Почему землетрясение

Когда происходят крупные землетрясения, новости пестрят словами, которые не всем понятны: «магнитуда», «сейсмическая активность», «рои» и тому подобное. Объясняем термины, и разбираемся можно ли предсказать землетрясения

Почему происходят землетрясения

Земная кора разбита на несколько больших тектонических плит, которые плавают на полужидкой мантии под ними. В основном землетрясения происходят в результате движения этих плит. Когда они движутся друг на друга, возникает огромное давление. В какой-то момент плиты соскальзывают, высвобождая энергию в виде сейсмических волн, которые мы воспринимаем как землетрясение.

Во время землетрясения движение тектонических плит может колебаться от всего нескольких миллиметров до метров. Магнитуда землетрясения определяется величиной смещения, которое происходит вдоль разлома, причем более крупные землетрясения соответствуют большему скольжению. Однако даже небольшие перемещения могут нанести значительный ущерб, если землетрясение происходит в густонаселенном районе и/или условия грунта усиливают сейсмические волны.

Виды землетрясений

• Тектонические землетрясения — возникают в результате движения и взаимодействия тектонических плит. Они являются наиболее распространенным типом землетрясений и могут произойти в любой точке мира.
• Вулканические землетрясения — происходят в результате вулканической активности, такой как движение магмы или обрушение вулканического конуса. Чаще всего они встречаются вблизи активных или потенциально активных вулканических районов.
• Обвальные землетрясения — случаются в результате обрушения подземных шахт, подземных полостей или других искусственных сооружений.
• Взрывные землетрясения — происходят в результате искусственных взрывов, таких как ядерные испытания или взрывные работы в карьерах.
• Оползневые землетрясения — происходят в результате перемещения больших масс камня, земли или других материалов вниз по склону.
• Рои землетрясений — последовательности землетрясений, которые происходят в определенной области в течение короткого периода времени (1–15 дней). Они часто связаны с вулканической или геотермальной активностью.

Как измеряют землетрясения в баллах

В разных странах принято по-разному оценивать интенсивность землетрясения.

• В России и некоторых других странах принята 12-балльная шкала Медведева — Шпонхойера — Карника.
• В Европе — 12-балльная Европейская макросейсмическая шкала.
• В США — 12-балльная модифицированная шкала Меркалли.
• В Японии — семибалльная шкала Японского метеорологического агентства.

Шкала Рихтера

Первую шкалу магнитуды землетрясений предложил американский сейсмолог Чарльз Рихтер в 1935 году, поэтому в обиходе значение магнитуды называют шкалой Рихтера. Шкала представляет собой логарифмическую шкалу, которая измеряет магнитуду землетрясений на основе амплитуды движения грунта, регистрируемой сейсмографами. Величина выражается в виде числа, причем каждое увеличение на единицу соответствует десятикратному увеличению движения грунта.

Сейсмограф — прибор, используемый для определения силы и направления и измерения землетрясения. Он состоит из сейсмометра — датчика, измеряющего движение грунта, — и устройства, которое записывает сигнал, производимый сейсмометром.

Проще говоря, сейсмограф подобен диктофону, который прослушивает землю и ведет запись. С той лишь разницей, что сейсмограф создает графический след волн землетрясения. Этот след затем можно проанализировать и определить величину и местоположение землетрясения.

Шкала Медведева — Шпонхойера — Карника

Шкала Медведева — Шпонхойера — Карника (MSK-64) — это способ измерения интенсивности землетрясения, который представляет собой описание последствий подземных толчков на поверхности Земли и на искусственных сооружениях. Шкала была разработана в 1970-х годах советскими геологами и используется в основном на территории бывшего Советского Союза и Восточной Европы.

Шкала варьируется от 1 до 12, при этом каждое увеличение на одну единицу соответствует увеличению интенсивности землетрясения. Каждый из уровней описывает количество повреждений зданий и степень движения грунта. Информация, полученная с помощью этой шкалы, используется агентствами по управлению стихийными бедствиями для планирования мер реагирования и восстановления, а также для оценки потенциального воздействия землетрясения.

Как баллы MSK-64 соответствуют разрушениям на поверхности

• Не ощущается. Регистрируется только сейсмическими приборами.
• Очень слабые толчки. Замечают только некоторые люди, находящиеся в полном покое на верхних этажах зданий, и домашними животными.
• Слабое. Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение земли от проезжающего трамвая.
• Интенсивное. Большинство людей замечает такое землетрясение. Можно наблюдать легкое колебание или дребезжание предметов быта, оконных стекол. Могут скрипеть двери и/или стены.
• Довольно сильное. Ощущают многие даже вне зданий, а внутри — все. Шатается мебель, маятники часов останавливаются, могут появиться трещины в окнах и штукатурке.
• Сильное. Ощущается всеми. Предметы падают с полок, а картины — со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются.
• Очень сильное. Появляются трещины в стенах домов, есть видимые повреждения.
• Разрушительное. Образуются видимые трещины на крутых склонах и в сырой почве. Памятники сдвигаются, фабричные трубы не выдерживают и падают. Дома сильно повреждаются.
• Опустошительное. Сильно повреждаются или рушатся каменные и кирпичные постройки. У деревянных домов нарушается геометрия.
• Уничтожающее. Трещины в земле достигают ширины в метр. Возникают оползни и обвалы со склонов. Каменные здания рушатся. Ж/д рельсы искривляются.
• Катастрофа. Появляются большие трещины в поверхностных слоях земли. Возникают многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома и мосты почти полностью разрушаются.
• Сильная катастрофа. Огромные изменения в земной коре: многочисленные трещины, обвалы, оползни. Меняется рельеф: возникают водопады, запруды, течение рек отклоняется. Ни одно сооружение не выдерживает.

Модифицированная шкала Меркалли в Европе и США

12-балльная европейская макросейсмическая шкала, также известная как шкала интенсивности Меркалли, была разработана в начале XX века итальянским сейсмологом Джузеппе Меркалли. Шкала также основана на наблюдении за воздействием землетрясения на окружающую среду и созданные человеком сооружения, такие как здания, дороги и мосты.

В то же время, определения различных уровней интенсивности в MSK-64 и Европейской шкалы могут немного отличаться. Например, MSK-64 основывается на количестве повреждений зданий в конкретном районе, в то время как определение того же уровня интенсивности по Европейской макросейсмической шкале учитывает и степень подвижек грунта, и количество повреждений искусственных сооружений.

В США тоже используют модифицированную шкалу Меркалли (Modified Mercalli Intensity, MMI). Она также основана на комбинации инструментальных показаний и наблюдений за воздействием землетрясения на окружающую среду и искусственные сооружения и варьируется от 1 (не ощущается) до 12 баллов (полный ущерб), но была изменена, чтобы лучше отражать последствия землетрясений именно в Соединенных Штатах.

Японская шкала сейсмической интенсивности

Японское метеорологическое агентство (JMA) использует для измерения интенсивности землетрясений собственную шкалу сейсмической интенсивности, также известную как шкала Синдо. Шкала Синдо варьируется от 0 до 7 баллов и учитывает как показания приборов, так и наблюдения за воздействием землетрясения на искусственные сооружения и окружающую среду.

Шкала Синдо была названа в честь японского сейсмолога Кийо Синдо, который разработал шкалу в 1950-х годах. Шкала была разработана для отражения интенсивности землетрясений в Японии, где последствия землетрясений для сооружений могут значительно отличаться из-за уникальной географии страны и стиля строительства.

Как связаны магнитуда и разрушения на поверхности

Хотя магнитуда землетрясения и объем разрушений на поверхности земли коррелируют, будет неверно связывать их напрямую. Важно учитывать глубину очага землетрясения и другие параметры. Например, землетрясение, очаг которого находится на большой глубине, может очень слабо ощущаться на поверхности. Но землетрясение той же магнитуды с неглубоким очагом, может нести разрушительные последствия.

Как предсказать землетрясение

В настоящее время ученые не в состоянии точно предсказывать землетрясения. Существуют методы обнаружения изменения сейсмической активности и деформаций в земной коре, которые могут указывать на повышенную вероятность землетрясения, но на основе этих методов нельзя сказать его точное время или место.

Основное внимание в настоящее время во всем мире уделяется совершенствованию систем раннего предупреждения, а также подготовке и повышению осведомленности населения. Системы раннего предупреждения используют сети сейсмического мониторинга для обнаружения начала землетрясения и быстрой выдачи предупреждений тем, кто находится в пострадавшем районе, позволяя им принять защитные меры до начала сильного сотрясения.

В качестве инструмента для прогнозирования землетрясений и систем раннего предупреждения сейчас активно рассматривают (но пока широко не используют) нейросети. Алгоритмы искусственного интеллекта, такие как машинное и глубокое обучение, можно обучить на исторических сейсмических данных для выявления закономерностей и составления прогнозов о будущих землетрясениях. Эти алгоритмы также можно использовать для анализа сейсмических данных в реальном времени. Однако точность прогнозирования землетрясений на основе ИИ все еще ограничена. Множество факторов усложняют прогнозирование землетрясений, включая ограниченный набор данных, доступных для обучения, нелинейный и хаотический характер землетрясений и влияние человеческой деятельности на измерения.

Кто исследует землетрясения

Существует множество компаний и организаций, которые занимаются исследованиями землетрясений — как частные, так и государственные.

• Геологическая служба США (USGS) — научное агентство правительства США, которое предоставляет информацию о землетрясениях и других стихийных бедствиях. Геологическая служба США управляет Передовой национальной сейсмической системой (ANSS), национальной сетью сейсмических приборов, которые отслеживают землетрясения в США.
• Обсерватория Земли Ламонт-Доэрти — исследовательское подразделение Колумбийского университета, специализирующееся на науках о земле и окружающей среде, включая исследования землетрясений.
• Калифорнийский технологический институт (Калтех) — ведущий исследовательский университет, где находится сейсмологическая лаборатория, которая проводит исследования землетрясений и оценку сейсмической опасности.
• Японское метеорологическое агентство (JMA) — национальное метеорологическое агентство Японии, отвечает за мониторинг землетрясений и их исследования в Японии.
• Научно-геологические компании, такие как Schlumberger, Halliburton и CGG — используют методы сейсмической съемки для изучения подповерхностной структуры Земли.
• Инженерные и консалтинговые компании, такие как Arup, MWH Global и GHD — специализируются на оценке сейсмической опасности и снижении рисков, а также на сейсмостойком проектировании и модернизации зданий.
• Технологические компании, такие как Early Warning Labs, ShakeAlert и MyShake — разрабатывают и внедряют системы раннего предупреждения землетрясений, используя сочетание сенсорных сетей, машинного обучения и других передовых технологий.

В России работают несколько организаций, которые занимаются исследованиями и мониторингом землетрясений.

• Институт физики Земли — ведущий российский научно-исследовательский институт, специализирующийся на геофизике, в том числе на изучении землетрясений.
• Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) — государственное учреждение, ответственное за мониторинг и прогнозирование опасных природных явлений, включая землетрясения.
• Институт динамики геосфер — научно-исследовательский институт РАН, который специализируется на геодинамике, сейсмологии и изучении землетрясений.
• Дальневосточное отделение РАН — филиал Российской академии наук, который проводит исследования в различных областях, включая сейсмологию и изучение землетрясений в Дальневосточном регионе.

Где чаще случаются землетрясения

В мире есть несколько районов, которые подвержены землетрясениям больше других.

Эти районы подвергаются более высокому риску землетрясений из-за наличия активных линий разломов и границ плит. Однако землетрясения могут произойти в любой точке мира, даже в районах, традиционно не считающихся подверженными высокому риску.

В 2023 году в Турции случилось крупнейшее с 1939 года землетрясение. Страна расположена на границе Африканской и Евразийской плит, которые сталкиваются и вызывают значительную тектоническую активность в регионе. Это приводит к высокой частоте землетрясений, в том числе средней и большой магнитуды. Западные и восточные регионы Турции особенно подвержены риску, а такие города, как Стамбул, Измир и Бурса, уязвимы к последствиям землетрясений. В связи с этим Турция предпринимает шаги по смягчению последствий землетрясений с помощью введения особых строительных норм, сейсмической модернизации зданий и планирования готовности к стихийным бедствиям.

Вероятность землетрясения в России зависит от конкретного региона. Некоторые части России, такие как полуостров Камчатка и острова Сахалин, расположены в сейсмически активных районах и подвержены более высокому риску землетрясений. Другие части России, такие как Северо-Европейская равнина, расположены в регионах с более низкой сейсмической активностью и подвержены меньшему риску.

Общая сейсмическая опасность в России считается от умеренной до высокой. В прошлом страна пережила несколько значительных землетрясений, включая Камчатское землетрясение 1952 года магнитудой 9,0 и Сахалинское землетрясение в Нефтегорске 1995 года магнитудой 7,5.

Такое впечатление, что, встряхнувшись на стыке Аравийской и Анатолийской плит, планета не может остановиться. После двух разрушительных землетрясений в Турции пошли сообщения о подземных толчках в других странах мира. Конечно, за минувшие 10 дней все мы стали больше интересоваться сейсмологией и следить за землетрясениями, возможно, замечая то, на что раньше не обращали внимания. С другой стороны, в тот же день, когда случилась беда в Турции и Сирии, в американском штате Нью-Йорк зафиксировали толчки магнитудой 3,8, каких там не было последние 40 лет.

Так, может быть, существует какая-то связь между этими событиями? Земля встряхнулась и никак не может успокоиться?

«А там уж природа сама решает, как поступить»

Взглянем на Курилы и Камчатку, самый сейсмически активный регион нашей страны. 7 февраля (на следующий день после Турции) у Курильских островов произошло землетрясение магнитудой 5,8. 13 февраля случилось ещё одно, магнитудой 5,5. Эпицентр находился в 23 километрах от острова Симушир. Сотрудники Единой геофизической службы РАН оценили это землетрясение как интенсивное.

15 февраля тряхнуло у берегов Камчатки. В региональном управлении МЧС сообщили, что очаг был в 42 километрах северо-восточнее посёлка Усть-Камчатск. Магнитуда — 5,3.

«Что такое землетрясение? Это подвижка в недрах Земли одного блока относительно другого. В результате этой подвижки возникает упругая волна. Она распространяется во все стороны, претерпевая при этом преломления, отражения, затухания и пр. И теоретически — да, каждое новое землетрясение оказывает влияние на последующие сейсмические события. Вопрос в том, насколько оно велико, — рассуждает заведующий лабораторией сейсмической опасности Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН, доктор физико-математических наук Алексей Завьялов. — Чем сильнее было землетрясение, тем больше его влияние, тем сильнее добавка в напряжённые области земной коры. Пришла такая волна в сейсмически неустойчивую зону — и добавила толику энергии. Если там созрел очаг, может произойти землетрясение».

Учёный объясняет: любая волна имеет период и амплитуду. Чем дальше уходит она от своего источника, тем меньше становится амплитуда. И тем меньше энергии она несёт. Но какая-то энергия всё же сохраняется. «А там уж природа сама решает, как ей поступить», — добавляет сейсмолог.

Фонарь, освещающий недра

«Так работает кумуляция — усиление энергетики упругой сейсмической волны, а в качестве усилителя выступает сама наша Земля. Мы назвали это эффектом сейсмического эха, — говорит Завьялов. — Понятно, что усиление волны может вызвать повторные толчки. Такое и происходит после сильных землетрясений в 40% случаев. Поэтому у нас была такая практическая рекомендация: через три часа после землетрясения спасателям и всем, кто там ведёт работы, надо их приостанавливать и быть готовыми к возможному афтершоку. Новый толчок может привести к новым разрушениям, обрушениям конструкций уже разрушенных зданий, где работают спасатели.

Как мы знаем, первое землетрясение в Турции 6 февраля случилось в 4:17 утра, а примерно через 9 часов было второе. Возможно, оно было вызвано третьим оборотом сейсмической волны вокруг Земли».

К сожалению, знание о том, что эффект сейсмического эха существует, не позволяет точно предсказать, где это эхо спровоцирует очередное землетрясение. Пока у учёных нет настолько детального представления о строении недр нашей планеты, чтобы можно было создать адекватные компьютерные модели. Но каждое новое землетрясение добавляет данных в копилку знаний, и когда-нибудь, возможно, подробные «карты подземелья» будут построены, и поведение сейсмических волн, результат их воздействия на земную кору станет более предсказуемым.

Однозначную связь между землетрясениями трудно установить. А ведь, помимо упругих волн, которые распространяются в земной коре очень быстро, есть ещё медленные деформационные волны. Они способны менять деформацию в области очага потенциального землетрясения. И это более отдалённые последствия произошедших землетрясений, которые тоже хотелось бы учитывать».

В зоне риска — Крым, Кавказ и Южные Курилы

Несмотря на все сложности прогнозирования, специалисты-сейсмологи пытаются этим заниматься. После трагедии в Турции и Сирии главный научный сотрудник Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН Александр Горшков предупредил, что аналогичное событие может случиться в Крыму, ведь он входит в тот же сейсмический пояс.

«Крым, как и Турция, входит в Альпийско-Гималайский сейсмический пояс, и повторение подобного события в Крыму принципиально возможно, — рассказал он. — Мы для Крыма выделили несколько мест, где возможны землетрясения магнитудой больше 6, включая район Ялты, где было крымское землетрясение 1927 года».

Генеральный директор Международного центра глобального мониторинга сейсмического риска Самвел Акопян, выступая в пресс-центре НСН, обратил внимание, что в ближайшие годы землетрясения могут произойти на Кавказе у Каспия, а также на юге Курильских островов.

«Опасные зоны в ближайшие два-три года — это Тайвань, Калифорния в районе Лос-Анджелеса, — предупредил учёный. — В России самый сейсмоопасный регион — Камчатский, там могут происходить очень сильные землетрясения с магнитудой около 9. Вторая активная зона — Кавказ. Сегодня на Кавказе в прибрежной зоне Каспия на глубине 30-40 километров может произойти землетрясение с магнитудой 6,2. На Камчатке самая опасная зона — это стык Курило-Камчатской зоны и Алеутской, там идёт накопление напряжений, будет опасно в ближайшие два-три года. И опасная зона на юге Курильских островов».

По словам Акопяна, в Центре, который он возглавляет, разрабатывается новая технология прогнозирования. Она основана на сейсмической энтропии и позволяет визуализировать процесс подготовки землетрясения.

За минувшие сутки в Турции произошли два крупных землетрясения, затронувших и соседние страны, в первую очередь — Сирию. В Анкаре сообщили о 912 погибших, в Дамаске — о более чем 300. Очевидно, число жертв будет увеличиваться.

Заведующий лабораторией неотектоники и современной геодинамики Геологического института РАН, кандидат геолого-минералогических наук Егор Зеленин объяснил aif.ru, в чём причина этих землетрясений и стоит ли ожидать их отголосков на территории России.

Аif.ru: — Насколько ожидаемы были эти события?

Егор Зеленин: — С точки зрения движения литосферных плит это уникальный регион мира. Там сочетается интенсивное движение плит и высокая численность населения. В зоне, подверженной подвижкам, живёт много людей, и живут они очень плотно.

В этом районе Турции проходит граница двух литосферных плит, Аравийской и Анатолийской. В районе землетрясения Аравийская плита выталкивает Анатолийскую на запад.

Большая часть этой границы проходит по морскому дну, дальше она выходит на сушу и в восточной части Турции разделяется. Там, где она идёт по суше, сильные и частые землетрясения сконцентрированы в очень узкой полосе. Катастрофические землетрясения там и раньше происходили.

Мощное землетрясение в Турции и Сирии

— Когда это случилось, сразу вспомнили, что кто-то из учёных делал достоверный прогноз.

— К сожалению, человечество пока не научилось предсказывать, когда именно, в какой день и час, случится следующее землетрясение. А то, что в этом регионе оно рано или поздно произойдёт, учёные и не сомневались. Это было и так очевидно.

— Турецкий учёный Джелал Шенгёр заявил, что за последнее десятилетие в Турции образовалось более ста новых тектонических разломов. Дескать, это свидетельствует о серьёзных процессах, происходящих под землей. Что имеется виду?

— Это вопрос терминологии. При каждом землетрясении, помимо основного разрыва (в данном случае он превысил 100 километров), возникает много сопутствующих трещин. И каждую из них можно назвать новым разломом. Так что удивляться не стоит.

— Может быть, турки намекают на то, что эти разломы вызваны искусственным путём? Учитывая международную обстановку, рискну предположить, что эту версию тоже будут рассматривать. Под силу ли человеку спровоцировать землетрясение в сейсмически неустойчивом районе?

— К счастью, люди не научились управлять столь мощными природными процессами. Думаю, вмешиваться в тектонику плит мы никогда не научимся. А в данном случае этого и не требовалось. Как я сказал, там и без того идёт очень интенсивное движение литосферных плит.

— Сейсмологи предупреждают, что за этими землетрясениями последуют другие. Может ли тряхнуть и в России? Например, дойдут ли толчки до Сочи, до северокавказских республик?

— Сейсмическая волна распространяется очень быстро, практически мгновенно. После этих двух землетрясений в России никаких отголосков не ощущалось. Наша территория находится значительно севернее границы этих двух плит.

Что касается будущих землетрясений, то я не исключаю, что толчки из этого региона у нас могут быть ощутимы, но повреждений они вызвать не смогут.

— А есть ли данные, где могут быть спровоцированы новые толчки? Может ли из-за землетрясений в Турции тряхнуть где-нибудь в Индии, Иране или, например, на Курилах?

— Новые землетрясения (афтершоки) возникают в очаговой области главного землетрясения. Кроме того, крупное землетрясение может спровоцировать аналогичные в соседних сегментах той же зоны разломов, такие случаи хорошо изучены в Северной Турции. В данном случае аналогичным сценарием будет продвижение сейсмичности либо на юг, либо на северо-восток.

Влияние землетрясений, даже крупнейших, на толчки в других регионах Земли маловероятно. До сих пор никаких признаков этого науке не было известно.

Могло ли вызвать землетрясение в Турции какое-то сейсмическое оружие? Как Луна способна спровоцировать подземный удар? Почему ученые не верят 600 предвестникам землетрясений? Об этом корреспондент «РГ» беседует с заведующим лаборатории сейсмической опасности Института физики Земли РАН, доктором физико-математических наук Алексеем Завьяловым.

Алексей Дмитриевич, землетрясение в Турции породило шквал самой разной информации, в том числе гипотез и версий о причине катастрофы. Давайте оценим несколько самых «громких». Естественно, не обошлось без конспирологии. Например, что американцы заранее вывели из Турции консульства, а затем применили сейсмическое оружие. Речь идет о знаменитом проекте НАARP, который вспоминают, как только на планете происходит что-то экстремальное с климатом, с озоновым слоем, с сейсмикой.

Алексей Завьялов: Энергию главного толчка турецкого землетрясения можно оценить как 10 в 16-17 степени Дж. Энергия огромная! При взрыве атомной бомбы мощностью 20 Кт выделяется энергия порядка 10 в 14 степени Дж, а при взрыве водородной бомбы 20 Мт — 10 в 17 степени Дж. Но сегодня взрывы такой мощности обязательно зафиксируют все мировые системы мониторинга. Других источников, чтобы сгенерировать такую энергию, нет.

Кстати, всего 5-10 процентов энергии подземного удара превращается в сейсмические волны, остальное уходит в тепло.

И тем менее в СМИ среди причин называют, к примеру, гравитационные силы Луны, а китайские ученые считают, что виновато замедление вращения ядра Земли, а возможно, даже изменение его направления.

Алексей Завьялов: Гравитация Луны может сработать, но только при определенных условиях. Здесь надо напомнить, как происходят землетрясения. Плавающие в жидкой мантии тектонические плиты могут наползать, перемещаться друг относительно друга и зацепляться. В этом случае их движение останавливается, и в этих зонах сцепления накапливаются огромные напряжения. Но вовсе не обязательно, что оно обязательно превратится в землетрясение. Для толчка, возможно, не хватает последней капли. Такая ситуация может длиться сколько угодно. И при определенных условиях гравитация Луны может оказаться той самой последней каплей, спусковым крючком, который спровоцирует мощный подземный толчок. Подчеркну, что в этом нет ничего нового.

Что касается влияния изменений скорости вращения ядра Земли, то это явление давно известно. Никакой связи между ним и землетрясениями пока не установлено.

После каждого катастрофического землетрясения многие недоумевают. Вот, казалось бы, произошли форшоки — умеренные по силе толчки. Разве это не повод давать SOS? Есть еще множество предвестников. Неужели ученые не могут их классифицировать, составить своеобразную «таблицу Менделеева» предвестников и на этой основе предсказывать сильные подземные удары?

Алексей Завьялов: Да, база предвестников огромна, их более 600. Но беда в том, все они ненадежны. Ни один не гарантирует однозначного результата. Скажем, вы видите рост концентрации радона в колодцах, вроде, надо бить тревогу, переселять людей, но ничего не происходит. А через какое-то время опять наблюдается рост радона, но на этот раз — сильнейший толчок. Кто на такой зыбкой основе решится выселять сотни тысяч людей? Аналогичная картина и с форшоками, которые составляют всего несколько процентов из общего числа землетрясений. Статистика показывает, что они часто порождают ложные предупреждения.

Однако китайцы в 1975 году сумели заранее предсказать сильное землетрясение..

Алексей Завьялов: Сумели, но это один из немногих успешных, хорошо описанных прогнозов на основе предвестников. Тогда в одном из районов страны ученые заметили, что сильно изменился уровень грунтовых вод, а в феврале, когда было холодно, вдруг в больших количествах появились змеи, которые выползли из своих нор. На основании этих признаков было предсказано землетрясение. Люди несколько недель по ночам уходили из домов. И действительно, толчок произошел, причем практически без жертв. На этот раз повезло, ведь предвестник мог и не сработать, как бывало в подавляющем большинстве случаев. Как говорится, стечение обстоятельств. Увы, пока наука может предсказать вероятность землетрясения на 5-7 лет, но бессильна дать кратковременный прогноз на месяц, а тем более день.

Вот упомянули змей, которые участвовали в прогнозе. А ведь еще была знаменитая история с собакой. Она буквально вытащила хозяина из дома и спасла во время сильнейшего ашхабадского землетрясения. Так, может, сделать ставку на различных живых предвестников? Ведь шахтеры брали с собой канареек, которые оповещали о появлении опасного метана.

Алексей Завьялов: Если бы было все так очевидно, то давно в домах опасных по сейсмике районах жили «сейсмические канарейки». Здесь такая ситуация. С одной стороны, известны примеры аномального поведения животных перед Крымскими землетрясениями 1927 года и Ашхабадским землетрясением, но перед землетрясениями в Спитаке и в Нефтегорске ничего подобного замечено не было. Вообще историй про необычное поведение животных множество, но все на уровне слухов.

Знаю, что в 70-е годы работала специальная экспедиция в Таджикистане, где изучали разные предвестники, в том числе и биологические — необычное поведение живых организмов. Но аргументированных доказательств, какой-то закономерности, на основании которой можно с высокой вероятностью делать прогнозы, получить не удалось.

Читал, что еще в 60-70-х годах прошлого века ученые были уверены, что смогут понять логику сейсмики. В мире начался бум исследований, вкладывались большие деньги, создавались специальные полигоны. Однако задача оказалось сложнее, чем предполагали. С тех пор прошло более 50 лет, наука совершила множество прорывов в самых разных направлениях, например, искусственный интеллект уже ставит самые сложные диагнозы, предсказывает банкротства, прогнозирует климат, а землетрясения так и остаются загадкой. Точный прогноз для науки недоступен. В чем дело? Ведь за эти годы накоплен огромный материал? Или его недостаточно? Чего-то не хватает?

Алексей Завьялов: Хороший вопрос. Я бы разделил его на две части. Действительно, объем самых разных данных о землетрясениях и их предвестниках огромен. На их основе мы строим сейсмические карты, где указано, что в таких-то районах в течение ближайших десятилетий могут с такой-то вероятностью произойти землетрясения, сотрясения от которых достигнут определенного уровня. Эти прогнозы строители обязаны учитывать в своих проектах и возводить здания с повышенной устойчивостью.

Теперь о том, почему, имея такую большую базу данных, не удается прогнозировать сильные толчки с точностью до месяца, а тем более дня? Увы, даже имея огромный материал, наука пока не разобралась с физическими процессами, которые порождают землетрясения. Видимо, нужен человек, который посмотрел бы на всю эту картину под неожиданным углом зрения и нашел решение этой очень старой задачи.

Как когда-то Эйнштейн в огромном количестве физических теорий и экспериментов увидел теорию относительности?

Алексей Завьялов: Согласен, очевидно, требуется «сейсмический» Эйнштейн.

Кстати, почти после каждого сильного землетрясения появляется сообщение, что такой-то ученый его предсказал. Вот и на этот раз СМИ написали, что голландcкий сейсмолог Франк Хубербитс еще 3 февраля предупреждал, что в этом районе Турции будет удар магнитудой 7,5. Может, сейсмический Эйнштейн уже появился?

Почему происходят землетрясения?

В центре Земли находится ядро, окруженное жидкой раскаленной мантией. Самый верхний слой -кора, состоит из литосферных плит. На данный момент ученым известно о крупных, десятках средних и огромном количестве маленьких плит. Они не стоят на месте, а постоянно двигаются, врезаясь друг в друга.

Когда одна плита напирает и давит на другую, между ними скапливается колоссальное напряжение. Но вечно оно копиться не может: происходит сдвиг и «разрядка» напряжения — землетрясение.

Большинство очагов землетрясений возникает на глубине 30-40 км под поверхностью Земли.

Наиболее активные зоны — Тихоокеанский пояс, проходящий вдоль почти всего побережья Тихого океана (примерно 90 % всех землетрясений), и Альпийский пояс — от Индонезии до Средиземного моря (5-6 % всех землетрясений).

Сейсмически активной считается 20% территории России: Камчатка, Сахалин, Курильские острова, Прибайкалье, Иркутская область, Бурятская Республика, Якутия, Кавказ, побережья Черного и Каспийского морей.

Около 5 процентов этих районов являются крайне опасными — там часто происходят толчки, приводящие к 8-10-балльным землетрясениям. В опасных зонах проживает около 20 миллионов человек.

Самое разрушительное землетрясение в России за последние 100 лет произошло на острове Сахалин в 1995 году. В одном из поселков с населением 3197 человек, подземный толчок магнитудой 7,6 унес 2040 жизни.

Пять самых мощных землетрясений за историю наблюдений

В течение года на планете фиксируют:

1 катастрофическое землетрясение — магнитуда выше 8; 10-20 очень сильных — от 7 до 8; 100-120 сильных — от 6 до 7; 800-1000 умеренных — от 5 до 6; 6000-6200 легких — от 4 до 5; 40-50 тысяч слабых — от 3 до 4. Каждый день 1000-8000 очень слабых — магнитуда меньше 3.

Самые мощные землетрясения зафиксированы в Чили (1960 год, магнитуда 9,5), Индонезии (2004 год, 9,3), США (1964 год, 9,2), Япония (2011 год , 9,1), Курилы (1952 год, 9,0).

Самые страшными за всю историю считаются землетрясения: в 1556 году в Китае погибло 830 тысяч человек, 1976 год, Китай — 242 тысячи, 525 год, Византия — 250 тысяч, 1920 год, Китай — 240 тысяч, 2004 год, Индонезия — 230 тысяч.

Либо дома строились с расчетом на землетрясения меньшей мощности, либо потеряли нужную сейсмоустойчивость в процессе эксплуатации, считает профессор ЦНИИП Минстроя Владимир Гурьев. Даже если объект был построен правильно, через некоторое время под воздействием природных условий возникает дефицит сейсмоустойчивости. Поэтому должна работать система контроля за состоянием домов в сейсмических регионах.

Для России тема сейсмоустойчивости очень чувствительная — 29 регионов находятся в сейсмически опасных зонах. «Современная застройка российских городов — это масса сложных и уникальных объектов, включая многоквартирные жилые дома массовых типовых серий прошлого века, а это свыше 400 млн квадратных метров! — подчеркивает Гурьев. — За время эксплуатации параметры типовых зданий изменились, проектная сейсмостойкость снизилась на 2-3 балла, что соответствует превышению расчетных нагрузок на строительные конструкции до 6 раз».

В России есть карты сейсмического районирования. При проектировании конкретного объекта параметры конкретизируются, делается детальное районирование и микрорайонирование, поскольку на месте строительства может оказаться грунт, который добавит баллов к общей сейсмичности, поясняет Гурьев. «Если объекты проектируются с учетом сейсмики, с усиленными конструкциями, диафрагмами жесткости, скользящими опорами и т.д. — они выдержат землетрясение. Если была ошибка в расчетах или не учтены условия — здание при землетрясении, конечно, разрушится. Высотные дома менее устойчивы, здания с большими пространствами тоже, что учитывается при проектировании», — говорит профессор. В России уделяется особое внимание мониторингу за состоянием зданий, разработаны современные приборы контроля.

В нашей стране, пожалуй, сильнейшая школа в части сейсмостойкого строительства, считает эксперт Общественного совета при Минстрое Илья Пономарев. В годы СССР существовала серьезнейшая система мониторинга, были созданы карты сейсмической активности различной детализации, разработаны десятки методов снижения негативного воздействия, такие, как сейсмоизоляционные пояса, специальные конструкции оснований и фундаментов, расчет размещения зданий с учетом параметров грунтов (микросейсморайонирование). «На этих разработках в значительной мере базируется современное проектирование в Китае, где даже небоскребы успешно пережили ряд серьезных землетрясений в последние десятилетия», — отмечает он. В Турции на безопасности экономят, что уже не раз проявлялось, отмечает Пономарев. После Стамбульского землетрясения, когда так же рассыпались многоэтажки, новые районы Баку, где работали турецкие девелоперы, перепроверяли с применением советских СНиПов, были выполнены работы по усилению конструкций.

В России существует целая госпрограмма сейсмостойкого строительства, к сожалению, достаточно незначительная по объемам финансирования, добавляет он. Тем не менее, несмотря на отмену обязательных норм, российские проектировщики традиционно учитывают максимальную прогнозную сейсмику, особенно на особо сложных и опасных объектах. Риски в большей степени связаны со старой или исторической застройкой.

На фотографиях и видео легко заметить, что рядом находятся здания практически без разрушений и здания, которые превратились в кучу мусора, говорит член Общественного совета при Минстрое России, президент Координационного совета Ассоциации «Инженерные изыскания в строительстве» Михаил Богданов. «Зданиями-убийцами» стали те, которые были запроектированы без учета сейсмической опасности. В России есть проблема в том, что используются устаревшие карты сейсмоопасных регионов, составленные в начале 1990-х годов, а с тех пор ситуация могла измениться, считает Богданов. «Сейчас подготовлены новые карты сейсмической опасности, — отмечает он. — При использовании достоверной информации о сейсмической опасности у нас в стране, несомненно, могут и проектировать, и строить здания и сооружения в сейсмоопасных районах. Диалог по этому вопросу с Минстроем России идет и все правильные решения уверен, будут приняты».

Для Камчатки и Кавказа, наиболее сейсмически активных регионов, в России установлены нормативы сейсмической активности до 9 баллов, говорит президент Национального объединения строителей (НОСТРОЙ) Антон Глушков. Они должны быть учтены в проекте, так что в случае землетрясения более низкой балльности здания выстоят и не пострадают. Перед началом строительства заказчик должен дополнительно провести специализированные сейсмологические и сейсмотектонические исследования. К традиционным способам повышения сейсмостойкости зданий и сооружений можно отнести создание бетонных армированных рубашек, усиление торкрет бетоном, введение дополнительных железобетонных и металлических рам, применение систем внешнего армирования на основе углеволокна, перечисляет Глушков. И, конечно, не стоит забывать про входной контроль стройматериалов, поступающих на площадки.

Что такое землетрясение, из-за чего происходит?

• 7 Ноября, 2019
• Советы туристу

Стихийные бедствия и природные катастрофы вызывали страх у людей с самого начала времен. Их не всегда можно предсказать, ими нельзя управлять. Они уносят тысячи жизней и разрушают целые города. В древности их считали карой богов. Из всех природных катастроф землетрясение — одно из самых опасных. Это объясняется тем, что оно может стать причиной других стихийных бедствий. Несмотря на то что их невозможно предсказать, ученым важно знать, из-за чего происходят землетрясения.

Определение

Землетрясение — это сотрясение поверхности Земли, вызванное внезапным выбросом энергии в литосферу, которое создает сейсмические волны. Они могут варьироваться по своей мощности от очень слабых, которые нельзя почувствовать, до чрезвычайно сильных, разрушающих целые города. Сейсмичность, или сейсмическая активность района, характеризуется частотой, типом и интенсивностью или силой землетрясений, произошедших за определенный период времени. На поверхности Земли подземные толчки проявляются тряской, а иногда и смещением земли. Когда эпицентр сильного землетрясения находится недалеко от берега или под водой, смещение морского дна может вызвать цунами.

Подземные толчки могут также вызвать оползни, а иногда и вулканическую активность. В наиболее общем смысле слово «землетрясение» используется для описания любого сейсмического события, естественного или вызванного человеком, которое генерирует сейсмические волны. Они могут быть вызваны вулканической деятельностью, оползнями, взрывами мин и ядерными испытаниями. Точка первоначального разрыва называется его очагом или гипоцентром землетрясения. Эпицентр — это точка на уровне земли непосредственно над гипоцентром.

Из-за чего происходит землетрясение

Земля имеет четыре основных слоя: внутреннее ядро, внешнее ядро, мантия и кора. Кора и верхняя часть мантии составляют тонкий слой на поверхности нашей планеты. Он ​​состоит из множества частей, которые медленно перемещаются, скользят и натыкаются друг на друга. Эти части называются тектоническими плитами, а их края — границами.

Эти плиты могут образовывать дно океанов или поверхность суши. Они восприимчивы к движениям, которые запускаются в мантийном слое Земли, ниже земной коры. Такие движения могут привести к тому, что одна плита скользит по другой или они удаляются друг от друга, а затем с силой сталкиваются. Такие движения земной коры — это то, из-за чего происходит землетрясение. Такие перемещения могут вызвать очень сильные поземные толчки. Но это не единственная причина, из-за чего происходит землетрясение. Они также могут возникнуть вдоль линий разломов в земной коре. Разломы — это в основном трещины в континентальных или океанических плитах, вызванные их тектоникой. Кора вблизи линий разломов очень нестабильна, и возмущения вдоль них могут вызвать массивные землетрясения.

Почему трясется земля

Так от чего происходит землетрясение? В то время как края разломов сцеплены, а остальная часть продолжает свое движение, энергия, которая обычно заставляет плиты скользить, накапливается. Когда сила движущихся частей земной коры, наконец, преодолевает трение зазубренных краев разлома и расцепляет их, вся накопленная энергия высвобождается. Она расходится наружу от разлома во всех направлениях в виде сейсмических волн, похожих на рябь на воде.

Регистрация

Землетрясения регистрируются с помощью инструментов, называемых сейсмографами. Запись, которую они делают, называется сейсмограммой. Сейсмограф имеет основание, которое прочно опирается на землю, и тяжелый груз, свободно свисающий. Когда землетрясение вызывает сотрясение грунта, основание сейсмографа тоже дрожит, а подвешенный груз остается неподвижным. Вместо этого пружина или веревка, на которой он висит, поглощает все движение. При этом записывается разница в положении между дрожащей и неподвижной частями сейсмографа. Сила или интенсивность землетрясения называется магнитудой.

Последствия

Сотрясения и нарушение целостности грунта являются основными эффектами, создаваемыми землетрясениями, в основном приводящими к более или менее серьезному повреждению зданий и других жестких конструкций. Степень локального воздействия зависит от сложной комбинации силы землетрясения, расстояния от эпицентра и местных геологических и геоморфологических условий, которые могут усиливать или уменьшать распространение волн.

Специфические местные геологические, геоморфологические и геоструктурные особенности могут вызывать высокие уровни сотрясений на поверхности земли даже от землетрясений низкой интенсивности. Этот эффект называется локальной амплификацией. Это происходит главным образом из-за переноса сейсмического движения с твердых глубоких почв на мягкие поверхностные почвы и из-за эффектов фокусировки сейсмической энергии вследствие типичного геометрического расположения отложений.

Нарушение целостности грунта — это видимое разрушение и смещение поверхности Земли вдоль следа разлома, который может быть порядка нескольких метров в случае сильных землетрясений. Разрыв грунта представляет собой серьезную опасность для крупных инженерных сооружений, таких как плотины, мосты и атомные электростанции, и требует тщательного картирования существующих повреждений.

Землетрясения, наряду с сильными штормами, вулканической активностью и лесными пожарами, могут вызывать нестабильность склонов, приводящую к оползням, что является серьезной геологической опасностью.

Также они могут вызвать пожары, повредить электрические или газовые линии. В случае разрыва водопроводной сети и потери давления также может быть трудно остановить распространение пожара. Например, больше смертей в результате землетрясения в Сан-Франциско в 1906 году было вызвано пожаром, чем самим землетрясением.

Разжижение грунта происходит, когда из-за сотрясения насыщенный водой гранулированный материал (такой как песок) временно теряет свою прочность и переходит из твердого в жидкое состояние. Это явление может привести к тому, что жесткие конструкции, такие как здания и мосты, могут наклониться или утонуть в сжиженных отложениях.

Цунами — это длинные и высокие морские волны, возникающие при внезапном или резком движении больших объемов воды, в том числе при землетрясении в море. В открытом океане расстояние между гребнями волн может превышать 100 километров, а периоды волн могут варьироваться от пяти минут до одного часа. Такие цунами проходят 600-800 километров в час, в зависимости от глубины. Большие волны, вызванные землетрясением или подводным оползнем, могут охватить близлежащие прибрежные районы за считанные минуты. Цунами также может преодолевать тысячи километров через открытый океан и разрушать далекие берега через несколько часов после землетрясения, которое их породило.

Обычно субдукционные землетрясения с магнитудой до 7,5 по шкале Рихтера не вызывают цунами, хотя некоторые случаи этого были зарегистрированы. Большинство разрушительных цунами вызваны подземными толчками магнитудой 7,5 и более.

Там, где произошло землетрясение, наводнения могут быть вторичными последствиями. Они происходят при повреждении плотин или в том случае, если оползни перекрывают русла рек.

Где чаще всего происходят землетрясения

Они могут нанести удар в любом месте на Земле и в любой момент времени. Однако некоторые части Земли более подвержены землетрясениям, чем другие. Землетрясения происходят по краям тектонических плит и линий разломов, и на нашей планете есть три большие зоны, которые наиболее подвержены землетрясениям. Это Тихоокеанский сейсмический пояс, Альпийский пояс и Срединно-атлантический хребет.

Тихоокеанское огненное кольцо — это пояс, где часто происходят землетрясения, на него приходится 81 % самых крупных поземных толчков в мире. Он простирается от Чили на север, вдоль тихоокеанского побережья Южной Америки, Центральной Америки до Мексики в Северной Америке, далее — до западного побережья США, до южных частей Аляски и дальше, охватывая Алеутские острова в Тихом океане. Япония, Филиппинский архипелаг, Новая Гвинея, острова юго-западной части Тихого океана и Новая Зеландия также являются частью этого пояса. Присутствие молодых, растущих гор и вулканов, глубоких океанических траншей, краев тектонических плит и других тектонических активных структур делает его сейсмически опасной зоной.

17 % землетрясений в мире происходят в Альпийском поясе. Он простирается от индонезийских островов Ява и Суматра в Юго-Восточной Азии до Гималайского региона Индийского субконтинента через Центральную Азию в Средиземное море и в Атлантический океан.

Срединно-Атлантический хребет расположен вдоль дна Атлантического океана. Он разделяет Евразийскую и Североамериканскую плиты в Северной Атлантике и Южноамериканскую и Африканскую континентальные плиты в Южной Атлантике.