Землетрясения: причины, последствия. Все о землетрясениях: что это такое, как происходит, зачем его изучают и как спастись? Что землетрясение и каковы его возникновения

Содержание статьи

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ, колебания Земли, вызванные внезапными изменениями в состоянии недр планеты. Эти колебания представляют собой упругие волны, распространяющиеся с высокой скоростью в толще горных пород. Наиболее сильные землетрясения иногда ощущаются на расстояниях более 1500 км от очага и могут быть зарегистрированы сейсмографами (специальными высокочувствительными приборами) даже в противоположном полушарии. Район, где зарождаются колебания, называется очагом землетрясения, а его проекция на поверхность Земли – эпицентром землетрясения. Очаги большей части землетрясений лежат в земной коре на глубинах не более 16 км, однако в некоторых районах глубины очагов достигают 700 км. Ежедневно происходят тысячи землетрясений, но лишь немногие из них ощущаются человеком.

Упоминания о землетрясениях встречаются в Библии, в трактатах античных ученых – Геродота , Плиния и Ливия , а также в древних китайских и японских письменных источниках. До 19 в. большинство сообщений о землетрясениях содержало описания, обильно приправленные суевериями, и теории, основанные на скудных и недостоверных наблюдениях. Серию систематических описаний (каталогов) землетрясений в 1840 начал А.Перри (Франция). В 1850-х годах Р.Малле (Ирландия) составил большой каталог землетрясений, а его подробный отчет о землетрясении в Неаполе в 1857 стал одним из первых строго научных описаний сильных землетрясений.

Причины землетрясений.

Хотя уже с давних времен ведутся многочисленные исследования, нельзя сказать, что причины возникновения землетрясений полностью изучены. По характеру процессов в их очагах выделяют несколько типов землетрясений, основными из которых являются тектонические, вулканические и техногенные.

Тектонические землетрясения

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

Вулканические землетрясения

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

Техногенные землетрясения

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

Сейсмические волны.

Колебания, распространяющиеся из очага землетрясения, представляют собой упругие волны, характер и скорость распространения которых зависят от упругих свойств и плотности пород. К упругим свойствам относятся модуль объемной деформации, характеризующий сопротивление сжатию без изменения формы, и модуль сдвига, определяющий сопротивление усилиям сдвига. Скорость распространения упругих волн увеличивается прямо пропорционально квадратному корню значений параметров упругости и плотности среды.

Продольные и поперечные волны.

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

Поверхностные волны

распространяются вдоль земной поверхности или параллельно ей и не проникают глубже 80- 160 км. В этой группе выделяются волны Рэлея и волны Лява (названные по именам ученых, разработавших математическую теорию распространения таких волн). При прохождении волн Рэлея частицы породы описывают вертикальные эллипсы, лежащие в очаговой плоскости. В волнах Лява частицы породы колеблются перпендикулярно направлению распространения волн. Поверхностные волны часто обозначаются сокращенно как L -волны. Скорость их распространения составляет 3,2- 4,4 км/с. При глубокофокусных землетрясениях поверхностные волны очень слабые.

Амплитуда и период

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

Отражение и преломление.

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

Пути сейсмических волн.

Продольные и поперечные волны распространяются в толще Земли, при этом непрерывно увеличивается объем среды, вовлекаемой в колебательный процесс. Поверхность, соответствующая максимальному продвижению волн определенного типа в данный момент, называется фронтом этих волн. Поскольку модуль упругости среды возрастает с глубиной быстрее, чем ее плотность (до глубины 2900 км), скорость распространения волн на глубине выше, чем вблизи поверхности, и фронт волны оказывается более продвинутым вглубь, чем в латеральном (боковом) направлении. Траекторией волны называется линия, соединяющая точку, находящуюся на фронте волны, с источником волны. Направления распространения волн Р и S представляют собой кривые, обращенные выпуклостью вниз (из-за того, что скорость движения волн больше на глубине). Траектории волн Р и S совпадают, хотя первые распространяются быстрее.

Сейсмические станции, находящиеся вдали от эпицентра землетрясения, регистрируют не только прямые волны Р и S , но также волны этих типов, уже отраженные один раз от поверхности Земли - РР и SS (или РR 1 и SR 1), а иногда - отраженные дважды - РРР и SSS (или РR 2 и SR 2). Существуют также отраженные волны, которые проходят один отрезок пути как Р -волна, а второй, после отражения, - как S -волна. Образующиеся обменные волны обозначаются как РS или SР. На сейсмограммах глубокофокусных землетрясений наблюдаются также и другие типы отраженных волн, например, волны, которые прежде, чем достичь регистрирующей станции, отразились от поверхности Земли. Их принято обозначать маленькой буквой, за которой следует заглавная (например, рR ). Эти волны очень удобно использовать для определения глубины очага землетрясения.

На глубине 2900 км скорость P -волн резко снижается от >13 км/с до ~ 8 км/с; а S -волны не распространяются ниже этого уровня, соответствующего границе земного ядра и мантии. Оба типа волн частично отражаются от этой поверхности, и некоторое количество их энергии возвращается к поверхности в виде волн, обозначаемых как Р с Р и S с S . Р -волны проходят сквозь ядро, но их траектория при этом резко отклоняется и на поверхности Земли возникает теневая зона, в пределах которой регистрируются только очень слабые Р -волны. Эта зона начинается на расстоянии ок. 11 тыс. км от сейсмического источника, а уже на расстоянии 16 тыс. км Р -волны снова появляются, причем их амплитуда значительно возрастает из-за фокусирующего влияния ядра, где скорости волн низкие. Р -волны, прошедшие сквозь земное ядро, обозначаются РКР или Р ў . На сейсмограммах хорошо выделяются также волны, которые по пути от источника к ядру идут как волны S , затем проходят сквозь ядро как волны Р , а при выходе волны снова преобразуются в тип S. В самом центре Земли, на глубине более 5100 км, существует внутреннее ядро, находящееся предположительно в твердом состоянии, но природа его пока не вполне ясна. Волны, проникающие сквозь это внутреннее ядро, обозначаются как РКIКР или SКIКS (см . рис. 1).

Регистрация землетрясений.

Прибор, записывающий сейсмические колебания, называется сейсмографом, а сама запись - сейсмограммой. Сейсмограф состоит из маятника, подвешенного внутри корпуса на пружине, и записывающего устройства.

Одно из первых записывающих устройств представляло собой вращающийся барабан с бумажной лентой. При вращении барабан постепенно смещается в одну сторону, так что нулевая линия записи на бумаге имеет вид спирали. Каждую минуту на график наносятся вертикальные линии - отметки времени; для этого используются очень точные часы, которые периодически сверяют с эталоном точного времени. Для изучения близких землетрясений необходима точность маркировки - до секунды или меньше.

Во многих сейсмографах для преобразования механического сигнала в электрический используются индукционные устройства, в которых при перемещении инертной массы маятника относительно корпуса изменяется величина магнитного потока, проходящего через витки индукционной катушки. Возникающий при этом слабый электрический ток приводит в действие гальванометр, соединенный с зеркальцем, которое отбрасывает луч света на светочувствительную бумагу записывающего устройства. В современных сейсмографах регистрация колебаний ведется в цифровом виде с использованием компьютеров.

Магнитуда землетрясений

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

2 - самые слабые ощущаемые толчки;

4 1 / 2 - самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;

6 - умеренные разрушения;

8 1 / 2 - самые сильные из известных землетрясений.

Интенсивность землетрясений

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

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

3 балла . Ощущается людьми как вибрация от проезжающего грузовика.

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

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

6 баллов . Ощущается всеми. Небольшие повреждения.

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

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

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

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

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

Последствия землетрясений.

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

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

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

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

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

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

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

Сопутствующие явления.

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

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

Географическое распространение землетрясений.

Большинство землетрясений сосредоточено в двух протяженных, узких зонах. Одна из них обрамляет Тихий океан, а вторая тянется от Азорских о-вов на восток до Юго-Восточной Азии.

Тихоокеанская сейсмическая зона проходит вдоль западного побережья Южной Америки. В Центральной Америке она разделяется на две ветви, одна из которых следует вдоль островной дуги Вест-Индии, а другая продолжается на север, расширяясь в пределах США, до западных хребтов Скалистых гор. Далее эта зона проходит через Алеутские о-ва до Камчатки и затем через Японские о-ва, Филиппины, Новую Гвинею и острова юго-западной части Тихого океана к Новой Зеландии и Антарктике.

Вторая зона от Азорских о-вов простирается на восток через Альпы и Турцию. На юге Азии она расширяется, а затем сужается и меняет направление на меридиональное, следует через территорию Мьянмы, острова Суматра и Ява и соединяется с циркумтихоокеанской зоной в районе Новой Гвинеи.

Выделяется также зона меньшего размера в центральной части Атлантического океана, следующая вдоль Срединно-Атлантического хребта.

Существует ряд районов, где землетрясения происходят довольно часто. К ним относятся Восточная Африка, Индийский океан и в Северной Америке долина р.Св. Лаврентия и северо-восток США.

По сравнению с мелкофокусными глубокофокусные землетрясения имеют более ограниченное распространение. Они не были зарегистрированы в пределах Тихоокеанской зоны от южной Мексики до Алеутских о-вов, а в Средиземноморской зоне - к западу от Карпат. Глубокофокусные землетрясения характерны для западной окраины Тихого океана, Юго-Восточной Азии и западного побережья Южной Америки. Зона с глубокофокусными очагами обычно располагается вдоль зоны мелкофокусных землетрясений со стороны материка.

Прогноз землетрясений.

Для повышения точности прогноза землетрясений необходимо лучше представлять механизмы накопления напряжений в земной коре, крипа и деформаций на разломах, выявить зависимости между тепловым потоком из недр Земли и пространственным распределением землетрясений, а также установить закономерности повторяемости землетрясений в зависимости от их магнитуды.

Во многих районах земного шара, где существует вероятность возникновения сильных землетрясений, ведутся геодинамические наблюдения с целью обнаружения предвестников землетрясений, среди которых заслуживают особого внимания изменения сейсмической активности, деформации земной коры, аномалии геомагнитных полей и теплового потока, резкие изменения свойств горных пород (электрических, сейсмических и т.п.), геохимические аномалии, нарушения водного режима, атмосферные явления, а также аномальное поведение насекомых и других животных (биологические предвестники). Такого рода исследования проводятся на специальных геодинамических полигонах (например, Паркфилдском в Калифорнии, Гармском в Таджикистане и др.). С 1960 работает множество сейсмических станций, оборудованных высокочувствительной регистрирующей аппаратурой и мощными компьютерами, позволяющими быстро обрабатывать данные и определять положение очагов землетрясений.

Сегодня мы поведем разговор о процессах, происходящих в недрах нашей планеты, составляющих серьёзную угрозу населению Земли. Речь пойдет о землетрясениях.

Что известно о причинах, вызывающих это страшное стихийное бедствие? Может ли современная наука если не предотвратить, то хотя бы предсказать катаклизмы такого масштаба?

Причины землетрясений

Внутреннее строение, состав и свойства пород, из которых состоит наша планета, не поддаются непосредственному наблюдению. Они установлены приближенно косвенными измерениями.

…Если представить Землю в разрезе, то чётко прослеживаются концентрические слои. Они отличаются химическим составом, свойствами и агрегатным состоянием. Наружный слой представляет собой земную кору. Она состоит примерно из 20 тектонических плит разных размеров, толщина которых колеблется от 60 до 100 километров. Плиты подобно гигантским айсбергам «плавают» на поверхности магмы, сталкиваясь, и наползая друг на друга.

В местах их соприкосновения чаще всего и происходят землетрясения, проявляющиеся в подземных толчках и колебаниях земной коры.

Что же приводит эти плиты в движение?

Раскалённое земное ядро передает своё тепло через прилегающие к нему слои наружу. Земная кора, остывая, сокращает свою поверхность. При этом она оказывает разное давление на плиты, создавая гигантские трещины в земле.

По краям этих зияющих пустот начинается смещение огромных участков земли вместе с постройками и людьми. На положение и поведение земных слоёв влияет также сила солнечного и лунного притяжения.

Землетрясение может быть вызвано также извержениями вулканов, оползнями и обвалами пород. Обычно такие землетрясения не столь масштабны. Исключение составляет лишь перуанское землетрясение, ставшее причиной гибели 18 000 человек.

Кроме природных факторов причинами сотрясений земной коры может стать и деятельность человека - испытания ядерного оружия, разработки полезных ископаемых на больших глубинах и т. д.

Особую опасность представляют собой подводные землетрясения, поскольку они порождают серию высоченных волн - . Огромные массы воды, добравшись до побережья, сметают всё на своем пути и унося жизни сотен тысяч человек.

Кто изучает землетрясения

Эти подземные бури изучает специальная наука - сейсмология (сейсмос - колебания, логос - учение).

Вот как начинается и развивается картина этого явления. В недрах планеты на глубинах до 800 км возникает очаг землетрясения, порождая расходящиеся во все стороны от него сейсмические волны.

Им, как правило, предшествуют предупреждающие более слабые колебания. Предугадать, когда последует самый сильный толчок - невозможно. Затем следует целая серия более слабых сотрясений. Основной толчок обычно длится менее минуты. Но и этого бывает достаточно, чтобы целые города превратить в руины. Слабые толчки могут «терроризировать» землю достаточно длительное время. От нескольких минут до нескольких лет.

Сейсмологи установили районы наиболее сильных землетрясений. Их называют сейсмическими поясами. Таких поясов два: тихоокеанский и евроазиатский. Более точное расположение самых сейсмически опасных зон можно рассмотреть на специальной карте.

Как измеряют землетрясение

Для оценки этого явления используют два метода: 12 — бальную шкалу интенсивности и шкалу магнитуд (шкалу Рихтера).

Магнитуда характеризует энергию, выделяющуюся при каждом конкретном землетрясении. Её значение определяют с помощью специальных приборов - сейсмографов.

Интенсивность толчков, ощущаемая в конкретной точке земной поверхности, куда «добираются» сейсмические волны, измеряется в баллах. Она зависит от магнитуды и указывает масштаб разрушающего воздействия этого явления на ландшафт, постройки, людей и животных:

• Толчки от 1 до 4 баллов для человека могут пройти незаметно. Только внимательный наблюдатель на последних этажах может заметить легкое колебание люстры, да лёгкий звон хрустальных бокалов на полках.
• 5, 6 — бальные колебания вызовут трещинки в стенах, а 7, 8 - бальные - обвалы и оползни.
• Разрушение зданий и линий ЛЭП, деформация железнодорожных рельсов — свидетельствует о 9-бальном землетрясении.

• Совершенно катастрофические разрушения вызывают содрогания земли в 12 баллов, когда за считанные минуты перестают существовать целые города. Обрываются жизни сотен тысяч людей, неузнаваемо меняется ландшафт.

Самое страшное землетрясение произошло в 1556 году в Китае. Его магнитуда достигла максимального значения. Масштаб разрушений просто невероятен. Обломки зданий, пожары, 20- метровые трещины и провалы унесли жизни 830 000 человек.

Сейсмическая гроза, разразившаяся в 1737 году в Индии, стала причиной гибели 300 000 человек.

В 1976 году северо-восточные провинции Китая вновь постигло это страшное бедствие. На этот раз магнитуда достигла 8,2. А жертвами стихии стали 800 000 человек.

Россия в целом относится к зонам с умеренной сейсмической опасностью . Наиболее неблагополучные в этом отношении районы — Камчатка, Сахалин, Курильские острова, Прибайкалье, область Бурятии, Кавказ, отроги Карпат, побережье Черного и Каспийского морей. Однако старшему поколению памятен 1995 год, когда на Сахалине в городе Нефтегорске произошло страшное землетрясение в 10 баллов.

В результате из 3200 человек, проживавших в этом городке, в живых осталось лишь 400жителей. Столь страшных последствий можно было бы избежать, если бы дома обладали достаточной сейсмоустойчивостью

Предвестники землетрясения

На сегодняшний день не существует аппаратуры, способной предсказать эту сейсмическую угрозу. Хотя существуют косвенные признаки приближающейся трагедии.

• Во-первых, это внезапный запах газа, пробивающийся из недр земли, изменение состава подземных вод.
• Во-вторых, необычное поведение животных. Трудно сказать какими органами чувств братья наши меньшие узнают об опасности. Но они стремятся покинуть свои норки и укрытия, вылезая на открытое пространство. Собаки и кошки вообще уходят из города.

Что людям делать при землетрясении

Знание нехитрых правил поведения в такой ситуации помогут человеку избежать паники и растерянности, травм и может быть спасти жизнь.

• Если внезапные толчки застали вас в квартире - держитесь подальше от шкафов и другой громоздкой мебели. Падающая мебель, холодильник, разбитые стекла - реальная угроза вашей жизни. Покиньте угловые комнаты. Встаньте в проём комнатных дверей.
• Затем необходимо как можно быстрее покинуть свои дома, при этом нежелательно пользоваться лифтом. Будьте осторожны, паника на лестницах может привести к их обрушению.
• Находясь на улице, избегайте рекламных щитов, высоких деревьев, линий высоковольтных передач. Лучше всего выйти на открытую местность.
• Не стоит передвигаться на автомобиле - он легко может уйти в проломы асфальта.

Трагедии, которыми сопровождаются землетрясения, напоминают человечеству о могуществе и непредсказуемости Природы.

Но какой бы разрушительной силой не обладало это явление, люди, пережив трагедию, отстраивают новые города, возрождают сады и поля. Жизнь продолжается.

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

Ежегодно на нашей планете происходят сотни тысяч землетрясений. Большинство из них настолько малы и незначительны, что зафиксировать их способны лишь специальные датчики. Но, бывают и более серьёзные колебания: два раза в месяц земная кора содрогается достаточно сильно для того, чтобы разрушить всё вокруг.

Поскольку большинство толчков подобной силы происходят на дне Мирового океана, если их не сопровождает цунами, люди о них даже не подозревают. А вот когда содрогается суша, стихия бывает до того разрушительна, что счёт жертв идёт на тысячи, как это случилось в XVI веке в Китае (во время подземных толчков магнитудой 8,1 погибло более 830 тыс. людей).

Землетрясением называют подземные толчки и колебания земной коры, вызванные природными или искусственно созданными причинами (движением литосферных плит, извержением вулканов, взрывами). Последствия толчков большой интенсивности нередко бывают катастрофичны, по количеству жертв уступая лишь тайфунам.

К сожалению, на данный момент учёные не настолько хорошо изучили процессы, что происходят в недрах нашей планеты, а потому прогноз землетрясений дают довольной приблизительный и неточный. Среди причин возникновений землетрясений специалисты выделяют тектонические, вулканические, обвальные, искусственные и техногенные колебания земной коры.

Тектонические

Большинство зафиксированных в мире землетрясений возникло в результате движений тектонических плит, когда происходит резкое смещение горных пород. Это может быть как столкновение друг с другом, так и опускание более тонкой плиты под другую.

Хотя этот сдвиг обычно невелик, и составляет лишь несколько сантиметров, в движение приходят расположенные над эпицентром горы, которые выделяют огромной силы энергию. В результате на земной поверхности образовываются трещины, по краям которых начинают смещаться огромные участки земли вместе со всем, что на ней находится – полями, домами, людьми.

Вулканические

А вот вулканические колебания хоть и слабы, но продолжаются долго. Обычно особой опасности они не представляют, но катастрофические последствия зафиксированы всё же были. В результате мощнейшего извержения вулкана Кракатау в конце XIX ст. взрывом была уничтожена половина горы, а последующие за этим подземные толчки были такой силы, что раскололи остров на три части, погрузив две трети в пучину. Поднявшееся после этого цунами уничтожило абсолютно всех, кто сумел до этого выжить и не успел покинуть опасную территорию.

Обвальные

Нельзя не упомянуть об обвалах и больших оползнях. Обычно сотрясения эти несильны, но в некоторых случаях их последствия бывают катастрофичны. Так, произошло однажды в Перу, когда огромная лавина, вызвав землетрясение, на скорости 400 км/ч сошла с горы Аскаран, и, сровняв с землёй не одно поселение, погубила более восемнадцати тысяч человек.

Техногенные

В некоторых случаях причины и последствия землетрясений нередко связаны с человеческой деятельностью. Учёными было зафиксировано увеличение количества подземных толчков в районах крупных водохранилищ. Связано это с тем, что собранная масса воды начинает давить на ниже находящуюся земную кору, а проникающая сквозь грунт вода – разрушать её. Кроме того, увеличение сейсмической активности было замечено в местах добычи нефти и газа, а также в районе шахт и карьеров.

Искусственные

Землетрясения можно вызвать и искусственным путём. Например, после того как КНДР испытывало новое ядерное оружие, во многих местах планеты датчики зафиксировали землетрясения умеренной силы.

Подводное землетрясение возникает во время столкновения тектонических плит на океаническом дне или недалеко от побережья. Если очаг расположен неглубоко, а магнитуда равняется 7 баллам, подводное землетрясение чрезвычайно опасно, поскольку вызывает цунами. Во время содрогания морской коры одна часть дна опускается, другая – приподнимается, в результате чего вода в попытках вернуться к первоначальному положению, начинает двигаться по вертикали, порождая серию огромных волн, идущих по направлению к побережью.

Подобное землетрясение вместе с цунами нередко могут иметь катастрофические последствия. Например, одно из самых сильных моретрясений произошло несколько лет назад в Индийском океане: в результате подводных толчков поднялось большое цунами и, обрушившись на близлежащие побережья, привело к гибели более двухсот тысяч человек.

Начало толчков

Очаг землетрясения являет собой разрыв, после образования которого земная поверхность мгновенно смещается. Надо заметить, разрыв этот происходит не сразу. Сперва плиты наталкиваются друг на друга, в результате чего возникает трение и образуется энергия, которая постепенно начинает накапливаться.

Когда напряжение становится максимальным и начинает превышать силу трения, горные породы разрываются, после чего освобождённая энергия преобразуется в сейсмические волны, двигающиеся со скоростью 8 км/с и вызывающие колебания земли.

Характеристика землетрясений по глубине эпицентра делится на три группы:

1. Нормальные – эпицентр до 70 км;
2. Промежуточные – эпицентр до 300 км;
3. Глубокофокусные – эпицентр на глубине, превышающей 300 км, типичны для Тихоокеанского кольца. Чем глубже эпицентр, тем дальше дойдут порождённые энергией сейсмические волны.

Характеристика

Состоит землетрясение из нескольких этапов. Основному, наиболее сильному толку, предшествуют предупреждающие колебания (форшоки), а после него начинаются афтершоки, последующие сотрясения, причём магнитуда самого сильного афтершока на 1,2 меньше, чем у основного толчка.

Период от начала форшоков до конца афтершоков вполне может длиться несколько лет, как это, например, случилось в конце XIX столетия на острове Лисса в Адриатическом море: длилось оно три года и за это время учёные зафиксировали 86 тысяч толчков.

Что касается длительности основного толчка, то она обычно непродолжительна и редко когда длится более минуты. Например, самый мощный толчок на Гаити, произошедший несколько лет назад, длился сорок секунд – и этого оказалось достаточно, чтобы превратить город Порт-о-Пренс в руины. А вот на Аляске была зафиксирована серия толчков, которые сотрясали землю около семи минут, при этом три из них привели к значительным разрушениям.

Рассчитать, какой именно толчок окажется основным и будет иметь наибольшую магнитуду, крайне сложно, проблематично и стопроцентных способов нет. Поэтому сильные землетрясения нередко застают население врасплох. Так, например, случилось в 2015 году в Непале, в стране, где настолько часто фиксировались несильные сотрясения, что люди попросту не обращали на них особого внимания. Поэтому содрогание почвы магнитудой в 7,9 балла привело к большому числу жертв, а последующие за ним через полчаса и на следующий день более слабые афтершоки с магнитудой 6,6 не улучшили ситуации.

Нередко бывает, что сильнейшие содрогания, происходящие с одной стороны планеты, сотрясают противоположную сторону. Например, землетрясение с магнитудой в 9,3, произошедшее 2004 году в Индийском океане, несколько ослабило возрастающее напряжение в разломе Сан-Андреас, что находится на стыке литосферных плит вдоль побережья Калифорнии. Оно оказалось такой силы, что немного видоизменило вид нашей планеты, сгладив её выпуклость в средней части и сделав более округлой.

Что такое магнитуда

Одним из способов замерить амплитуду колебаний и количество освобождаемой энергии является шкала магнитуд (шкала Рихтера), содержащая условные единицы от 1 до 9,5 (её очень часто путают с двенадцатибалльной шкалой интенсивности, измеряемую в баллах). Увеличение магнитуды землетрясений лишь на одну единицу означает увеличение амплитуды колебаний в десять, а энергии – в тридцать два раза.

Проведённые расчёты показали, что размер эпицентра во время слабых колебаний поверхности как в длину, так и по вертикали измеряется несколькими метрами, когда средней силы – километрами. А вот землетрясения, вызывающие катастрофы, имеют протяжённость до 1 тыс. километров и от точки разрыва уходят на глубину до пятидесяти километров. Таким образом, максимальный зарегистрированный размер эпицентра землетрясений на нашей планете составлял 1000 на 100 км.

Выглядит магнитуда землетрясений (шкала Рихтера) следующим образом:

• 2 – слабые почти неощутимые колебания;
• 4 — 5 – хоть толчки слабые, они могут привести к незначительным разрушениям;
• 6 – средние разрушения;
• 8,5 – одни из сильнейших зафиксированных землетрясений.
• Наиболее крупным считается Великое Чилийское землетрясение с магнитудой в 9,5, породившее цунами, которое, преодолев Тихий океан, добралось до Японии, преодолев 17 тыс. километров.

Ориентируясь на магнитуду землетрясений, учёные утверждают, что из десятков тысяч, происходящих на нашей планете колебаний в год, лишь одно имеет магнитуду 8, десять – от 7 до 7,9 и сто – от 6 до 6,9. Нужно учитывать, что если магнитуда землетрясения 7, последствия могут быть катастрофичными.

Шкала интенсивности

Чтобы понять, почему происходят землетрясения, учёными была разработана шкала интенсивности, основанная на таких внешних проявлениях, как воздействие на людей, животных, здания, природу. Чем ближе эпицентр землетрясений к земной поверхности, тем больше интенсивность (эти знания дают возможность дать хотя бы приблизительный прогноз землетрясений).

Например, если магнитуда землетрясения была равна восьми, а эпицентр находился на глубине десяти километров, интенсивность землетрясения составит от одиннадцати до двенадцати баллов. А вот если эпицентр был расположен на глубине пятидесяти километров, интенсивность окажется меньшей и будет измеряться в 9-10 баллов.

Согласно шкале интенсивности, первые разрушения могут произойти уже при шестибалльных толчках, когда появляются тонкие трещины в штукатурке. Землетрясение в одиннадцать баллов считается катастрофическим (поверхность земной коры покрывается трещинами, здания разрушаются). Самые сильные землетрясения, способные значительно изменить вид местности, оцениваются в двенадцать баллов.

Что делать при землетрясениях

По приблизительным подсчётам учёных число людей, которые погибли в мире из-за землетрясений за последние полтысячелетия, превышает пять миллионов человек. Половина из них приходится на Китай: он расположен в зоне сейсмической активности, а на его территории проживает большое число людей (в XVI ст. погибло 830 тыс. человек, в середине прошлого века – 240 тысяч).

Подобные катастрофические последствия можно было предотвратить, если бы защита от землетрясений была хорошо продумана на государственном уровне, а при конструировании зданий учитывалась возможность возникновения сильных подземных толчков: большинство людей погибло именно под обломками. Нередко люди, проживающие или пребывающие в сейсмически активной зоне, не имеют ни малейшего понятия о том, как именно нужно действовать в условиях чрезвычайной ситуации и каким способом можно спасти свою жизнь.

Необходимо знать, что если подземные толчки застали вас в здании, нужно сделать всё возможное, чтобы как можно быстрее выбраться на открытое пространство, при этом лифтами пользоваться категорически нельзя.

Если уйти из здания невозможно, а землетрясение уже началось, покидать его крайне опасно, поэтому нужно встать или в дверном проёме, или в углу возле несущей стены, или залезть под крепкий стол, защитив голову мягкой подушкой от предметов, которые могут упасть сверху. После того как толчки закончатся, здание нужно покинуть.

Если во время начала землетрясений человек оказался на улице, нужно отойти от дома минимум на одну треть от его высоты и, избегая высоких зданий, оград и других построек, двигаться по направлению широких улиц или парков. Также необходимо держаться как можно дальше от оборванных электрических проводов промышленных предприятий, поскольку там могут храниться взрывоопасные материалы или ядовитые вещества.

А вот если первые подземные толчки застали человека, когда тот пребывал в автомобиле или общественном транспорте, нужно срочно покинуть транспортное средство. Если же машина находится на открытой местности, наоборот, остановить машину и переждать землетрясение.

Если же так получилось, что вас полностью завалило обломками, главное, не впадать в панику: человек может продержаться без еды и воды несколько дней и дождаться, пока его найдут. После катастрофических землетрясений работают спасатели со специально обученными собаками, а те способны учуять жизнь среди завалов и подать знак.

Земная твердь во все времена была символом безопасности. И сегодня человек, который боится полетов на самолете, чувствует себя защищенным, только ощутив под ногами ровную поверхность. Страшнее всего поэтому становится, когда в буквальном смысле почва уходит из-под ног. Землетрясения, даже самые слабые, настолько сильно подрывают чувство безопасности, что многие последствия связаны не с разрушениями, а с паникой и имеют психологический, а не физический характер. Кроме того, это одна из тех катастроф, предотвратить которые человечество не в силах, а потому множество ученых исследуют причины возникновения землетрясений, разрабатывают методы фиксации толчков, прогнозирования и предупреждения. Уже накопленный человечеством объем знаний по этому вопросу позволяет свести к минимуму потери в некоторых случаях. В то же время примеры землетрясений последних лет явно свидетельствуют о том, что еще очень многое предстоит узнать и сделать.

Суть явления

В основе каждого землетрясения лежит сейсмическая волна, приводящая в Она возникает в результате мощных процессов различной глубины. Довольно незначительные землетрясения происходят из-за дрейфа на поверхности, часто вдоль разломов. Более глубокие по своему расположению причины возникновения землетрясений чаще имеют разрушительные последствия. Они протекают в зонах вдоль краев смещающихся плит, которые погружаются в мантию. Происходящие здесь процессы приводят к наиболее заметным последствиям.

Землетрясения случаются каждый день, однако большую их часть люди не замечают. Они лишь фиксируются специальными приборами. При этом наибольшая сила толчков и максимальные разрушения приходятся на зону эпицентра, места над очагом, породившим сейсмические волны.

Шкалы

Сегодня существует несколько способов, позволящих определить силу явления. В их основе лежат такие понятия, как интенсивность землетрясения, его энергетический класс и магнитуда. Последняя из названных представляет собой величину, которая характеризует количество энергии, выделившейся в виде сейсмических волн. Такой способ измерения силы явления был предложен в 1935 году Рихтером и поэтому в народе называется шкалой Рихтера. Она используется и сегодня, однако в ней, вопреки расхожему мнению, каждому землетрясению приписываются не баллы, а определенная величина магнитуды.

Баллы землетрясений, которые всегда приводятся в описании последствий, имеют отношение к другой шкале. В ее основе лежит изменение амплитуды волны, или величины колебаний в эпицентре. Значения этой шкалы также описывают интенсивность землетрясений:

• 1-2 балла: достаточно слабые толчки, регистрируются только приборами;
• 3-4 балла: ощутимо в высотных здания, часто заметно по раскачиванию люстры и смещению небольших предметов, человек может почувствовать головокружение;
• 5-7 баллов: толчки можно ощутить уже на земле, возможно появление трещин на стенах зданий, осыпание штукатурки;
• 8 баллов: мощные толчки приводят к появлению глубоких трещин в земле, заметным повреждениям зданий;
• 9 баллов: разрушаются стены домов, часто подземные сооружения;
• 10-11 баллов: такое землетрясение приводит к обвалам и оползням, обрушению зданий и мостов;
• 12 баллов: приводит к самым катастрофическим последствиям, вплоть до сильного изменения ландшафта и даже направления движения воды в реках.

Баллы землетрясений, которые приводятся в различных источниках, определяются именно по этой шкале.

Классификация

Возможность предсказывать любую катастрофу связана с четким пониманием того, что ее вызывает. Основные причины возникновения землетрясений можно поделить на две большие группы: природные и искусственные. Первые связаны с изменениями в недрах, а также с влиянием некоторых космических процессов, вторые вызваны деятельностью человека. Классификация землетрясений основана на причине, вызвавшей его. Среди природных выделяют тектонические, обвальные, вулканические и прочие. Остановимся на них подробнее.

Тектонические землетрясения

Кора нашей планеты постоянно находится в движении. Именно оно лежит в основе большинства землетрясений. Тектонические плиты, составляющие кору, перемещаются друг относительно друга, сталкиваются, расходятся и сходятся. В местах разломов, где проходят границы плит и возникает сила сжатия либо натяжения, накапливается тектоническое напряжение. Нарастая, оно, рано или поздно, приводит к разрушению и смещению горных пород, в результате чего и рождаются сейсмические волны.

Вертикальные подвижки приводят к образованию провалов или же поднятию пород. Причем смещение плит может быть незначительным и составлять всего несколько сантиметров, однако количества высвобождаемой при этом энергии достаточно для серьезных разрушений на поверхности. Следы таких процессов на земле очень заметны. Это могут быть, например, смещения одной части поля относительно другой, глубокие трещины и провалы.

Под толщей вод

Причины возникновения землетрясений на дне океана те же, что и на суше — подвижки литосферных плит. Несколько отличаются их последствия для людей. Очень часто смещение океанических плит вызывает цунами. Зародившись над эпицентром, волна постепенно набирает высоту и у берега часто достигает десяти метров, а иногда и пятидесяти.

По статистике, свыше 80 % цунами обрушиваются на берега Тихого океана. Сегодня существует множество служб в сейсмоопасных зонах, трудящихся над прогнозированием возникновения и распространения разрушительных волн и оповещающих население об опасности. Однако человек по-прежнему мало защищен от подобных стихийных бедствий. Примеры землетрясений и цунами начала нашего века - лишнее тому подтверждение.

Вулканы

Когда речь заходит о землетрясениях, поневоле в голове возникают и виденные когда-то изображения извержения раскаленной магмы. И это неудивительно: два природных явления связаны между собой. Причиной землетрясения может стать вулканическая деятельность. Содержимое огненных гор оказывает давление на поверхность земли. В течение иногда достаточно длительного периода подготовки к извержению происходят периодические взрывы газа и пара, которые порождают сейсмические волны. Давлением на поверхность создается так называемый вулканический тремор (дрожание). Он представляет собой серию мелких сотрясений почвы.

Причиной землетрясений являются процессы, протекающие в недрах как действующих вулканов, так и потухших. В последнем случае они являются признаком того, что замершая огненная гора еще может проснуться. Исследователи вулканической деятельности часто используют микроземлетрясения для прогнозирования извержения.

Во многих случаях бывает трудно однозначно отнести землетрясение к тектонической или вулканической группе. Признаками последней считается расположение эпицентра в непосредственной близости от вулкана и относительно небольшая магнитуда.

Обвалы

Причиной землетрясения может послужить и обрушение горных пород. в горах возникают вследствие как разнообразных процессов в недрах и природных явлений, так и человеческой деятельности. Обрушиваться и порождать сейсмические волны могут пустоты и пещеры в земле. Обвалу горных пород способствует недостаточное отведение воды, которая разрушает, казалось бы, твердые структуры. Причиной обвала может стать и тектоническое землетрясение. Обрушение внушительной массы при этом вызывает незначительную сейсмическую активность.

Для подобных землетрясений характерна небольшая сила. Как правило, объема обрушившейся породы недостаточно, чтобы вызвать значительные колебания. Тем не менее иногда землетрясения такого типа приводят к заметным разрушениям.

Классификация по глубине возникновения

Основные причины возникновения землетрясений связаны, как уже говорилось, с различными процессами в недрах планеты. Один из вариантов классификации подобных явлений основывается на глубине их зарождения. Землетрясения разделяют на три типа:

• Поверхностные - очаг располагается на глубине не более 100 км, к этому типу относится примерно 51 % землетрясений.
• Промежуточные - глубина варьируется в диапазоне от 100 до 300 км, на этом отрезке располагаются очаги 36 % землетрясений.
• Глубокофокусные - ниже 300 км, на долю этого типа приходится около 13 % подобных катастроф.

Наиболее значительное морское землетрясение третьего вида произошло в Индонезии в 1996 году. Его очаг располагался на глубине свыше 600 км. Это событие позволило ученым «просветить» недра планеты на значительную глубину. С целью исследования структуры недр используются практически все глубокофокусные землетрясения, неопасные для человека. Многие данные о строении Земли были получены в результате изучения так называемой зоны Вадати-Беньофа, которую можно представить в виде кривой наклонной линии, обозначающей место захода одной тектонической плиты под другую.

Антропогенный фактор

Природа землетрясений со времени начала развития технических знаний человечества несколько изменилась. Кроме естественных причин, вызывающих подземные толчки и сейсмические волны, появились и искусственные. Человек, осваивая природу и ее ресурсы, а также наращивая техническую мощь, своей деятельностью может спровоцировать стихийное бедствие. Причины возникновения землетрясений — это подземные взрывы, создание крупных водохранилищ, добыча большого объема нефти и газа, следствием чего становятся пустоты под землей.

Одна из достаточно серьезных проблем в этом плане — землетрясения, возникающие из-за создания и заполнения водохранилищ. Огромные по объему и массе толщи воды оказывают давление на недра и приводят к изменению гидростатического равновесия в породах. При этом чем выше созданная плотина, тем больше вероятность появления так называемой наведенной сейсмической активности.

В местах, где происходят землетрясения по естественным причинам, часто деятельность человека наслаивается на тектонические процессы и провоцирует возникновение стихийных бедствий. Подобные данные накладывают определенную ответственность на компании, занимающиеся разработкой нефтяных и газовых месторождений.

Последствия

Сильные землетрясения приводят к большим разрушениям на обширных территориях. Катастрофичность последствий уменьшается по мере удаления от эпицентра. Наиболее опасные результаты разрушений — это различные Обрушение или деформация производств, связанных с опасными химическими веществами, приводит к их выбросу в окружающую среду. То же можно сказать и о могильниках и местах захоронения ядерных отходов. Сейсмическая активность способна стать причиной заражения огромных территорий.

Помимо многочисленных разрушений в городах, землетрясения имеют последствия и иного характера. Сейсмические волны, как уже отмечалось, могут вызывать обвалы, сели, наводнения и цунами. Зоны землетрясений после стихийного бедствия часто меняются до неузнаваемости. Глубокие трещины и провалы, смыв грунта — эти и другие «преображения» ландшафта приводят к значительным экологическим изменениям. Они могут привести к гибели флоры и фауны местности. Этому способствуют различные газы и соединения металлов, поступающие из глубоких разломов, и просто уничтожение целых участков зоны обитания.

Сильные и слабые

Наиболее внушительные разрушения остаются после мегалоземлетрясений. Их характеризует магнитуда свыше 8,5. Такие бедствия, к счастью, крайне редки. В результате подобных землетрясений в далеком прошлом образовывались некоторые озера и русла рек. Живописный пример «деятельности» стихийного бедствия — озеро Гек-Голь в Азербайджане.

Слабые землетрясения — скрытая угроза. О вероятности их возникновения на местности, как правило, узнать очень трудно, тогда как более внушительные по магнитуде явления всегда оставляют опознавательные знаки. Поэтому под угрозой находятся все производственные и жилые объекты вблизи сейсмически активных зон. К таким строениям относятся, например, многие АЭС и электростанции США, а также места захоронения радиоактивных и ядовитых отходов.

Районы землетрясений

С особенностями причин возникновения стихийного бедствия связано и неравномерное распределение сейсмически опасных зон на карте мира. В Тихом океане расположен сейсмический пояс, с которым, так или иначе, связана внушительная часть землетрясений. Он включает Индонезию, западное побережье Центральной и Южной Америки, Японию, Исландию, Камчатку, Гавайи, Филиппины, Курилы и Аляску. Второй по степени активности пояс — Евроазиатский: Пиренеи, Кавказ, Тибет, Апеннины, Гималаи, Алтай, Памир и Балканы.

Карта землетрясений полна и других зон потенциальной опасности. Все они связаны с местами тектонической активности, где велика вероятность столкновения литосферных плит, либо с вулканами.

Карта землетрясений России также полна достаточного количества потенциальных и действующих очагов. Наиболее опасные зоны в этом смысле — это Камчатка, Восточная Сибирь, Кавказ, Алтай, Сахалин и Курильские острова. Самое разрушительное по своим последствиям землетрясение последних лет в нашей стране произошло на острове Сахалин в 1995 году. Тогда интенсивность стихийного бедствия составила без малого восемь баллов. Катастрофа привела к разрушению большой части Нефтегорска.

Огромная опасность стихийного бедствия и невозможность его предотвращения заставляет ученых всего мира подробно изучать землетрясения: причины возникновения и последствия, «опознавательные» знаки и возможности прогнозирования. Интересно, что технический прогресс, с одной стороны, помогает все точнее предсказывать грозные события, улавливать малейшие изменения во внутренних процессах Земли, а с другой — он же становится источником дополнительной опасности: к разломам поверхности добавляются аварии на ГЭС и АЭС, в местах добычи, ужасные по своим масштабам пожары на производстве. Само землетрясение — явление столь же неоднозначное, как и научный и технический прогресс: оно разрушительно и опасно, но свидетельствует о том, что планета живет. По мнению ученых, полное прекращение вулканической деятельности и землетрясений будет означать смерть планеты в геологическом плане. Завершится дифференциация недр, закончится топливо, разогревающее нутро Земли уже несколько миллионов лет. И пока непонятно, будет ли место людям на планете без землетрясений.

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.

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ И ИХ ПАРАМЕТРЫ

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.

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.

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).

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.

РЕГИСТРАЦИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

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.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

И ИХ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ

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

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.

ЦУНАМИ

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

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.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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.