Какие причины землетрясений. Землетрясение как один из наиболее страшных природных катастроф Скорость распространения землетрясения

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.

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.

Повинны ли водохранилища в землетрясениях?

В августе 1975 г. жители неболь­шого (около 20 тыс. жителей) го­родка Оровилл в Северной Кали­форнии испытали семибалльный толчок. В Калифорнии ежегодно происходит свыше 300 землетря­сений, и Оровиллское землетря­сение не должно было бы при­влечь особого внимания и вызвать беспокойства. Тем более что по­страдало всего 12 человек, а ма­териальный ущерб не превысил 6 млн. долл. Между тем обеспо­коились многие сейсмологи, ин­женеры и жители городка. Дело в том, что за семь лет до этого вблизи г. Оровилла была возве­дена самая высокая в США дамба (235 м) с водохранилищем объем ом 4,4 км 3 . Вопрос о том, естественным или спровоцирован­ным является Оровиллское зем­летрясение, служит предметом исследований и дискуссий специ­алистов. Действительно, мало ли территорий, где землетрясения без вмешательства человека возникали после сейсмического молчания десятки и даже сотни лет. Эпицентр землетрясения находится в 11 км от плотины, очаг определен на глубине 8 км, само землетрясение произошло спустя 7,5 года после постройки плотины и спустя 6 лет после на­чала подъема воды в водохрани­лище. Наконец, землетрясение сопровождалось оживлением ста­рого разлома на протяжении 3,8 км с вертикальным смещением по нему около 5 см (до 18 см через всю ширину зоны), как это бывает и при естественных земле­трясениях. Но с другой стороны, ряд чисто сейсмологических ха­рактеристик, таких, как соотноше­ние частоты и магнитуды афтершоков, продолжительность сильных колебаний и т. п., отли­чается от обычных в Калифорнии землетрясений. Слабые толчки начались сразу после заполнения водохранилища. Именно в течение предшествующих землетрясению четырех месяцев подъем воды в водохранилище происходил с наибольшей, чем когда-либо прежде, скоростью и на самую большую высоту - 45 м. Макси­мальный уровень был достигнут 24 июня, а 28 июня начались пер­вые толчки.

Расположение очага по отноше­нию центра нагрузки водной мас­сы не дает оснований говорить о непосредственном влиянии веса воды, накопленной в водохрани­лище, но и we позволяет исклю­чить факт изменения давления вод в трещинах в связи с запол­нением резервуара.

Описание явления возбужден­ной сейсмичности мы начали с наиболее-близкого нам по време­ни события и наиболее спорного примера. Но если говорить о наиболее раннем из установлен­ных случаев возбуждения сейсми­ческой активности при заполнении водохранилищ, то надо вернуться к 1935-1936 гг.

К 1935 г. в США, на границе штатов Невада и Аризона, было закончено сооружение крупней­шей по тем временам арочной плотины Гувер на р. Колорадо, и началось заполнение водохра­нилища Мид. В сентябре следую­щего года, т. е. примерно год спустя после начала заполнения, когда уровень воды поднялся на 100 м, возникли сейсмические толчки. Насколько они были не­ожиданны в этом районе, показы­вает тот факт, что установка сейс­мографов здесь даже не преду­сматривалась. Первые три сейсмо­графа были установлены лишь в 1937 г., а в 1938 и 1940 гг. местную сеть сейсмологических наблюдений пришлось расширить. Количество слабых землетрясе­ний в 1937-1947 гг. измерялось тысячами, глубина большинства из них не превышала 6-8 км. К 1939 г. водохранилище запол­нилось, достигнув объема 35 млрд. м 3 . 4 мая того же года область была потрясена сильным (магнитуда равная 5) толчком, вы­делившим столько энергии, сколь­ко все остальные, вместе взятые землетрясения.

Исследования установили со­ответствие между выделением сейсмической энергии и пиками водной нагрузки в 1938-1949 гг. С 1951 г. колебания уровня имели только сезонный характер, сходя на нет благодаря постройке выше по течению других плотин, и кор­реляция названных величин исчез­ла. В последние годы у плотины отмечаются только микроземле­трясения. На других строящихся водохранилищах американские исследователи уже заблаговре­менно устанавливали сейсмогра­фы. В результате на 10 из 68 во­дохранилищ была зарегистриро­вана возбужденная сейсмичность. В другом полушарии, на Индо-станском п-ве, люди, проживав­шие в окрестностях 12 крупных искусственных резервуаров, не испытывали никаких подземных толчков. Поэтому, когда в 1961 г. началось заполнение водохрани­лища на р. Койна с проектной вы­сотой плотины 103 м и объемом 2780 млн. м 3 , ничто, казалось бы, не предвещало беды. И однако именно здесь, в спокойной плат­форменной области, сложенной докембрийскими кристаллически­ми породами, в декабре 1967 г. произошло 8-9-балльное зем­летрясение, унесшее 180 челове­ческих жизней, оставившее 2,3 тыс. раненых и причинившее значительный материальный ущерб. Сама плотина была сильно повреждена. Землетрясение име­ло эпицентр в 3-5 км южнее плотины и захватило огромную область щита радиусом около 700 км (водохранилище занимало площадь всего 50 на 2-5 км). Среди значительного количества последующих толчков некоторые имели магнитуду 5-5,4. Такое сильное землетрясение было неожиданным, хотя слабые толчки начались вскоре после достижения 1/2 проектного уровня воды в водохранилище, и в дальней­шем их интенсивность и частота возрастали.

К этому времени уже были известны такие сильные землетря­сения, как у плотины Синьфенкан в Китае в 1962 г., у водохрани­лища Кариба на р. Замбези в 1963 г., у плотины Кремаста в Греции в 1966 г. В 6 случаях воз­бужденные землетрясения по интенсивности превосходили 5 баллов, в 12 случаях они были лишь немногим слабее. Много­численные значительно более слабые толчки отмечались в связи с заполнением водохранилищ «о многих других странах: во Фран­ции, Испании, Швейцарии, Италии, Югославии, Канаде, Бразилии, Японии, Австралии и др. Француз­ский сейсмолог Ж. Роте, кажется, был первым, кто еще 10 лет на­зад попытался обобщить извест­ные случаи и обнаружить главные закономерности. Одними из пер­вых были обобщения советских ученых И. Г. Кассина и Н. И. Ни­колаева.

Возбужденная сейсмичность наблюдается не только в преде­лах подвижных поясов Земли, она проявляется и на древних стабиль­ных платформах. Обычно земле­трясения имеют локальный и приповерхностный характер, кон­центрируются вдоль существо­вавших разломов, причем эпи­центры располагаются на расстоя­нии до 10-15 км от зеркала воды водохранилищ. Активность уси­ливается особенно явно после подъема уровня воды выше 100 м, хотя может появиться и при подъ­еме уровня на 40-80 м. Частота вызванных землетрясений в боль­шинстве случаев связана не столь­ко с высотой уровня воды, сколько с величиной и скоростью перепа­да уровней. При одном и том же удельном давлении столба воды вероятность толчков тем больше, чем большую площадь занимает водохранилище и на большую площадь воздействует.

Режим спровоцированных зем­летрясений нередко имеет специ­фический, отличный от обычных землетрясений, характер. Это проявляется в постепенном, по мере наполнения водохранилища, учащении и усилении сейсмиче­ских событий вплоть до макси­мального, после чего в соответ­ствии с общим уменьшением ко­лебаний водного уровня или даже при продолжающихся коле­баниях отмечается затухание сейс­мической активности. Периоды усиления и ослабления возбуж­денной сейсмичности могут про­должаться по нескольку лет (до 6-8 или даже 12-15 лет).

В нашей стране возбужденная сейсмичность лучше всего изуче­на в окрестностях Нурекского гид­роузла на р. Вахш в Таджикистане. Как известно, Таджикистан явля­ется одной из наиболее сейсми­чески активных областей в СССР. Это в данном случае давало сейсмологам то преимущество, что они могли подробно изучить специфику местных землетрясе­ний и особенности сейсмического режима задолго до начала запол­нения водохранилища и тем са­мым более надежно выделить возбужденную сейсмичность.

И это в полной мере удалось ис­пользовать. К началу заполнения водохранилища исследователи располагали серией детальных наблюдений продолжительностью 12 лет, а ко времени интенсивного заполнения (1972 г.)-17 лет, че­го не было ни в одном другом районе мира. За это время прост­ранственное распределение зем­летрясений оставалось стабиль­ным. Изменение квартальных и годовых сумм землетрясений с 1955 по 1975 г. показало, что ко­личество землетрясений в районе водохранилища (в заранее вы­бранных и постоянных границах) начало увеличиваться с 1967 г., а максимума достигло в 1972 г. В 1967 г. водохранилище запол­нилось до 40-метрового, а в 1972 г.- до 100-метрового уров­ня. С 1960 по 1971 г. возникало 26 землетрясений в среднем за квартал, но с начала 1971 г. это число возросло до 40, а послед­ний квартал 1972 г. отмечен 133 землетрясениями, после чего произошел спад количества толч­ков. Но в более широком районе в те же годы количество земле­трясений, за вычетом толчков вокруг водохранилища, даже несколько уменьшилось. В 1972-1973 гг. очаги землетрясений, и без того преимущественно не­глубоких, стали еще мельче, т. е. сейсмическая деятельность в районе водохранилища как бы приблизилась к поверхности Зем­ли (95% толчков на глубине не свыше 5 км). При этом землетря­сения группировались под водо­хранилищем вблизи плотины и по мере его быстрого наполнения несколько смещались соответ­ственно перемещению центра на­грузки столба воды.

Второй этап интенсивного запол­нения начался в июле-августе 1976 г. И снова возросло число толчков. Усиление сейсмичности в районе Нурекского водохрани­лища произошло в связи с его заполнением. Слабые толчки в районе водохранилища продол­жаются и сейчас.

Плотина Токтогульской ГЭС на р. Нарын в горах Тянь-Шаня под­нялась уже на 215 м, и за ней пле­щутся волны нового водохрани­лища. После того как уровень воды превысил 100 м, приборы начали регистрировать усиление сейсмической деятельности. Ана­логично дело обстояло при запол­нении водохранилищ Чиркейской ГЭС в Дагестане и Чарвакского гидроузла в Узбекистане. Отме­чая отсутствие вблизи Нурекского и Токтогульского водохранилищ сколько-нибудь сильных возбуж­денных землетрясений, мы долж­ны сделать оговорку: «До сих пор». Ведь уровень воды должен подняться до 300 м, а спровоци­рованные сильные землетрясения могут отделяться от периода мак­симального подъема уровня не­сколькими годами.

Если говорить о сильных воз­бужденных землетрясениях в равнинно-платформенных районах страны, то нельзя не вспомнить землетрясения к югу от Новоси­бирска у г. Камень-на-Оби в 1963 г. Это землетрясение силой до 8 баллов было здесь неожи­данным. Лишь гораздо позднее стали связывать его с заполне­нием в 1957-1959 гг. Обского моря объемом 8,8 км 3 .

Конечно, заполнение далеко не каждого даже крупного водохра­нилища чревато сейсмическими событиями. Например, мы не знаем землетрясений в окрест­ностях Куйбышевского, Цимлян­ского, Красноярского, Братского и других морей. Никакой сейсми­ческой активности не отмечено после заполнения крупных водо­хранилищ Бхакра в Индии (высота плотины 225 м), Даниэль Джон­сон в Канаде (214 м), Глен Каньон в США (216 м), Гран Диксанс в Швейцарии (284 м) и др. Однако именно эта неоднозначность по­следствий предъявляет исследо­вателям, пожалуй, еще большие требования, так как необходимо научиться предвидеть, в каких именно случаях можно ожидать сейсмических последствий и каков может быть их максимальный эффект.

К началу 70-х годов в мире бы­ло известно 35 случаев усиления сейсмической активности в связи с наполнением водохранилищ. И хотя это составляет всего ‘/в от общего числа крупных водохра­нилищ, пренебречь этим заявле­нием нельзя, потому что земле­трясения, в том числе и разру­шительные, появились там, где их не ждали. А ведь в настоящее вре­мя в мире проектируется и стро­ится 135 значительных водохра­нилищ. Даже если только на 15 из них возникнут сейсмические не­приятности, необходимо сделать все возможное, чтобы предусмот­реть и предупредить их.

При знакомстве с каждым но­вым явлением специалисты не могут ограничиваться феномено­логией, но стремятся познать его причины. И возбужденная сей­смичность имеет несколько объяснений. Все они в той или иной мере гипотетичны. Чтобы лучше разобраться в этом вопросе, не­обходимо рассмотреть предвари­тельно другие сходные проявле­ния оживления земной коры. Речь пойдет об искусственных землетрясениях вне зон возник­новения водохранилищ.

Подземные ядерные взрывы - возбудители сейсмичности

В сущности, сам ядерный взрыв, произведенный под землей,- это искусственное землетрясение. И воздействие его на поверхность Земли и земную кору, если не касаться специфических геофизи­ческих вопросов, подобно обыч­ному землетрясению соответст­вующей магнитуды.

Специалистам известно, что каждый из 8 сильных взрывов на полигоне в штате Невада (мощ­ностью от 0,1 до 1,2 Мт) соответ­ствовал землетрясению магнитудой от 5 до 6 и сопровождался оживлением существовавших вблизи разломов в земной коре. В этих случаях смещения по раз­ломам измерялись десятками сантиметров (до 1,2 м) в верти­кальной плоскости и сантиметра­ми (до 15 см) вдоль протяжения разлома. Смещения крыльев раз­ломов имели ту же направлен­ность, что и установленные геоло­гическими методами естественные смещения. Длина обновившихся в связи совзрывами разрывов на поверхности составляла иногда даже километры (максимально до 8 км). Длина обновившихся раз­рывов прямо зависит от магни­туды взрыва, подобно тому как это наблюдается и при землетря­сениях естественных.

Сопутствующие и последующие тектонические явления были прослежены при взрыве мощ­ностью 1,1 Мт, произведенном в Неваде в конце 1968 г. Ядер­ное устройство было взорвано в скважине на глубине 1,4 км от поверхности земли среди плато, сложенного вулканическими по­родами плиоценового возраста. В момент взрыва на поверхности в радиусе до 450 м от эпицентра возникла масса мелких разрывов. Но гораздо важнее факт активи­зации существовавших разломов на расстоянии до 5,6 км от места взрыва, причем согласно геоло­гическим данным эти разломы не обнаруживали заметных смеще­ний в течение предшествующих нескольких миллионов лет. Взрыв инициировал десятки тысяч по­следующих толчков с магнитудой до 4,2 продолжавшихся в течение нескольких месяцев. За две не­дели, предшествовавшие взрыву, отмечено 3 слабых толчка, а в последующий за взрывом день - более тысячи; еще через две не­дели в сутки регистрировалось 15 толчков, в последующем их количество колебалось, пока спус­тя три месяца не установилось на том же уровне, что и до взры­ва. Возбужденные землетрясения группировались вдоль несколь­ких зон на глубине до 6 км, на расстоянии до 13 км от пункта взрыва. Специальные сейсмологи­ческие определения, как и не­посредственные наблюдения на поверхности, выявили правосто­роннее сдвигание и вертикальное перемещение по разломам. Раз­рывы на поверхности возникли большей частью вдоль или на продолжении разломов. Исследо­ватели пришли к выводу, что искусственное землетрясение высвободило накопленные при­родные тектонические напряже­ния, т. е. взрыв послужил как бы «спусковым механизмом» или «спусковым крючком» для сейсми­ческой разрядки накопившихся напряжений. Смещения по раз­ломам и возбужденные земле­трясения регулярно отмечались и при других взрывах в Неваде, причем максимально известное расстояние землетрясений от места взрыва достигало 20-40 км, толчки мигрировали от эпицентров взрывов, ни разу не отмечено землетрясений, более сильных, чем сами взрывы.

Другой вид смещений, относя­щихся только к приповерхност­ным слоям, обнаружен высоко­точными геодезическими изме­рениями. Над местами взрывов регулярно возникали концентри­ческие опускания, как бы «про­валы» на многие метры. На рас­стоянии свыше 2 км от пунктов взрыва эти оседания измерялись несколькими сантиметрами. А в нескольких случаях за такими во­ронками оседания повторными геодезическими измерениями об­наружены внешние компенса­ционные кольца поднятия, правда, на величину порядка всего 2 см.

Уже из этих примеров становит­ся ясно, сколь существенные на­рушения как на поверхности, так и в верхних частях земной коры связаны с подземными ядерными взрывами. Было бы неверно ду­мать, что все это относится толь­ко к Неваде и связано со специ­фикой ее напряженного состоя­ния, тектоникой и потенциальной сейсмичностью этой территории.

Существует еще один вид воз­бужденной сейсмичности. Это землетрясения, вызванные откачи­ванием и закачиванием жидкости в скважины. Такое явление обна­ружили случайно. На одном из заводов близ г. Денвер (штат Колорадо, США) отработанные воды с вредными примесями ре­шили закачивать глубоко под зем­лю через скважины. Была выбра­на отработанная скважина глуби­ной свыше 3,6 км, достигшая крис­таллического фундамента. В мар­те 1962 г. началась закачка отхо­дов. В конце апреля появились сведения о сейсмических толчках, ранее здесь не наблюдавшихся. Частота толчков возросла в апре­ле - июне 1962 г. и в феврале-марте следующего года. Именно в эти периоды в скважину зака­чивалась вода. Толчки возникали на глубине 4,5-5,5 км, с эпи­центрами не далее нескольких километров от скважины, их магнитуда достигала 3. После того как ученые высказали предполо­жение о связи локальной сейсми­ческой активности с закачкой воды в скважину, было решено повторить случайный эксперимент под строгим контролем. После­дующее сопоставление объема закачанной воды и количества толчков помесячно дало полное совпадение этих показателей. Толчки продолжались и даже ста­ли более сильными в 1967 г. (с магнитудой до 5,4) после прекра­щения закачивания вод в сква­жину. За всю предшествующую историю в Денвере произошло только одно землетрясение в 1882 г. Вероятность случайного возникновения 1500 толчков в ограниченной области вблизи забоя скважины согласно анали­зу столетней сейсмической ис­тории района оказалась ничтожно малой. И опять, как в случае с землетрясениями, возбужденны­ми заполнением водохранилищ и ядерными взрывами, подвижки в очагах землетрясений оказа­лись аналогичными таковым при обычных тектонических землетря­сениях в данном районе.

Позднее появились сообщения о связи между интенсивностью от­работки нефтяных месторожде­ний и местными землетрясения­ми. На известном нефтяном мес­торождении Уилмингтон к югу от Лос-Анджелеса в Калифорнии, разрабатываемом с конца 20-х годов, толчки отмечались в 1947, 1949, 1951, 1954, 1955 и 1961 гг. Сейсмологи связывают их с воз­никновением касательных напря­жений при оседании поверхност­ных слоев со скоростью 30- 70 см/год вследствие откачки нефти. Наиболее сильные толчки сопровождались сдвиганием пла­стов на глубине около 0,5 км и повреждением на этой глубине скважинных агрегатов.

В нашей стране сообщалось о семибалльном землетрясении в мае 1971 г. на северокавказских нефтяных месторождениях в райо­не г. Грозного. Очаг землетря­сения располагался на глубине 2,5 км, так что на поверхности оно вызвало семибалльный эф­фект, землетрясение сопровож­далось последующими толчками. Землетрясение связывают с от­качкой нефти из меловых извест­няков с глубины 4 км. Хотя добы­ча нефти ведется здесь 80 лет, но наиболее активная откачка пришлась на предшествующие со­бытию годы, так что за 7 лет давление в пластах упало на 250 атм, в том числе на 115 атм в 1969 г.

Особую группу искусственных толчков представляют горные удары в шахтах, которые, по су­ществу, являются микроземлетря­сениями. Несмотря на их незна­чительную в сравнении с настоя­щими землетрясениями интен­сивность, они имеют огромное зна­чение в практике подземных гор­ных работ, так как сопровожда­ются внезапным» выбросами газов и горных пород, завалами и разрушениями горных выработок, нарушениями нормальной эксплу­атации подземных месторожде­ний и даже человеческими жерт­вами. Например, в США отмечен случай, когда горный удар ощу­щался как землетрясение в ра­диусе 6 км. На одном из место­рождений Франции выбросы соли и газа случаются почти ежегодно в течение 50 лет.

Практика и специальные иссле­дования на месторождениях СССР, ГДР и Польши показали, что выбросоопасными являются отдельные участки и зоны, пре­имущественно тяготеющие к участкам современного поднятия и резкого изменения скорости со­временных движений земной ко­ры или непосредственно к актив­ным тектоническим зонам, т. е. наиболее напряженным участ­кам в поле современной текто­нической активности.

Заметный толчок и свыше 100 последующих толчков были заре­гистрированы в июне 1974 г- в окрестностях Нью-Йорка на глу­бине всего 0-1,5 км в известня­ковых штольнях. В других мес­тах сейсмографы, установленные вблизи глубоких шахт, фиксиро­вали усиление сейсмической ак­тивности в рабочие дни и спо­койствие в воскресенье. Поэтому необычные события резонно свя­зываются с разгрузкой земной ко­ры в результате изъятия породы из штолен. Хотя случаи возбуж­денных в результате добычи по­лезных ископаемых землетрясе­ний единичны и сами толчки име­ют небольшую магнитуду, их нельзя недооценивать хотя бы потому, что, будучи неглубокими, они сильнее соответствующих по магнитуде обычных землетрясе­ний сказываются на поверхности, могут поражать густонаселенные территории и нарушить эксплуата­цию месторождений.

О причинах и механизме возбужденных землетрясений

Если суммировать известные случаи такого рода событий, то можно выделить следующие основные факторы человеческой деятельности, которые приводят к возбужденным движениям зем­ной коры и землетрясениям: 1) изменение гидростатических и гидродинамических условий (рав­новесия) в недрах в процессе изъятия или внедрения флюидов; 2) выемка горных пород в твер­дой фазе при разного рода под­земных работах; 3) перераспре­деление нагрузок на поверхности земной коры в связи с созданием водохранилищ, городов, крупных отвалов или созданием крупных котлованов и карьеров; 4) влия­ние динамических нагрузок, преж­де всего сильных взрывов.

Назвать факторы, конечно, еще не значит определить причины явления. Казалось бы, самой прос­той и естественной причиной можно было бы считать воздейст­вие на земную кору дополни­тельной нагрузки водохранилищ. Но связь этих двух явлений не проста, а кроме того, и смещения, и землетрясения возникают не только при создании водохрани­лищ, но и при других видах чело­веческой деятельности.

В настоящее время исследова­ния по этой проблеме находятся в такой стадии, что ученые могут только наметить несколько веро­ятных причин или возможных механизмов возбужденных земле­трясений и смещений по раз­рывам.

Назовем главные из них.

1. Влияние дополнительной со­средоточенной нагрузки водных масс водохранилищ, или, иными словами, нарушение гравитацион­ного равновесия в земной коре.
2. Увеличение давления порово-трещинных вод, в результате чего снижается трение (сопротивление сдвигу) в зонах разрыва и облег­чается возникновение сейсмиче­ских подвижек.
3. Увеличение трещиноватости и ослабление прочности массива пород при возрастающем давле­нии порово-трещинных вод (осо­бенно в случае закачки флюидов в породы).
4. Снижение прочности пород за счет расклинивающего действия поверхностно-активных слоев

породы в мельчайших трещинах и порах, куда попадает вода.

Большинство исследователей склоняется теперь к признанию того, что именно перераспреде­ление и изменение давления порово-трещинных вод играют ре­шающую роль в механизме воз­бужденных землетрясений. Со­ветский исследователь И. Г. Киссин развитие процесса представ­ляет следующим образом:

«В зоне будущего очага суще­ствуют тектонические напряжения, однако величина их в естествен­ных условиях недостаточна, что­бы вызвать разрыв. По мере того как в результате инженерной дея­тельности возрастает давление порово-трещинных вод, в этой зоне уменьшается фракционное сопротивление деформациям ска­лывания. Когда величина давле­ния достигнет определенного предела, начинаются акты гидрав­лического разрыва. Распростра­нению трещин способствует также влияние адсорбционных слоев поровой жидкости.

Вследствие развития ориенти­рованных трещин повышается ска­лывающее напряжение по пло­щади сохранившихся связей. При увеличении площади нарушенных связей (вновь образовавшихся трещин) должно возрасти сопро­тивление сдвигающим силам за счет трения. Однако этому пре­пятствует воздействие порово-трещинной жидкости, уменьшаю­щей трение на плоскости сдви­га… при увеличении давления жидкости относительный рост напряжений сдвига по площади сохранившихся связей также уве­личится. Под влиянием возрастающего давления жидкости происхо­дят индивидуальные разрывы и сколы, приводящие к ослабле­нию массива и регистрируемые в виде форшоков. При этом скалы­вающее напряжение увеличивает­ся до предела, когда становится возможным основной разрыв. Раз­витие дислокаций при вызванных землетрясениях, начинающееся с повышения давления флюидов, в дальнейшем может привести к вспарыванию зоны очага на зна­чительные глубины, где жидкость уже не влияет на деформацион­ные процессы».

Тот факт, что возбужденные землетрясения возникают не во всех случаях воздействия челове­ка на земную кору, лишь под­черкивает отсутствие достаточ­ного естественного уровня на­пряжений в одних местах земной коры и как бы подготовленность земной коры к разрывам и земле­трясениям в других. Для участ­ков повышенной тектонической активности или длительно накап­ливающихся тектонических на­пряжений дополнительные на­грузки или перераспределение напряжений в связи с человече­ской деятельностью могут слу­жить как бы своего рода «спуско­вым крючком» для уже подго­товленных естественным путем землетрясений. Весьма благопри­ятным условием для проявления возбужденных землетрясений служит наличие прочных кристал­лических пород, разбитых разло­мами, или контактов пород с различной прочностью и другими свойствами. С другой стороны, да­же в районах проявления естест­венных землетрясений, но с однородными сравнительно плас­тичными породами в припо­верхностных частях земной ко­ры, возбужденные землетрясения при дополнительных воздействиях не возникают.

1. Где и отчего происходят землетрясения

2. Сейсмические волны и их измерение

3. Измерение силы и воздействий землетрясений

Шкала магнитуд

Шкалы интенсивности

Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)

4. Происходящее при сильных землетрясениях

5. Причины землетрясений

6. Другие виды землетрясений

Вулканические землетрясения

Техногенные землетрясения

Обвальные землетрясения

Землетрясения искусственного характера

7. Наиболее разрушительные землетрясения

8. О прогнозе землетрясений

9. Типы экологических последствий и землетрясений и их характеристика

Землетрясения — это подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами) или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушением подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызывать также подъём лавы при вулканических извержениях.

Где и отчего происходят землетрясения

Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них так незначительны, что они остаются незамеченными. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. К счастью, большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями (если землетрясение под океаном обходится без цунами).

Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Разрушения зданий и сооружений вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими при сейсмических смещениях на морском дне.

Международная сеть наблюдений за землетрясениями регистрирует даже самые удаленные и маломощные из них.

Причиной землетрясения является быстрое смещение участка земной коры как целого в момент пластической (хрупкой) деформации упруго напряженных пород в очаге землетрясения. Большинство очагов землетрясений возникает близ поверхности Земли.

Физико-химические процессы, происходящие вну­три Земли, вызывают изменения физического со­стояния Земли, объема и других свойств вещества. Это приводит к накапливанию упругих напряже­ний в какой-либо области земного шара. Когда уп­ругие напряжения превысят предел прочности ве­щества, произойдет разрыв и перемещение больших масс земли, которое будет сопровождаться сотрясе­ниями большой силы. Вот это и вызывает сотрясе­ние Земли — землетрясение.

Землетрясением так же обычно называют любое колебание земной поверхности и недр, какими бы причинами оно не вызывалось - эндогенными или антропогенными и какова бы ни была его интенсивность.

Землетрясения происходят на Земле не повсеме­стно. Они концентрируются в сравнительно узких поясах, приуроченных в основном к высоким горам или глубоким океаническим желобам. Первый из них — Тихоокеанский — обрамляет Тихий океан;

второй — Средиземнотрансазиатский — простирает­ся от середины Атлантического океана через бас­сейн Средиземного моря, Гималаи, Восточную Азию вплоть до Тихого океана; наконец, Атланто-арктичёский пояс захватывает срединный Атлан­тический подводный хребет, Исландию, остров Ян-Майен и подводный хребет Ломоносова в Арктике и т. д.

Землетрясения происходят также в зоне афри­канских и азиатских впадин, таких, как Красное море, озера Танганьика и Ньяса в Африке, Иссык-Куль и Байкал в Азии.

Дело в том, что высочайшие горы или глубокие океанические желоба в геологическом масштабе яв­ляются молодыми образованьями, находящимися в процессе формирования. Земная кора в таких областях подвижна. Подавляющая часть землетрясений связана с процессами горообразования. Такие зем­летрясения называют тектоническими. Ученые со­ставили специальную карту, на которой показано, какой силы землетрясения бывают или могут быть в разных районах нашей страны: в Карпатах, в Крыму, на Кавказе и в Закавказье, в горах Пами­ра, Копет-Дага, Тянь-Шаня, Западной и Восточной Сибири, Прибайкалье, на Камчатке, Курильских островах и в Арктике .

Бывают еще и вулканические землетрясения. Лава и раскаленные газы, бурлящие в недрах вул­канов, давят на верхние слои Земли, как пары ки­пящей воды на крышку чайника. Вулканические землетрясения довольно слабы, но продолжаются долго: недели и даже месяцы. Замечены случаи, когда они возникают до извержения вулканов и служат предвестниками катастрофы.

Сотрясения земли могут быть также вызваны об­валами и большими оползнями. Это местные об­вальные землетрясения.

Как правило, сильные землетрясения сопровож­даются повторными толчками, мощность которых постепенно уменьшается.

При тектонических землетрясениях происходят разрывы или перемещения горных пород в каком-нибудь месте в глубине Земли, называемом очагом землетрясения или гипоцентром. Глубина его обычно достигает нескольких десятков километров, а в отдельных случаях и сотен километров. Уча­сток Земли, расположенный над очагом, где сила подземных толчков достигает наибольшей величи­ны, называется эпицентром.

Иногда нарушения в земной коре — трещины, сбросы — достигают поверхности Земли. В таких случаях мосты, дороги, сооружения оказываются разорванными и разрушенными. При землетрясении в Калифорнии в 1906 г. образовалась трещина про­тяженностью в 450 км. Участки дороги около тре­щины сместились на 5—6 м. Во время Гобийского землетрясения (Монголия) 4 декабря 1957 г. воз­никли трещины общей протяженностью 250 км. Вдоль них образовались уступы до 10 м. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опу­скаются и заливаются водой, а в местах, где уступы пересекают реки, появляются водопады.

В мае 1960 г. на Тихоокеанском побережье Юж­ной Америки, в Республика Чили, произошло несколько очень сильных и много слабых землетрясений. Самое сильное из них, в 11—12 баллов, наблюдалось 22 мая: в течение 1—10 секунд было израсходова­но колоссальное количество энергии, таившейся в недрах Земли. Такой запас энергия Днепрогэс мог­ла бы выработать лишь за много лет.

Землетрясение произвело тяжелые разрушения на большой территории. Пострадало более полови­ны провинций Республика Чили , погибло не менее 10 тыс. чело­век, и более 2 млн. осталось без крова. Разрушения охватили Тихоокеанское побережье на протяжении более 1000 км. Были разрушены крупные города — Вальдивия, Пуэрто-Монт и др. В результате чилий­ских землетрясений начали действовать четырнад­цать вулканов.

Когда очаг землетрясения находится под мор­ским дном, на море могут возникнуть огромные волны — цунами, которые иногда приносят разру­шений больше, чем само землетрясение. Волны, вы­званные 22 мая 1960 г. чилийским землетрясением, распространились по Тихому океану и достигли че­рез сутки противоположных его берегов. В Японии высота их достигла 10 м. Прибрежная полоса была затоплена. Суда, находившиеся у берегов, были вы­брошены на сушу, а часть построек унесена в океан.

Крупная катастрофа, постигшая человечество, случилась также 28 марта 1964 г. у побережья по­луострова Аляска. Это сильнейшее землетрясение разрушило г. Анкоридж, расположенный в 100 км от эпицентра землетрясения. Почва была вспахана серией взрывов и оползней. Крупные разрывы и пе­ремещения по ним блоков земной коры дна залива вызвали огромные морские волны, достигающие у побережья США 9—10 м высоты. Эти волны со ско­ростью реактивного самолета прошли вдоль побе­режья Канады и США , сметая все на своем пути.

Как же часто на Земле происходят землетрясе­ния? Современные точные приборы фиксируют ежегодно более 100 тыс. землетрясений. Но люди ощущают около 10 тыс. землетрясений. Из них примерно 100 бывают разрушительными.

Оказывается, что сравнительно слабые землетря­сения излучают энергию упругих колебаний, рав­ную 1012 эрг, а самые сильные — до 10" эрг. При таком большом диапазоне практически удобнее пользоваться не величиной" энергии, а ее логариф­мом. На этом основана шкала, в которой энергети­ческий уровень самого слабого землетрясения (1012 эрг) принимают за ноль, а примерно в 100 раз более сильному соответствует единица; еще в 100 раз большему (в 10 000 раз большему по энергии, чем нулевое) соответствуют две единицы шкалы и т. д. Число в такой шкале называют магнитудой землетрясения и обозначают буквой М.

Таким образом, магнитуда землетрясения харак­теризует количество упругой энергии колебаний, выделяемых во все стороны очагом землетрясения. Эта величина" не зависит ни от глубины очага под земной поверхностью, ни от расстояния до пункта наблюдений. Например, магнитуда (М) Чилийского землетрясения 22 мая 1960 г. близка к 8,5, а Таш­кентского землетрясения 26 апреля 1966 г. — к 5,3.

Масштаб землетрясения и степень его воздействия на людей и природную среду (а также на рукотворные сооружения) можно определять разными показателями, а именно: величиной энергии, выделенной в очаге - магнитудой, силой колебаний и их воздействий на поверхности - интенсивностью в баллах, ускорениями, амплитудой колебаний, а также ущербом - социальным (людские потери) и материальным (экономические потери).

Максимально зарегистрированная магнитуда достигала значения М-8,9. Естественно, что высокоамплетудные землетрясения происходят очень редко -в отличии от средне- и маломагнитудных. Средняя частота землетрясений на земном шаре составляет:

Сила сотрясения, или сила проявления землетря­сения на земной поверхности, определяется балла­ми. Наиболее распространенной является 12-балль­ная шкала. Переход от неразрушительных к разру­шительным сотрясениям соответствует 7 баллам.

Сила проявления землетрясения на поверхности Земли в большей степени зависит от глубины оча­га: чем ближе очаг к поверхности Земли, тем сила землетрясения в эпицентре больше. Так, югослав­ское землетрясение в Скопле 26 июля 1963 г. с маг-нитудой на три-четыре единицы меньше, чем у чи­лийского землетрясения (энергия в сотни тысяч раз меньше), но с малой глубиной очага вызвало ката­строфические последствия. В городе 1000 жителей было убито и более 1/2 зданий разрушено. Разруше­ние на поверхности Земли зависит помимо энергии, выделившейся при.землетрясении, и глубины очага еще от качества грунтов. Наибольшие разрушения происходят на рыхлых, сырых и неустойчивых грунтах. Имеет значение и качество наземных по­строек.

Сейсмические волны и их измерение

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.