Назовите причины и последствия землетрясений


Землетрясением называют подземные толчки и колебания поверхности планеты, возникающие в верхних слоях литосферы из-за резкого смещения литосферных плит. Наименее опасные из них образуются в мантии Земли (на большой глубине). А вот разрывы и смещения поверхностного слоя могут приносить с собой катастрофические разрушения. Объясняется это уменьшением силы землетрясений по мере удаления от его очага. Чем глубже находится очаг, тем меньшие колебания возникают на земной поверхности.

Разлом земной поверхности

Сила землетрясений в баллах

Очаг землетрясения (то место, где оно образовалось), называют также фокусом или гипоцентром. От него во все стороны расходятся сейсмические волны, подобно волнам на воде, возникающим от брошенного камешка, с той лишь разницей, что сейсмические волны направлены и в стороны, и вверх, и вниз. А вот то место на земной поверхности, которое находится прямо над самым очагом, называют эпицентром землетрясения. Как правило, самые сильные колебания возникают именно в нём.


Шкала магнитуд способна оценивать силу этого разрушительного явления природы. Если быть точнее, то она оценивает ту энергию, которая выделяется в виде сейсмических волн. И колеблется это значение от 1 до 9,5 (его обычно используют учёные, например, в популярном фильме «Разлом Сан-Андреас» магнитуда достигает максимального значения — 9,5).
Но хоть эта характеристика довольно красноречива, всё же, этого бывает мало, чтобы понять, насколько опасным является катаклизм. Ведь бывает так, что более слабое, но продолжительное землетрясение, наносит куда больше ущерба, чем сильное. Потому существует ещё и шкала интенсивности. Она оценивает воздействие колебаний на земную поверхность, а также их последствия.

Для оценки этого разрушительного явления используются различные шкалы, но, как правило, все они 12-бальные. Самая популярная шкала магнитуд — это шкала Рихтера. Если сопоставить её со шкалой интенсивности, то можно примерно представить, к каким последствиям приводят землетрясения различной силы:

  • 1-2 балла — отмечается лишь на приборах, хотя особо чувствительные люди могут почувствовать слабенькие толчки.

  • 3-4 балла — ощущается практически всеми как лёгкие толчки, особенно заметно внутри зданий (по лёгкому дребезжанию предметов и встряске).
  • 5-6 баллов — возникают довольно сильные колебания, во время которых могут появляться трещины в старых домах, осыпаться штукатурка, падать предметы с полок и т.д.
  • 7-8 баллов — наблюдаются очень сильные колебания, приводящие к разрушению домов и появлению трещин в земле.
  • 9-10 баллов — уничтожающее землетрясение, приводящее к разрушению зданий, оползням и обвалам, огромным трещинам в земной поверхности и т.д. Явления такой силы наблюдаются около 10 раз в год.
  • 11-12 баллов — катастрофическое землетрясение, разрушительные последствия которого сложно предсказать. Случаются они обычно раз в год.

Последствия землетрясений

Сильные землетрясения способны разрушать здания и различные сооружения. В результате таких разрушений погибает множество людей. А если очаг находится в море, то на побережье обрушивается цунами (огромная волна, способная сметать всё на своём пути). Землетрясение — одно из самых опасных явлений на нашей планете. А если учитывать, что их практически невозможно предсказывать, как многие другие явления… Это становится настоящей проблемой.

Последствия землетрясения

Статистика землетрясений


Как нам уже известно, опасными называют землетрясения силой 7-12 баллов. Именно они способны приводить к разрушениям и изменению рельефа планеты. И хоть точно нельзя утверждать, сколько ежегодно происходит таких явлений, можно посчитать примерное количество наиболее сильных из них. Два столетия назад, к примеру, в год проходило около 40 землетрясений, имеющих силу 7 и выше. Сейчас же их количество увеличилось в десяток раз. 400 сильных землетрясений в год для Земли уже стали нормой. Тенденция впечатляет, не так ли? А что будет дальше?

Источник: naturae.ru

Что собой представляет землетрясение и какого происхождения оно бывает?

Определить название землетрясения не составляет труда. Общепринятым является утверждение, что землетрясение — это колебания поверхности земли в результате внутреннего движения литосферных плит.

  • Вообще, сила землетрясения может ощущаться человеком, но не всегда. Практически не ощущаются землетрясения на дне океанов. Поэтому для начала предлагаем вам разобраться в классификации существующих видов землетрясений.
  • Ученые классифицируют обнаруженные землетрясения на следующие виды:
    • тектонического происхождения. Это самые большие и сильные колебания, которые распространяются на значительные площади. Однако, для человека они практически неощутимы. Лава в середине земного шара постоянно находится в движении. Постепенно поднимается и опускается. Такое положение в науке ассоциируют с дыханием земли. Землетрясением считается место, где под давлением лавы произошел разрыв земной коры;

    • вулканического происхождения. Территориально они происходят вблизи вулканов. И следуют параллельно с извержением вулкана;
    • денудационные колебания. Вид землетрясения, который спровоцирован обвалами горной породы из-за вымывания подземными водами. В местах дислокации такого вымывания образуются пещеры. Которые со временем обрушиваются, что и создает колебания;
    • подводные. Среднее между другими тремя видами, поскольку могут включать в себя сразу все их признаки. Особенностью этого вида является возникновение под толщей воды. Возможными причинами бывают извержения подводных вулканов, обвал пород из-за вымывания водой и через движение лавы. Последствиями подводного землетрясения является образование волн от небольших до гигантских размеров. Именно высота волны и влияет на результат от такого землетрясения;
    • искусственные. Такой вид землетрясений может быть связан с человеческой деятельностью. Когда проводятся добывающие работы и испытания ядерного оружия.

Научные термины вокруг землетрясения

Наблюдение за землетрясениями ведутся на постоянном уровне. Наука совершенствуется. Но, к сожалению, досконального изучения этого процесса еще не показано. Для общего ознакомления предлагаем вам основную терминологию, используемую при изучении и наблюдении за колебаниями земной коры:


  • очаг землетрясения — место образования колебаний;
  • эпицентр землетрясения — поверхностное выражение толчков снаружи;
  • сейсмограф — прибор фиксации землетрясения;
  • сейсмограмм — практическое фиксирования/отображение дрожи;
  • сейсмология — наука, изучающая землетрясения;
  • сейсмологи — ученые этой специфики;
  • сейсмические волны — колебания от очага землетрясения;
  • амплитуда колебаний — размещение грунта во время колебаний относительно состояния покоя;
  • период колебаний – время, в течении которого проходит одна полная амплитуда.
Землетрясение - это колебание поверхности земли
Землетрясение — это колебание поверхности земли

Почему возникают землетрясения?

Мы указали вам наиболее обобщенные виды. В зависимости от происхождения различаются и разные причины возникновения землетрясений.


  • Самой распространенной причиной возникновения колебания земного шара определяют смену тектонических плит. Эти плиты смещаются практически на несколько сантиметров. Но этого размера достаточно, чтобы сдвинуть целую гору с места. Любые передвижения на горе приводят к возникновению трещин. Как следствие, все расположенное сверху приходит в движение.
  • Вулканические причины — землетрясение возникает именно из-за действия вулкана. Еще со школы нас учили, что вулканы бывают двух видов: действующий и потухший (спящий).
  • Когда вулкан начинает действовать, происходят вулканические колебания. Вся масса вулкана начинает двигаться наружу, и давить на всю окружную земную поверхность. Зарождаются сейсмические волны — взрывы газа и пара.
  • К сожалению, ученым не всегда удается исследовать причину активации вулкана. Поскольку даже спящий вулкан может проснуться и начать действовать. Спящие вулканы являются очень опасными разновидностями. Так как основное внимание сосредотачивается на всех действующих видах. И неизвестно — может ли спящий вулкан взорваться, или он продолжит оставаться в состоянии покоя всегда.
  • Обвальный характер — землетрясение возникает из-за обвала горной породы. Колебания происходит из-за удара съехавшей массы. Возникнувшие землетрясения через такие изменения характеризуются небольшими колебаниями. Вследствие таких землетрясений могут образовываться озера, поскольку смещение преграждает реку. Также эти землетрясения ассоциируют с обычным смещением почвы. Последствия имеет именно смещение земли.

  • Подводные причины еще называют моретрусы. Землетрясение может возникнуть в море, океане и на прибрежной зоне. Изменения в толще воды провоцируют образование огромных волн. Поскольку двинувшаяся вода пытается вернуться в прежнее положение. Большие волны носят название цунами. Они движутся в сторону к берегу и сносят все на своем пути.
  • Искусственный характер. Название говорит само за себя. Человек самостоятельно провоцирует возникновение землетрясения. Частыми причинами являются подземные и надземные испытания ядерного оружия, добыча нефти, газа, выщелачивания соли, захоронение отходов, наполнение скважин водой.
  • Также существуют естественные причины возникновения землетрясений. Матушка природа все возвращает на круги своя. Все искусственные изменения в земной коре постепенно восстанавливаются естественным путем. Вот, например, вырытая пещера самостоятельно постепенно засыпается обратно. Добытая шахта наполняется водой. Природа своими силами восстанавливает исходное состояние земли. Эти восстановления очень часто служат началом возникновения землетрясения.

Землетрясения могут возникнуть в результате деятельности человека
Землетрясения могут возникнуть в результате деятельности человека

Можно ли и как спрогнозировать возникновение землетрясений?

Вообще землетрясение считают опасным процессом вызванным силами земли. Опасность заключается не только в последствиях, но и в попытках прогнозирования. Ведь, если узнать о времени возникновения землетрясения можно хоть частично, но все же попробовать уменьшить плачевные последствия и жертвы среди населения.

Научный подход

  • Перед ученым предстает три главных задачи:
    • определение места возникновения землетрясения;
    • определение времени возникновения колебаний;
    • определение силы землетрясения.
  • В связи с этим принято классифицировать прогнозы на два вида: краткосрочный и долгосрочный. Благодаря долгосрочному прогнозу можно узнать место и мощь землетрясения. А краткосрочный прогноз позволяет определить время возникновения землетрясения.
  • Место дислокации колебания определяют за счет имеющихся данных силы каждого землетрясения за время их существования относительно активности земной коры. Благодаря этим манипуляциям учеными создается графическое отображение сейсмической опасности. К сожалению, точность этого прогноза в процентном эквиваленте составляет не более 80%.

  • Еще одним из неотъемлемых задач возникает определения времени, его можно отследить только постоянно наблюдая за силой и периодичностью колебаний. Недостатком является тот фактор, что полученные данные могут быть недостоверными.
Научный метод прогнозирования землетрясений не дает гарантий больше 80%
Научный метод прогнозирования землетрясений не дает гарантий больше 80%

Сигналы, что говорят о приближении землетрясения

  • На уровне с научным подходом по определению приближения землетрясения, прослеживается и обращается внимание на другие факторы. Эти признаки связаны с природными изменениями. На приближение землетрясения указывает поведение животных:
    • на примере собак замечено, что они начинают выть и бежать из помещений. Верность этого вида животных не знает границ. Собака может предупредить своего владельца о приближении опасности путем дерганья за одежду в сторону выхода;

    • змеи вылезают из своих нор даже независимо от времени года;
    • наблюдается странное поведение рыб, которые могут массово выбрасываться на берег;
    • крысы и мыши бегут из своих нор;
    • коты, свиньи, лошади, коровы ведут себя нервно, показывая свое беспокойство;
  • Также, о приближении землетрясения могут указывать природные явления, такие как появление света над центром будущего колебания, возможно скудное колебания земли.
  • Как видим, чтобы четко узнать время, силу и место возникновения землетрясения нужно проводить ряд исследований и наблюдений. Ведь, нет единой окончательной подсказки для определения приближения землетрясения.
Животные также дают сигналы о приближении землетрясений, особенно собаки
Животные также дают сигналы о приближении землетрясений, особенно собаки

Характеристики землетрясения: сила его воздействия

В наше время достаточно хорошо проводится оценка интенсивности толчков землетрясения. Учеными разработана классификация для определения масштаба землетрясения. Шкала измерения носит название двенадцати балльная шкала Рихтера. Названа она в честь американского сейсмолога Чарльза Рихтера, и измеряется в баллах:

  • 1 балл — не ощутим для человека, фиксация происходит только сейсмическими приборами;
  • 2 балла — почти не ощущается человеком, однако, может восприниматься чувствительными домашними животными;
  • 3 балла — толчки очень слабые, могут колебаться приближенные к эпицентру здания (содрогания похоже на движение вблизи тяжеловесного автомобиля);
  • 4 балла — толчки ощутимы. Возможно дрожь окон и посуды, заметное колебание навесных предметов;
  • 5 баллов — заметны сильные колебания, которые видны невооруженным глазом. Начинает трястись и падать мебель. Кстати, появляются трещины на стекле и стенах. Настенные часы, как правило, останавливаются;
  • 6 баллов — колебания становятся сильнее. Начинает отпадать штукатурка из домов. Падает тяжелая мебель. Возможны разрушения старых помещений. Человек испытывает страх;
  • 7 баллов — ощутимы очень сильные толчки. Начинают трескаться стены крепких зданий, могут наблюдаться сдвиги. Мутнеет и колеблется уровень воды. Люди в панике. Возможно травмирование людей;
  • 8 баллов — землетрясение имеет уничтожающую силу. Деревья начинают ломаться. Уже валятся крепкие здания. Грунтовая поверхность покрывается небольшими трещинами. Присутствует смертность населения;
  • 9 баллов — опустошается все. Появляется значительное количество погибших. Земля продолжает трескаться. Здания непрерывно уничтожаются;
  • 10 баллов — толчки вызывают уничтожающее действие. Начинают разрушаться мосты, плотины и фундаменты домов. Вода хлещет из берегов. Земля покрывается крупными трещинами. Число жертв растет;
  • 11 баллов — катастрофический уровень. Подвергаются разрушению дороги, мосты. Дома, к сожалению, уже практически все разрушены. Широкие трещины на поверхности земли. Большое число погибших;
  • 12 баллов — предельно катастрофический уровень разрушения. Уничтожается все. Земля меняет свои рельефы, а реки выходят из берегов. Выжить практически невозможно.
Землетрясения могут иметь различную силу воздействия
Землетрясения могут иметь различную силу воздействия

Наиболее разрушительные землетрясения в истории

Видим, что землетрясение является очень жутким явлением природы. Учение землетрясениями интересуются с глубокой древности. Еще Аристотелем, Голицыным и Вихертом велись наблюдения за сейсмологической активностью земли. В мире произошло огромное количество таких дрожаний земной поверхности. Учеными выделены следующие самые жестокие случаи.

  • 1920 китайская провинция Ганьсу. Выжило очень мало людей. Одно село исчезло под землей.
  • 1923, Япония, провинция Канто. Крупнейшее землетрясение на этой сейсмически нестабильной зоне.
  • 1939, Чили — полностью разрушен город. Наибольшее количество жертв обнаружено в разрушенном театре Косепсьйона.
  • 1948 в Туркменистане (тогдашняя Туркменская ССР), количество жертв было скрыто тогдашней властью. Землетрясение произошло глубокой ночью, когда люди практически не имели возможности спастись.
  • 1988 год, армянский город Спитак претерпело колоссального уничтожения во всем тогдашнем СССР.
  • 2004 год в Индийском океане — самый большой среди подводных землетрясений, по шкале Рихтера занял 9-ти балльную шкалу. Цунами высотой до 30 метров уничтожило сотни тысяч людей на прибрежной зоне.
  • 2010 год, Порт-о-Пренс, Гаити — наблюдателями названа цифра погибших около 160 тыс. Такая большая цифра смертности стала следствием некачественного строительства жилых помещений.
  • 2017, Иран — толчки ощущались в таких странах как Турция, Объединенные Арабские Эмираты и Израиль.
  • К сожалению, это не все жестокие случаи.
Еще в древние времена были зарегистрированы плачевные последствия землетрясений
Еще в древние времена были зарегистрированы плачевные последствия землетрясений

Чем опасны землетрясения и где они происходят?

Сейчас информационный мир очень развит, поэтому нам не раз удавалось слышать о землетрясениях. Эти процессы постоянно происходят в мире. Большинство землетрясений имеют незначительный характер, могут даже не ощущаться без специальных устройств.

  • Очень часто фиксируют случаи возникновения землетрясений в Новой Зеландии, Турции, Калифорнии, Японии, Испании, а также Чили, Средиземноморье и Индонезии. Дополняют список Юго-Восточная Азия, Гималаи, Индия, Филиппины, Анды, Сахалин, Камчатка и др.
  • Причинами появления дрожи на этих частях земли является расположение на «горном поясе». Еще одной из самых распространенных территорий является Тихий океан, ученые называют его «огненным кольцом».

Землетрясение — стихия с плачевными последствиями. По результатам ряда анализов, наблюдений обобщенно последствия после землетрясений и выявлено:

  • разрушение зданий, мостов, дорог, насыпей;
  • сдвиги земной поверхности;
  • изменения русел рек, появление новых озер, наводнения;
  • пожары;
  • уничтожение жизни на определенных территориях;
  • исчезновение целых городов;
  • наполнение атмосферы тяжелыми для организма человека металлами;
  • техногенные катастрофы;
  • сильное экологическое загрязнение территории возникновения землетрясения;
  • разрушение нефтяных, газовых труб, целых ТЭС и ГЭС;
  • возникновение цунами;
  • появление многочисленных жертв;
  • психические расстройства у людей, переживших землетрясение;
  • изменение поведения всех видов животных;
  • невозможность восстановления разрушенной территории.
Землетрясения чаще бывают в местности с
Землетрясения чаще бывают в местности горного пояса

Как вести себя во время землетрясений?

Как видим, от землетрясения никто не застрахован. Поскольку невозможно точно определить время и место возникновения колебаний. Также невозможно определить и силу будущих толчков. Но, если вы попали в зону ощутимой тряски, запомните основные правила поведения:

  • оставайтесь спокойными и уравновешенными;
  • наибольшую опасность в такой ситуации является падающие обломки;
  • не паникуйте;
  • по возможности помогайте другим;
  • возьмите с собой документы и все вещи первой необходимости;
  • обязательно тепло оденьтесь, возьмите фонарик и медикаменты;
  • выключите газ и электроэнергию;
  • тяжести должны быть на полу;
  • отвяжите и выпустите всех домашних животных. Они лучше чувствуют опасность, поэтому смогут самостоятельно выжить;
  • научите детей правилам поведения во время землетрясения;
  • слушайте информацию о локальном расположении колебаний и ситуацию в местности;
  • если не удалось выйти во двор, спрячьтесь под стол;
  • углы комнаты наиболее опасные, спрятаться можно под несущей стеной в дверном проеме;
  • отойдите от зданий и деревьев на безопасное расстояние;
  • старые здания, дороги, мосты и насыпи несут большую опасность, поскольку первыми подвергаются разрушению;
  • лестницы, лифт не гарантируют безопасности. Наоборот, от них нужно отделиться как можно дальше;
  • не зажигайте спички во время колебаний, возможно возникновение пожара;
  • вода во время землетрясения загрязняется;
  • если вы застали землетрясение в машине, то убавьте скорость, откройте дверь и переждите непогоду;
  • отходите от дома быстро и внимательно;
  • наблюдайте за окружающими предметами;
  • удалитесь как можно дальше от электрических проводов;
  • не поворачивайтесь для осмотра завалов;
  • проверьте коммуникации в доме, чтобы не возникло пожара или взрыва;
  • не находитесь на прибрежной зоне;
  • оценивайте ситуацию трезво и спокойно;
  • не забывайте о возможности повторного колебания.
Во время землетрясений - сохраняйте спокойствие
Во время землетрясений — сохраняйте спокойствие

Обобщив всю информацию, мы видим, что землетрясение является самой мощной непредсказуемой внутренней силой Земли. Если бы можно было досконально изучить и предсказать начало землетрясения, то можно было бы спасти очень много людей. Не стоит огорчаться, так как исследования происходят на постоянной основе. Человеку самому необходимо помнить, что все негативные изменения в природе есть последствиями деятельности людей.

Важно: Нужно интересоваться основными аспектами этой темы. Ведь, обладая хотя бы некоторой информации о землетрясениях, и зная элементарные правила поведения в такой ситуации, можно предотвратить плачевные последствия, сохранить свою жизнь и жизни окружающих людей. Берегите себя и своих близких. И помните, во всех проблемных ситуаций главное — сохранять спокойствие.

Источник: heaclub.ru

Землетрясения — это одни из наиболее страшных природных катастроф, уносящие десятки и сотни тысяч человеческих жизней и вызывающие опустошительные разрушения на огромных пространствах.

7 декабря 1988 года в Армении произошло мощное землетрясение, названное Спитакским по наименованию города, полностью стертого с лица Земли. Тогда за несколько секунд погибло более 25 тыс. человек, а несколько сот тысяч получили ранения. Ашхабадское землетрясение в ночь с 5 на 6 октября 1948 года унесло более 100 тыс. жизней.

В Китае в 1920 году погибли 200 тыс. человек, в 1923 году в Японии — более 100 тыс. Примеров катастрофических землетрясений, повлекших за собой большие жертвы, очень много. Например, в 1755 году в Лиссабоне, в 1906 году в Сан-Франциско, в 1908 году в Сицилии, в 1950 году в Гималаях, в 1957 году в Западной Монголии и в 1960 году в Чили. В 1976 году 250 тыс. человек стали жертвами очень сильного Таншаньского землетрясения в Китае. 3100 человек погибли при землетрясении в 1980 году в Италии, 2500 — в 1981 году в Иране.

В 1993 году сильное землетрясение обрушилось на японский город Кобе, вызвав пожары, опустошившие целые кварталы и повлекшие человеческие жертвы. В 1994 году мощные подземные толчки сотрясали Сан-Франциско, обрушив автомобильные эстакады. Трагедией обернулось землетрясение на севере Сахалина в 1995 году в Нефтегорске, когда рухнули несколько зданий, под обломками которых погибли 2 тыс. человек.

Зимой 1998 года мощное землетрясение обрушилось на Афганистан. Этот список можно продолжать бесконечно, так как землетрясения разной силы и в разных районах земного шара происходят постоянно, нанося огромный материальный ущерб и приводя к многочисленным жертвам.

Именно поэтому ученые различных стран предпринимают большие усилия в изучении природы землетрясений и их прогноза. К сожалению, предсказать место и время землетрясения, за исключением нескольких случаев, до сих пор еще не удается.

Любое землетрясение — это мгновенное высвобождение энергии за счет образования разрыва горных пород, возникающего в некотором объеме, называемом очагом землетрясения, границы которого не могут быть определены достаточно строго и зависят от структуры и напряженно-деформированного состояния горных пород в данном конкретном месте. Деформация, происходящая скачкообразно, излучает упругие волны. Объем деформируемых пород играет важную роль, определяя силу сейсмического толчка и выделившуюся энергию.

Большие пространства земной коры или верхней мантии Земли, в которых происходят разрывы и возникают неупругие тектонические деформации, порождают сильные землетрясения: чем меньше объем очага, тем слабее сейсмические толчки. Гипоцентром, или фокусом, землетрясения называют условный центр очага на глубине, а эпицентром — проекцию гипоцентра на поверхность Земли. Зона сильных колебаний и значительных разрушений на поверхности при землетрясении называется плейстосейстовой областью.

По глубине расположения гипоцентров землетрясения делятся на три типа: 1) мелкофокусные (0-70 км), 2) среднефокусные (70-300 км), 3) глубокофокусные (300-700 км). Чаще всего очаги землетрясений сосредоточены в земной коре на глубине 10-30 км. Как правило, главному подземному сейсмическому удару предшествуют локальные толчки — форшоки. Сейсмические толчки, возникающие после главного удара, называются афтершоками. Происходящие в течение значительного времени афтершоки способствуют разрядке напряжений в очаге и возникновению новых разрывов в толще горных пород, окружающих очаг.

Очаг землетрясения характеризуется интенсивностью сейсмического эффекта, выражаемого в баллах и магнитуде. В России используется 12-балльная шкала интенсивности Медведева-Шпонхойера-Карника (МSК-64). Согласно этой шкале, принята следующая градация интенсивности землетрясений: I-III балла — слабые, IV-V — ощутимые, VI-VII — сильные (разрушаются ветхие постройки), VIII — разрушительные (частично разрушаются прочные здания, падают фабричные трубы), IХ — опустошительные (разрушается большинство зданий), Х — уничтожающие (разрушаются мосты, возникают оползни и обвалы), ХI — катастрофические (разрушаются все сооружения, изменяется ландшафт), ХII — губительные катастрофы (вызывают изменения рельефа местности на обширной территории). Магнитуда землетрясения по Чарльзу Ф. Рихтеру определяется как десятичный логарифм отношения максимальных амплитуд сейсмических волн данного землетрясения (А) к амплитуде таких же волн некоторого стандартного землетрясения (Ах). Чем больше размах волны, тем соответственно больше смещение грунта:

Магнитуда 0 означает землетрясение с максимальной амплитудой 1 мкм на эпицентральном расстоянии в 100 км. При магнитуде, равной 5, отмечаются небольшие разрушения зданий. Опустошительный толчок имеет магнитуду 7. Самые сильные из зарегистрированных землетрясений достигают величины 8,5-8,9 по шкале Рихтера. В настоящее время оценка землетрясений в магнитудах применяется чаще, чем в баллах.

Между интенсивностью (I0) землетрясения в эпицентре, которое выражается в баллах, и магнитудой (М ) существует соотношение

I0 = 1,7 » М — 2,2; М = 0,6 » I0 + 1,2.

Более сложное уравнение характеризует связь между интенсивностью колебания I0 , магнитудой М и глубиной очага Н :

I0 = аМ — b log Н + с,

где а, b, с — коэффициенты, определяемые эмпирически для конкретного района землетрясения.

Линии, соединяющие пункты с одинаковой интенсивностью колебаний, называются изосейстами. В эпицентре землетрясения поверхность Земли испытывает в основном вертикальные колебания. При удалении от эпицентра возрастает роль горизонтальной составляющей колебаний.

Энергия, выделяющаяся при землетрясениях, Е = = p2rV (а / Т ), где V — скорость распространения сейсмических волн, r — плотность верхних слоев Земли, а — амплитуда смещения, Т — период колебаний. Исходным материалом для расчета энергии служат данные сейсмограмм. Б. Гутенберг, как и Ч. Рихтер, работавший в Калифорнийском технологическом институте, предложил связь между энергией землетрясения и его магнитудой по шкале Рихтера:

log E = 9,9 + 1,9М — 0,024М 2.

Данная формула показывает колоссальное возрастание энергии при увеличении магнитуды землетрясения.

Энергия землетрясений в несколько миллионов раз превышает энергию стандартной атомной бомбы в 100 кт (1000 » 1018 эрг). Например, при Ашхабадском землетрясении 1948 году выделилось энергии 1023 эрг, при Хаитском в Таджикистане в 1949 году — 5 » 1024 эрг, в 1960 году в Чили — 1025 эрг. По всему земному шару в среднем за год за счет землетрясений выделяется около 0,5 » 1026 эрг энергии.

Важным понятием в сейсмологии является удельная сейсмическая мощность, то есть количество энергии, выделившейся в единице объема, например в 1 м3, за единицу времени 1 с. Сейсмические волны, образующиеся при мгновенной деформации в очагах землетрясений, производят основную разрушающую работу на поверхности Земли. Известны три главных типа упругих волн, создающих такие сейсмические колебания, которые ощущаются людьми и вызывают разрушения: объемные продольные (Р-волны) и поперечные (S-волны), а также поверхностные волны (рис. 3).

Продольные волны представляют собой чередование зон сжатия и растяжения горных пород, и они проходят через твердые, жидкие и газообразные вещества. При своем распространении продольные волны как бы попеременно сжимают горные породы или растягивают их. Часть энергии Р-волн, выходя из недр Земли на ее поверхность, передается в атмосферу в виде звуковых волн, которые воспринимаются людьми при частоте более 15 Гц. Р-волны являются самыми быстрыми из объемных волн. Скорость распространения Р-волн , где m — модуль сдвига, r — плотность среды, в которой распространяется волна, и l — коэффициент, связанный с модулем всестороннего сжатия К,

Поперечные волны при своем распространении сдвигают частицы вещества под прямым углом к направлению своего пути. Они не распространяются в жидкой среде, так как модуль сдвига в жидкости равен нулю. Скорость поперечных волн меньше продольных. Эти сейсмические волны раскачивают и смещают поверхность грунта как по вертикали, так и по горизонтали:

Ко второму типу относятся поверхностные сейсмические волны, распространение которых ограничено зоной, близкой к поверхности Земли. Они подобно ряби, расходящейся по глади озера. Различают поверхностные волны Лява и волны Рэлея.

Волны Лява (L) заставляют частицы грунта колебаться из стороны в сторону в горизонтальной плоскости, параллельной земной поверхности под прямым углом к направлению своего распространения. Волны Рэлея (R) возникают на границе раздела двух сред и воздействуют на частицы среды, заставляя их двигаться по вертикали и горизонтали в вертикальной плоскости, ориентированной по направлению распространения волн. Скорость волн Рэлея меньше, чем волн Лява, и обе они распространяются медленнее, чем продольные и поперечные сейсмические волны и довольно быстро затухают с глубиной, а также с удалением от эпицентра землетрясения.

Сейсмические волны, распространяющиеся от очага землетрясения во все стороны, достигая поверхности Земли, могут быть зафиксированы специальными приборами — сейсмографами, которые записывают ничтожные колебания грунта от землетрясений, произошедших даже на противоположной стороне земного шара.

Первые сейсмографы появились только около 100 лет тому назад, и записи сейсмических волн — сейсмограммы, сделанные ими, позволяют определить магнитуды землетрясений и местоположение (эпицентры) последних. Та часть сейсмографа, которая непосредственно записывает сейсмограмму, называется сейсмометром и состоит из маятника, подвешенного на тонкой пружине, реагирующего на малейшие колебания грунта.

Собственно запись этих колебаний осуществляется либо на вращающемся барабане пером с чернилами, либо на магнитной ленте с помощью электромагнитной системы, преобразующей колебания в ток, либо световым лучом на движущейся фотобумаге. Сейсмограммы должны отражать перемещение грунта в двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлениях и одном вертикальном, для чего необходимы три сейсмометра.

Расшифровка сейсмограмм заключается в интерпретации и фиксировании точного времени прихода различных волн Р, S, L и R, которые не только распространяются с различной скоростью, но и поступают на сейсмограф с разных сторон. Определяя время вступления разных волн и зная скорости их распространения можно установить расстояние до очага землетрясения — гипоцентра. Существующая мировая сеть сейсмических станций с многими сотнями сейсмографов позволяет немедленно регистрировать землетрясения, происходящие в любой точке земного шара. Ежегодно регистрируется более нескольких сот тысяч землетрясений, ощущаемых людьми, однако только около 100 землетрясений можно отнести к разрушительным. Эта непрерывная сейсмическая активность является следствием современных тектонических движений в самой поверхностной оболочке Земли — литосфере.

Размещение землетрясений на земном шаре носит вполне закономерный характер и в целом хорошо объясняется теорией тектоники литосферных плит. Наибольшее количество землетрясений связано с конвергентными и дивергентными границами плит, то есть с такими зонами, где плиты либо сталкиваются друг с другом, либо расходятся и наращиваются за счет образования новой океанической коры.

Высокосейсмичный район — активные окраины Тихого океана, где океанические плиты субдуцируют, то есть погружаются под континентальные и напряжения, возникающие в холодной и тяжелой плите, разряжаются в виде многочисленных землетрясений, гипоцентры которых образуют наклонную сейсмофокальную зону, уходящую в верхнюю мантию до глубин в 600-700 км.

Такие наклонные сверхглубинные сейсмофокальные зоны были установлены и описаны голландским геофизиком С.В. Виссером в 1936 году, японским геофизиком К. Вадати в 1938 году и русским ученым А.Н. Заварицким в 1946 году. Однако благодаря более поздним исследованиям американского сейсмолога Х. Беньофа в 1949 году они получили название сейсмофокальных зон Беньофа.

Землетрясения сопровождают и образование рифтов в срединно-океанических хребтах и на континентах, но там они в отличие от обстановок сжатия в зонах субдукции происходят в геодинамических условиях растяжения или сдвига.

Еще один регион сильных и частых землетрясений — это Альпийский горно-складчатый пояс, простирающийся от Гибралтара через Альпы, Балканы, Анатолию, Кавказ, Иран, Гималаи в Бирму и возникший всего 15-10 млн лет тому назад в результате коллизии грандиозных литосферных плит: Африкано-Аравийской и Индостанской, с одной стороны, и Евразийской — с другой. Процесс сжатия продолжается и в настоящее время, поэтому постоянно накапливающиеся напряжения непрерывно разряжаются в виде землетрясений. Наибольшее количество гипоцентров землетрясений в этом поясе приурочено к земной коре, то есть к глубинам до 50 км, хотя есть и глубокие (до 300 км), однако наклонные сеймофокальные зоны выражены плохо и встречаются редко. Интересно, что распространение эпицентров в плане очерчивает, например, в Иране и Афганистане почти асейсмичные крупные блоки, которые оказались «спаянными» вместе в процессе коллизии, зоны их сочленения все еще активны. В пределах СНГ к наиболее сейсмически активным регионам относятся Восточные Карпаты, Горный Крым, Кавказ, Копетдаг, Тянь-Шань и Памир, Алтай, район оз. Байкал и Дальний Восток, особенно Камчатка, Курильские острова и о-в Сахалин, где 28 мая 1995 года произошло разрушительное Нефтегорское землетрясение с магнитудой 7,5, а число погибших составило 2 тыс. человек.

Все перечисленные регионы обладают горным, часто высокогорным рельефом, свидетельствующим о том, что они в настоящее время испытывают активные тектонические движения, а вертикальная скорость подъема поверхности земли превышает скорость эрозии. Во многих регионах, например в Закарпатье, на Кавказе, на Байкале, последние извержения вулканов происходили геологически недавно, а на Камчатке и Курильских островах происходят и в наши дни. Именно такие районы и характеризуются высокой сейсмической активностью, прямо коррелирующейся с тектонической. Следует отметить, что и на стабильных участках земной коры, на платформах, в том числе и на древних, также случаются землетрясения. Правда, эти землетрясения достаточно редкие и в целом относительно слабые. Однако бывают и сильные, как, например, на эпипалеозойской молодой Туранской плите в Кызылкумах в районе Газли в 1976 и 1984 годах, причем поселок Газли был дважды полностью разрушен.

Подавляющая часть землетрясений (более 85%) происходит в условиях обстановки сжатия, и только 15% — в обстановке растяжения, что согласуется с современной геодинамикой геологических структур и характером перемещений литосферных плит.

Механизм землетрясений — весьма сложный процесс, к пониманию которого сейсмологи только приближаются. Очаг сильного землетрясения представляет собой некоторое внезапное смещение в определенном объеме пород по относительно обширной плоскости разрыва, поэтому механизм землетрясения представляет собой кинематику движения в очаге. Существуют несколько наиболее распространенных моделей механизма очага землетрясений.

Наиболее ранняя модель, разработанная Х. Рейдом в 1911 году, основана на упругой отдаче при сколовой деформации горных пород, в которых превышен предел прочности. Модель Н.В. Шебалина (1984 год) предполагает, что главную роль в возникновении короткопериодных колебаний с большими ускорениями играют осложнения, шероховатости или «зацепы» вдоль главного разрыва, по которому происходит смещение. «Зацепы» препятствуют свободному скольжению — крипу, и именно они ответственны за накопление напряжений в очаге. Модель лавинонеустойчивого трещинообразования (ЛТН), развиваемая в России В.И. Мячкиным, заключается в быстром нарастании количества трещин, их взаимодействии между собой и в конце концов возникновении главного или магистрального разрыва, смещение по которому мгновенно сбрасывает накопившееся напряжение с образованием упругих волн. Еще одна модель американских геофизиков У. Брейса и А.М. Нура, сформированная в конце 60-х годов, предполагает важную роль дилатансии, то есть увеличения объема горной породы при деформации. Возникающие при этом микроскопические трещины при попадании в них воды не способны вновь закрыться, объем породы увеличивается, а напряжения возрастают, одновременно увеличивается поровое давление и снижается прочность породы. Все это приводит к разрядке напряжения — к землетрясению.

Существует модель неустойчивого скольжения, полнее всего разработанная американским геофизиком К. Шольцем в 1990 году и заключающаяся в «залипании» контактов взаимно перемещающихся блоков пород при относительно гладком строении поверхности сместителя. Залипание приводит к накоплению сдвиговых напряжений, разрядка которых трансформируется в землетрясение.

Если землетрясение происходит в океане, над его эпицентром при внезапном вертикальном смещении дна во всей массе воды возникают своеобразные подводные волны, двигающиеся со скоростью до 800 км/ч во все стороны от эпицентра. В открытом океане эти длинные волны практически неощутимы, но с приближением к пологому берегу, в заливах, бухтах высота волн многократно увеличивается, образуется крутая водяная стена высотой до 10-15 м, а нередко и более, с колоссальной силой и грохотом обрушивающаяся на берег, сметая все на своем пути. Так, например, город Хило на Гавайских островах в 1946 и 1960 годах подвергся разрушительному цунами, погибло более 200 человек. Интересно, что цунами 22 мая 1960 года зародилось при землетрясении около Чили и волны достигли гавани Хило только через 15 ч, пройдя путь в 10 500 км со скоростью около 700 км/ч. Цунами 1996 года на Японском побережье привело к гибели 26 тыс. человек. В России опасность цунами грозит восточному побережью Камчатки и Курильским островам, где создана служба предупреждения, а поселки строятся на высоких местах, недоступных волнам.

Прогноз землетрясений — наиболее важная проблема, которой занимаются ученые во многих странах мира. Однако, несмотря на все усилия, этот вопрос еще далек от разрешения. Прогнозирование землетрясений включает в себя как выявление их предвестников, так и сейсмическое районирование, то есть выделение областей, в которых можно ожидать землетрясение определенной магнитуды или бальности. Предсказание землетрясений состоит из долгосрочного прогноза на десятки лет, среднесрочного прогноза на несколько лет, краткосрочного на несколько недель или первые месяцы и объявление непосредственной сейсмической тревоги. Наиболее впечатляющий достоверный прогноз землетрясения был сделан зимой 1975 года в городе Хайчен на северо-востоке Китая. Наблюдая этот район в течение нескольких лет разными методами, был сделан вывод о возможном сильном землетрясении в ближайшем будущем. Возрастание числа слабых землетрясений позволило объявить всеобщую тревогу 4 февраля в 14 ч. Людей вывели на улицы, были закрыты магазины, предприятия и подготовлены спасательные команды. В 19 ч 36 мин произошло сильное землетрясение с магнитудой 7,3, город Хайчен подвергся разрушению, жертв было мало. Но даже наряду с другими удачными предсказаниями землетрясений они скорее исключение, чем правило.

Сейсмическое районирование разного масштаба и уровня проводится на основании учета множества особенностей: геологических, в частности тектонических, сейсмологических, физических и др. Составленные и утвержденные карты обязаны учитывать все строительные организации несмотря на то, что увеличение предполагаемой силы землетрясения хотя бы на 1 балл влечет за собой многократное удорожание строительства, так как связано с необходимостью дополнительного укрепления построек.

Сейсмическое районирование территории предполагает несколько уровней от мелко- к крупномасштабным. Например, для городов или крупных промышленных предприятий составляют детальные карты микросейсмического районирования, на которых необходимо учитывать особенности геологического строения небольших участков, состав грунтов, характер их обводненности, наличие скальных выступов горных пород и их типы. Наименее благоприятными являются обводненные грунты (возникновение гидравлического удара), рыхлые суглинки, лессы, обладающие большой просадочностью. Аллювиальные равнины более опасны при землетрясении, чем выходы скальных пород. Все это надо учитывать при строительстве и проектировании зданий, гидроэлектростанций, заводов.

Сейсмостойкому строительству во всех странах уделяется очень большое внимание, особенно для таких ответственных объектов, как атомные электростанции, гидроэлектростанции, химические и нефтеперерабатывающие заводы. Проектирование и строительство зданий в сейсмоопасных зонах требуют сделать их устойчивыми к землетрясениям. Как метко отмечено в книге Дж. Гира и Х. Шаха (1988 год), самое главное в проектировании сейсмостойких зданий — это «связать» здание, то есть соединить все элементы постройки: балки, колонны, стена и плиты в единую прочную, но вместе с тем и гибкую конструкцию, способную противостоять колебаниям грунта. Благодаря таким мерам в Мехико строят здания по 35-45 этажей, а в Токио, высокосейсмичном районе, — даже в 60 этажей. Такие постройки обладают гибкостью, то есть способностью качаться, изгибаться, как деревья при сильном ветре, но не разрушаться. Хрупкие же материалы, например кирпич или кирпич-сырец, разрушаются сразу. Не забудем также, что в Японии много атомных электростанций, но конструкция их зданий рассчитана на очень сильные землетрясения. Старые постройки стягивают стальными обручами или тросами, укрепляют снаружи железобетонной рамой, скрепляют арматурой, проходящей через все стены. Существующие нормы и правила не в состоянии, конечно, полностью обеспечить сохранность объектов при землетрясении, но они значительно снижают последствия ударов стихии и поэтому требуют неукоснительного выполнения.

Существует большое количество разнообразных предвестников землетрясений, начиная от собственно сейсмических, геофизических и кончая гидродинамическими и геохимическими. Можно проиллюстрировать их несколькими примерами. Так, сильные землетрясения в противоположность слабым в конкретном районе происходят через значительные промежутки времени, измеряемые десятками и сотнями лет, так как после разрядки напряжений необходимо время для их возрастания до новой критической величины, а скорость накопления напряжений по Г.А. Соболеву не превышает 1 кг/см2 в год. К. Касахара в 1985 году показал, что для разрушения горной породы необходимо накопить упругую энергию в 103 эрг/см3 и объем горных пород, высвобождающий энергию при землетрясении, связан прямой зависимостью с количеством этой энергии. Следовательно, чем больше магнитуда землетрясения, а соответственно и энергия, тем больше будет временной интервал между сильными землетрясениями. Данные по сейсмически активной Курило-Камчатской островной дуге позволили С.А. Федотову установить повторяемость землетрясений с магнитудой М = 7,75 через 140 ? 60 лет. Иными словами, выявляется некоторая периодичность или сейсмический цикл, позволяющий давать хотя и очень приблизительный, но долгосрочный прогноз.

Сейсмические предвестники включают рассмотрение группирования роев землетрясений; уменьшение землетрясений вблизи эпицентра будущего сильного землетрясения; миграции очагов землетрясений вдоль крупного сейсмоактивного разрыва; асейсмические скольжения по плоскости разрыва на глубине, возникающие перед будущим внезапным сдвигом; ускорение вязкого течения в очаговой области; образование трещин и подвижек по ним в области концентрации напряжений; неоднородность строения земной коры в зоне сейсмичных разрывов. Особый интерес в качестве предвестников представляют форшоки, предваряющие, как правило, основной сейсмический удар. Однако главная непреодоленная сложность заключается в трудности распознавания настоящих форшоков на фоне рутинных сейсмических событий.

В качестве геофизических предвестников используют точные измерения деформаций и наклонов земной поверхности с помощью специальных приборов — деформаторов. Перед землетрясениями скорость деформаций резко возрастает, как это было перед землетрясением в Ниигата (Япония) в 1964 году. К предвестникам относится также изменение скоростей пробега продольных и поперечных сейсмических волн в очаговой области непосредственно перед землетрясением. Любое изменение напряженно-деформированного состояния земной коры сказывается на электрическом сопротивлении горных пород, которое можно измерять при большой силе тока до глубины 20 км. То же относится и к вариациям магнитного поля, так как напряженное состояние пород влияет на колебания величины пьезомагнитного эффекта в магнитных минералах.

Довольно надежны в качестве предвестников измерения колебания уровня подземных вод, поскольку любое сжатие в горных породах приводит к повышению этого уровня в скважинах и колодцах. С помощью гидрогеодеформационного метода были сделаны успешные краткосрочные предсказания: например, в Японии в Изу-Ошиме 14 января 1978 года, в Ашхабаде перед сильным землетрясением 16 сентября 1978 года с М = 7,7. В качестве предвестников используется также изменение содержания родона в подземных водах и скважинах.

Все многообразие предвестников землетрясений неоднократно анализировалось с целью выявления общих закономерностей и устранения ошибок. Геофизик Т. Рикитаки провел статистический анализ связей длительности аномалий Т и ее амплитуды А и ожидаемой магнитуды М, выделив три класса предвестников. Для среднесрочных предвестников он получил уравнение

log DТ = аМ — b,

где а = 0,76; b = -1,83, а Т — сутки. При М = 5-7 время проявления предвестников составляет первые месяцы — первые годы.

В давние времена землетрясения считали наказанием, которое посылают людям разгневанные боги. Теперь мы знаем, как и где происходят землетрясения, знаем все параметры этого стихийного бедствия, умеем защищаться от него и уменьшить катастрофические последствия, хотя бы частично. На земном шаре очерчены области и зоны, в которых может случиться землетрясение той или иной силы. Тысячи сейсмографов, деформометров, акселерографов круглосуточно вслушиваются в пульс Земли. Но так же, как и тысячи лет назад, мы не в состоянии предвидеть, где, какой силы и, главное, когда произойдет очередной удар подземной стихии. В настоящее время степень предсказуемости долго- и среднесрочного прогноза имеет вероятность 0,7-0,8. Хуже обстоит дело с краткосрочными прогнозами, для которых пока не установлены значимые связи с предвестниками. Любой прогноз землетрясений носит вероятностный характер, и главная цель сейсмологии еще не достигнута.

1. Юнга С.Л. Методы и результаты изучения сейсмотектонических деформаций. М.: Наука, 1990. 191 с.

2. Мячкин В.И. Процессы подготовки землетрясения. М.: Наука, 1978. 232 с.

3. Болт Б.А. Землетрясения. М.: Мир, 1981. 256 с.

4. Землетрясения в СССР. М.: Наука, 1990. 323 с.

5. Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука, 1993. 312 с.

6. Моги К. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 1988. 382 с.

* * *

Николай Владимирович Короновский, профессор, зав. кафедрой динамической геологии геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, заслуженный деятель науки Российской Федерации; специалист в области вулканизма, тектоники и региональной геологии Альпийского пояса. Автор учебников «Краткий курс региональной геологии СССР» (1976, 1984), «Основы геологии» (соавтор А.Ф. Якушова), ряда монографий и 235 статей по различным вопросам геологии.

Валерий Александрович Абрамов, доктор геолого-минералогических наук, профессор Дальневосточного государственного технического университета, научный сотрудник Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН. Область научных интересов — сейсмология.

Источник: earth-chronicles.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.