результате высокого напряжения в недрах вулкана. Причина таких землетрясений — лава, вулканический газ которые давят снизу на поверхность Земли. Землетрясения этого типа слабы, но продолжаются долго, многократно — недели и месяцы. Тем не менее, опасности для людей землетрясение этого вида не представляет. Кроме того, вулканические землетрясения обычно являются предвестниками извержения вулкана, которое грозит более серьёзными последствиями.

Тектонические и техногенные

Тектонические землетрясения возникают при смещении горных плит или в результате столкновений океанической и материковой платформ. При таких столкновениях образуются горы или впадины и происходят колебания поверхности.

Землетрясения также могут быть вызваны обвалами и большими оползнями. Такие землетрясения называются обвальными, они имеют локальный характер и небольшую силу.

Магнитуда землетрясений

обычно определяется по шкале, основанной на записях сейсмографов. Эта шкала известна под названием шкалы магнитуд, или шкалы Рихтера (по имени американского сейсмолога Ч. Ф. Рихтера, предложившего ее в 1935). Магнитуда землетрясения безразмерная величина, пропорциональная логарифму отношения максимальных амплитуд определенного типа волн данного землетрясения и некоторого стандартного землетрясения. Существуют различия в методах определения магнитуд близких, удаленных, мелкофокусных (неглубоких) и глубоких землетрясений. Магнитуды, определенные по разным типам волн, отличаются по величине. Землетрясения разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются следующим образом:

2 самые слабые ощущаемые толчки;

41/2 самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;

6 умеренные разрушения;

81/2 самые сильные из известных землетрясений.

Амплитуда и период

характеризуют колебательные движения сейсмических волн. Амплитудой называется величина, на которую изменяется положение частицы грунта при прохождении волны по сравнению с предшествовавшим состоянием покоя. Период колебаний промежуток времени, за который совершается одно полное колебание частицы. Вблизи очага землетрясения наблюдаются колебания с различными периодами – от долей секунды до нескольких секунд. Однако на больших расстояниях от центра (сотни километров) короткопериодные колебания выражены слабее: для Р-волн характерны периоды от 1 до 10 с, а для S-волн – немного больше. Периоды поверхностных волн составляют от нескольких секунд до нескольких сотен секунд. Амплитуды колебаний могут быть значительными вблизи очага, однако на расстояниях 1500 км и более они очень малы менее нескольких микрон для волн Р и S и менее 1 см – для поверхностных волн.

Вулканические землетрясения — разновидность землетрясений, при которых толчки возникают в результате высокого напряжения в недрах вулкана. Причина таких землетрясений — лава, вулканические газы. Землетрясения этого типа слабы, но продолжаются долго, многократно — недели и месяцы. Тем не менее, опасности для людей землетрясение этого вида не представляет. Кстати, землетрясение иногда является самым опасным стихийным бедствием наряду с извержением вулкана.

Причиной землетрясения является быстрое смещение участка литосферы (литосферных плит) как целого в момент релаксации (разрядки) упругой деформации напряжённых пород в очаге землетрясения.

Согласно научной классификации, по глубине возникновения землетрясения делятся на 3 группы:

К последней группе относится землетрясение, которое произошло 24 мая 2013 года в Охотском море, тогда сейсмические волны достигли многих уголков России, в том числе и Москвы. Глубина этого землетрясения достигала 600 км.

Сейсмические волны и их измерение

Скольжению пород вдоль разлома в начале препятствует трение. Вследствие этого, энергия, вызывающая движение, накапливается в форме упругих напряжений пород. Когда напряжение достигает критической точки, превышающей силу трения, происходит резкий разрыв пород с их взаимным смещением; накопленная энергия, освобождаясь, вызывает волновые колебания поверхности земли — землетрясения. Землетрясения могут возникать также при смятии пород в складки, когда величина упругого напряжения превосходит предел прочности пород, и они раскалываются, образуя разлом.

Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород, называется фокусом, очагом или гипоцентром, а точка на земной поверхности над очагом — эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.

Скорости сейсмических волн могут достигать 10 км/с.

Для обнаружения и регистрации всех типов сейсмических волн используются специальные приборы — сейсмографы. В большинстве случаев сейсмограф имеет груз с пружинным прикреплением, который при землетрясении остаётся неподвижным, тогда как остальная часть прибора (корпус, опора) приходит в движение и смещается относительно груза. Одни сейсмографы чувствительны к горизонтальным движениям, другие — к вертикальным. Волны регистрируются вибрирующим пером на движущейся бумажной ленте. Существуют и электронные сейсмографы (без бумажной ленты).

Типы сейсмических волн

Сейсмические волны делятся на 3 типа:

Процессы, происходящие при сильных землетрясениях

Распространение волн цунами на Тихом океане, Землетрясение в Японии (2011)

Подводные землетрясения (моретрясения) являются причиной цунами — длинных волн, порождаемых мощным воздействием на всю толщу воды в океане, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений (с магнитудой более 7).

Резкое перемещение больших масс земли в очаге должно сопровождаться ударом колоссальной силы.

Даже если бы точность измерений и несуществующая пока физико-математическая модель сейсмического процесса дали возможность с достаточной точностью определить место и время начала разрушения участка земной коры, магнитуда будущего землетрясения остаётся неизвестной. Дело в том, что все модели сейсмичности, воспроизводящие график повторяемости землетрясений, содержат тот или иной стохастический генератор, создающий в этих моделях динамический хаос, описываемый лишь в вероятностных терминах. Более явно источник стохастичности качественно можно описать следующим образом. Пусть распространяющийся во время землетрясения фронт разрушения подходит к участку повышенной прочности. От того, будет разрушен этот участок или нет, зависит магнитуда землетрясения. Например, если фронт разрушения пройдёт дальше, землетрясение станет катастрофическим, а если нет, останется небольшим. Исход зависит от прочности участка: если она ниже некоторого порога, разрушение пойдет по первому сценарию, а если выше, по второму. Возникает «эффект бабочки»: ничтожно малое различие в прочности или напряжениях приводит к макроскопическим последствиям, которые нельзя предсказать детерминистически, поскольку это различие меньше любой точности измерений. А предсказание места и времени землетрясения с неизвестной и, возможно, вполне безопасной магнитудой не имеет практического смысла, в отличие от расчёта вероятности того, что сильное землетрясение произойдёт.