Землетрясения. Почему происходят землетрясения. Причины возникновения землетрясений и последствия. Природа землетрясений
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.
20% территории России относится к сейсмоактивным районам (в том числе 5% территории подвержено чрезвычайно опасным 8-10-балльным землетрясениям).
За последние четверть века в России произошло около 30 значительных, то есть силой более семи баллов по шкале Рихтера, землетрясений. В зонах возможных разрушительных землетрясений России проживает 20 миллионов человек.
От землетрясений и цунами больше всего страдают жители Дальневосточного региона России. Тихоокеанское побережье России находится в одной из самых "горячих" зон "огненного кольца". Здесь, в области перехода от Азиатского континента к Тихому океану и сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных вулканических дуг происходит более трети землетрясений России, находятся 30 действующих вулканов, в числе которых такие гиганты, как Ключевская сопка и Шивелуч. Здесь самая высокая плотность распределения действующих вулканов на Земле: на каждые 20 км побережья - один вулкан. Землетрясения здесь происходят не реже, чем в Японии или в Чили. Сейсмологи насчитывают обычно не менее 300 ощутимых землетрясений в год. На карте сейсмического районирования России районы Камчатки, Сахалина и Курильских островов относятся к так называемой восьми- и девяти- балльной зоне. Это означает, что в этих районах интенсивность сотрясений может достигать 8 и даже 9 баллов. Соответствующими могут быть и разрушения. Самое разрушительное землетрясение силой 9 баллов по шкале Рихтера произошло на острове Сахалин 27 мая 1995 года. Погибли около 3 тыс. человек, почти полностью разрушен город Нефтегорск, расположенный в 30 километрах от эпицентра землетрясения.
К сейсмически активным районам России относится также Восточная Сибирь, где в Прибайкалье, Иркутской области и Бурятской Республике выделяют 7-9-балльные зоны.
Якутия, через которую проходит граница Евро-Азиатской и Северо-Американской плит, не только считается сейсмоактивной областью, но также является рекордсменом: здесь нередко происходят землетрясения с эпицентрами севернее 70° с.ш. Как известно сейсмологам, основная часть землетрясений на Земле происходит в районе экватора и в средних широтах, а в высоких широтах такие события регистрируются крайне редко. Например, на Кольском полуострове обнаружено множество разнообразных следов землетрясений большой мощности - в основном достаточно давних. Формы обнаруженного на Кольском полуострове сейсмогенного рельефа сходны с теми, что наблюдаются в зонах землетрясений с интенсивностью 9-10 баллов.
Среди других сейсмоактивных районов России - Кавказ, отроги Карпат, побережья Черного и Каспийского морей. Для этих районов характерны землетрясения с магнитудой 4-5. Однако за исторический период здесь отмечались и катастрофические землетрясения с магнитудой более 8,0. На побережье Черного моря обнаруживались и следы цунами.
Однако землетрясения могут происходить и в тех районах, которые никак не назовешь сейсмоактивными. 21 сентября 2004 года в Калининграде зафиксированы две серии подземных толчков силой 4-5 баллов. Эпицентр землетрясения находился в 40 километрах юго-восточнее Калининграда в районе российско-польской границы. По картам общего сейсмического районирования территории России, Калининградская область относится к сейсмобезопасному району. Здесь вероятность превышения интенсивности таких сотрясений составляет около 1 % в течение 50 лет.
Даже у жителей Москвы, Санкт-Петербурга и других городов, расположенных на Русской платформе, есть повод волноваться. На территории Москвы и Московской области последние из таких сейсмических событий силой 3-4 балла имели место 4 марта 1977 года, в ночь с 30 на 31 августа 1986 года и 5 мая 1990 года. Наиболее сильные из известных сейсмических сотрясений в Москве, интенсивностью свыше 4 баллов, наблюдались 4 октября 1802 года и 10 ноября 1940 года. Это были "отзвуки" более крупных землетрясений в Восточных Карпатах.
Землетрясения - страшное природное явление, которое может принести многочисленные беды. С ними связаны не только разрушения, из-за которых могут быть человеческие жертвы. Вызванные ими катастрофические волны цунами способны привести к еще более губительным последствиям.
Для каких районов земного шара землетрясения представляют наибольшую опасность? Для ответа на этот вопрос нужно посмотреть, где находятся активные сейсмические районы. Это зоны земной коры, которые отличаются большей подвижностью, чем окружающие их регионы. Они находятся на границах литосферных плит, где происходят столкновение или раздвижение крупных блоков Именно подвижки мощных пластов горных пород и вызывают землетрясения.
Опасные районы мира
На земном шаре выделяются несколько поясов, которые характеризуются большой частотой подземных ударов. Это сейсмически опасные районы.
Первый из них принято называть Тихоокеанским кольцом, так как он занимает почти все побережье океана. Здесь часты не только землетрясения, но и извержения вулканов, поэтому часто применяют название "вулканическое" или "огненное" кольцо. Активность земной коры здесь определяется современными горообразовательными процессами.
Второй крупный сейсмический пояс тянется вдоль высоких молодых от Альп и других гор Южной Европы и до Зондских островов через Малую Азию, Кавказ, горы Средней и Центральной Азии и Гималаи. Здесь также происходит столкновение литосферных плит, что и вызывает частые землетрясения.
Третий пояс тянется через весь Атлантический океан. Это Срединно-Атлантический хребет, являющийся результатом раздвижения земной коры. К этому поясу относится и Исландия, известная в первую очередь своими вулканами. Но и землетрясения здесь - явление отнюдь не редкое.
Сейсмически активные районы России
На территории нашей страны также случаются землетрясения. Сейсмически активные районы России - это Кавказ, Алтай, горы Восточной Сибири и Дальнего Востока, Командорские и Курильские острова, о. Сахалин. Здесь могут случаться подземные толчки большой силы.
Можно вспомнить сахалинское землетрясение 1995 года, когда под обломками разрушенных зданий погибло две трети населения поселка Нефтегорск. После проведения спасательных работ было решено поселок не восстанавливать, а жителей переселить в другие населенные пункты.
В 2012-2014 годы произошло несколько землетрясений на Северном Кавказе. К счастью, их очаги находились на большой глубине. Обошлось без жертв и серьезных разрушений.
Сейсмическая карта России
На карте видно, что наиболее опасные в сейсмическом отношении районы лежат на юге и востоке страны. При этом восточные части населены сравнительно слабо. А вот на юге землетрясения представляют гораздо больше опасности для людей, так как здесь плотность населения выше.
Иркутск, Хабаровск и некоторые другие крупные города оказываются в зоне опасности. Это активные сейсмические районы.
Антропогенные землетрясения
Сейсмически активные занимают примерно 20% территории страны. Но это не значит, что остальная часть полностью застрахована от землетрясений. Толчки силой в 3-4 балла отмечаются даже далеко от границ литосферных плит, в центре платформенных областей.
При этом с развитием хозяйства увеличивается возможность антропогенных землетрясений. Они чаще всего вызваны тем, что обрушивается кровля подземных пустот. Из-за этого земная кора как бы встряхивается, почти как при настоящем землетрясении. А пустот и полостей под землей становится все больше, ведь человек для своих нужд добывает из недр нефть и природный газ, выкачивает воду, строит шахты для добычи твердых полезных ископаемых... А подземные ядерные взрывы вообще сопоставимы с природными землетрясениями по своей силе.
Обрушение слоев горных пород само по себе может представлять опасность для людей. Ведь во многих районах пустоты образуются прямо под населенными пунктами. Последние события в Соликамске только подтвердили это. Но даже слабое землетрясение может привести к страшным последствиям, ведь в результате него могут разрушиться сооружения, находящиеся в аварийном состоянии, ветхое жилье, в котором продолжают жить люди... Также нарушение целостности слоев горных пород угрожает и самим шахтам, где могут произойти обвалы.
Что делать?
Предотвращать такое грозное явление, как землетрясение, люди еще не могут. И даже точно предсказать, когда и где оно случится, тоже не научились. А значит, нужно знать, как можно уберечь себя и близких во время подземных толчков.
Людям, живущим в таких опасных районах, нужно всегда иметь план действий на случай землетрясения. Так как стихия может застать членов семьи в разных местах, должна быть договоренность о месте встречи после прекращения толчков. Жилище должно быть максимально обезопашено от падения тяжелых предметов, мебель лучше всего прикрепить к стенам и полу. Все жители должны знать, где можно срочно отключить газ, электричество, воду, чтобы избежать пожаров, взрывов и ударов током. Лестницы и проходы не должны загромождаться вещами. Документы и некоторый набор продуктов и предметов первой необходимости должен быть всегда под рукой.
Начиная с детских садов и школ, население необходимо учить правильному поведению при стихийном бедствии, что повысит шансы на спасение.
Сейсмически активные районы России предъявляют особые требования как к промышленному, так и к гражданскому строительству. Сейсмостойкие здания сложнее и дороже строить, но затраты на их строительство - это ничто по сравнению со спасенными жизнями. Ведь в безопасности окажутся не только те, кто находится в таком здании, но и те, кто рядом. Не будет разрушений и завалов - не будет и жертв.
Большинство крупнейших землетрясений происходит по одному сценарию: жесткие структуры плит, состоящие из земной коры и мантии, передвигаются, сталкиваясь друг с другом. Всего в мире существует 7 крупнейших плит: Антарктическая, Евразийская, Индо-Австралийская, Северо-Американская, Тихоокеанская и Южно-Американская.
За последние два миллиарда лет, движение плит значительно ускорилось, что, соответственно, увеличило шансы на подобную катастрофу. С другой стороны, опираясь на исследования перемещения тектонических плит, ученые могут, хотя и приблизительно, предсказать появление следующего крупного землетрясения. На основе находящихся в открытом доступе данных мы прикинули список городов, где вероятность такого события очень велика уже сейчас.
Сан-Франциско
Мощное землетрясение с эпицентром в горах Санта-Круз, приблизительно в ста километрах от города Сан-Франциско уже не за горами. А точнее в течение следующих пары лет. Впрочем, большинство жителей Города у залива подготовилось к катастрофе, запасшись впрок медикаментами, питьевой водой и продуктами питания. В свою очередь власти города заняты тем, что проводят в срочном порядке работы по укреплению зданий.
Фримантл
Фримантл – портовый город, расположенный на западном побережье Австралии. По данным сейсмологических исследований специалистов из Сиднейского университета, в период в с конца 2016 года до 2024 года там ожидается сильное землетрясение около 6 баллов по шкале Рихтера. Впрочем, главная опасность состоит в том, что толчок может произойти на дне океана неподалеку от города, вызвав цунами.
Токио
По прогнозам специалистов крупное землетрясение с эпицентром в японской столице с вероятностью 75% может произойти в любой момент в течение ближайших 30 лет. По созданной учеными модели жертвой катастрофы станет около 23 тысяч человек и будет разрушено свыше 600 тысяч зданий. Кроме повышения уровня сейсмоустойчивости зданий и сноса старых сооружений, администрация Токио займется внедрением негорючих строительных материалов. Землетрясение в Кобе в 1995 году показало японцам, что люди чаще становятся жертвами не обрушившихся зданий, а возникающих после катастрофы пожаров.
Лос-Анджелес
Землетрясения в Городе ангелов случаются довольно часто, но по-настоящему крупных не было уже более века. Тем мрачнее прогноз представленный сейсмологами и геологами из геологического общества США. На основе анализа почв и тектонических плит под центральной частью Калифорнии, ученые сделали вывод о том, что до 2037 года здесь может произойти землетрясение магнитудой 6,7 баллов. Толчок такой силы при определенных обстоятельствах может превратить город в руины.
Панама
В течение нескольких следующих лет мощнейшее землетрясение, мощностью более 8,5 баллов по шкале Рихтера случится в районе Панамского перешейка. К таким выводам пришли специалисты из университета Сан-Диего, после того как провели сейсмологические исследования разломов, прилегающих к Панамскому каналу. Действие землетрясения поистине катастрофического масштаба ощутят на себе обитатели обеих Америк. А больше всего, конечно, пострадает столица республики, Панама, где проживает около 1,5 миллиона человек.
Петропавловск-Камчатский
Сильное землетрясение в среднесрочной перспективе, т.е в ближайшие 4-5 лет, произойдет в районе Петропавловска-Камчатского. Такие данные сообщили в отделе сейсмологии Института физики Земли имени Шмидта. В связи с этим прогнозом, на Камчатке проводятся работы по укреплению зданий, и служба МЧС проверяет сейсмоустойчивость построек. Кроме того, была организована сеть станций по слежке за симптомами приближающегося землетрясения: высокочастотными колебаниями земной коры, уровнем воды в скважинах, колебаниями магнитных полей.
Грозный
По данным того же отдела сейсмологии, крупное землетрясение в период с 2017 по 2036 гг. может произойти на Северном Кавказе, на границе Чечни и Дагестана. В отличие от ситуации на Камчатке, там не проводятся никакие работы по снижению возможного ущерба от землетрясений, что может повлечь за собой большее количество человеческих жертв, чем если бы такие работы были проведены.
Нью-Йорк
Новые результаты исследований американских сейсмологов из Колумбийского университета указывают на высокую сейсмическую опасность в настоящее время в окрестностях Нью-Йорка. Магнитуда землетрясения может достичь пять баллов, что может привести к полному разрушению старых зданий в городе. Другим поводом для беспокойства стала атомная электростанция, расположенная прямо на пересечении двух разломов, т.е. в крайне опасном регионе. Ее разрушение может сделать из Нью-Йорка второй Чернобыль.
Банда-Ачех
Индонезия находится в самой сейсмически активной зоне планеты, и поэтому землетрясениями здесь никого не удивишь. В частности, остров Суматра, постоянно оказывается практически прямо в эпицентре подземных толчков. Исключением не станет и новое землетрясение, прогнозируемое сейсмологами, с эпицентром в 28 км от города Банда-Ачех, которое произойдет в ближайшее полгода.
Бухарест
Сильнейшее землетрясение в Румынии могут спровоцировать взрывные работы в сланцевых породах, проводимые в районе Карпатских гор. Геофизики из Румынского национального института сообщают, что эпицентр будущего землетрясения будет находиться там же, на глубине 40 километров. Дело в том, что работы по поиску сланцевого газа в этих пластах земли могут вызывать смещения земной коры и, как следствие, землетрясения.
Землетрясение - это природное явление, обладающее разрушительной силой, это непредсказуемое стихийное бедствие, происходящее внезапно и неожиданно. Землетрясение-это подземные толчки, вызванные тектоническими процессами, происходящими внутри земли, это колебания земной поверхности, которые возникают в результате внезапных разрывов и смещений участков земной коры. Землетрясения происходят в любой точке земного шара, в любое время года, определить, где и когда, и какой силы будет землетрясение фактически невозможно.
Они не только разрушают наши дома и изменяют природный ландшафт, но и сносят с лица Земли города и уничтожают целые цивилизации, они приносят людям страх, горе и смерть.
Как измеряется сила землетрясения
Интенсивность подземных толчков измеряется баллами. Землетрясения силой 1-2 балла улавливаются только специальными приборами - сейсмографами.
При силе землетрясения в 3-4 балла колебания уже улавливают не только сейсмографы, но и человек - раскачиваются предметы, окружающие нас, люстры, горшки с цветами, звенит посуда, открываются дверцы у шкафов, покачиваются деревья и здания, да и сам человек покачивается.
При 5-ти баллах трясёт еще сильнее, останавливаются настенные часы, на зданиях появляются трещины, осыпается штукатурка.
При 6-7 баллах колебания сильные, падают предметы, картины, висящие на стенах, на оконных стёклах и на стенах каменных домов появляются трещины.
Землетрясения в 8- 9 баллов приводят к обвалу стен и разрушению зданий и мостов, даже каменные дома разрушаются, а на поверхности земли образуются трещины.
10-ти бальное землетрясение имеет более разрушительный характер - рушатся здания, происходят порывы трубопроводов и железнодорожных рельсов, возникают оползни и обвалы.
Но самыми катастрофическими по силе разрушений являются землетрясения в 11-12 баллов.
За считанные секунды меняется природный ландшафт, разрушаются горы, города превращаются в руины, в земле образуются огромные провалы, исчезают озёра, а в море могут появиться новые острова. Но самое страшное и невосполнимое при таких землетрясениях – это то, что гибнут люди.
Так же существует другой более точный объективный способ оценки силы землетрясения - по величине колебаний, вызванных землетрясением. Эта величина называется магнитудой и определяет силу, то есть энергию землетрясения, самое высокое значение магнитуды-9.
Очаг и эпицентр землетрясения
Сила разрушения зависит и от глубины очага землетрясения, чем глубже от поверхности земли возникает очаг землетрясения, тем меньшую разрушительную силу несут в себе сейсмические волны.
Очаг возникает в месте смещения гигантских массивов пород и может находиться на любой глубине от восьми до восьмисот километров. Совсем не важно, большое это смещение или не очень, всё равно возникают колебания земной поверхности и как далеко распространятся эти колебания - зависит от их энергии и сил.
Большая глубина очага землетрясения снижает разрушения на поверхности земли. Разрушительность землетрясения так же зависит от величины очага. Если колебания земной коры сильные и резкие, тогда на поверхности Земли происходят катастрофические разрушения.
Эпицентром землетрясения следует считать точку над очагом, расположенную на поверхности земли. Сейсмические или ударные волны расходятся от очага во все стороны, чем дальше от очага, тем меньше интенсивность землетрясения. Скорость ударных волн может достигать восьми километров в секунду.
Где чаще всего происходят землетрясения
Какие же уголки нашей планеты являются более сейсмоопасными?
Существует два пояса, где землетрясения происходят чаще всего. Один пояс имеет начало у Зондских островов, а конец на Панамском перешейке. Это Средиземноморский пояс - он тянется с востока на запад, проходит через горы, такие как- Гималаи, Тибет, Алтай, Памир, Кавказ, Балканы, Апеннины, Пиренеи и проходит через Атлантику.
Второй пояс называется Тихоокеанский. Это - Япония, Филлиппины, так же он охватывает Гавайские и Курильские острова, Камчатку, Аляску, Исландию. Проходит вдоль западных берегов Северной и Южной Америки, через горы Калифорнии, Перу, Чили, Огненную Землю и Антарктиду.
На территории нашей страны так же имеются сейсмоактивные зоны. Это Северный Кавказ, Алтай и Саяны, Курильские острова и Камчатка, Чукотка и Корякское нагорье, Сахалин, Приморье и Приамурье, Байкальская зона.
Так же часто происходят землетрясения и у наших соседей - в Казахстане, Киргизии, Таджикистане, Узбекистане, Армении и других государствах. Да и в других районах, которые отличаются сейсмической устойчивостью, периодически возникают подземные толчки.
Сейсмическая неустойчивость этих поясов связана с тектоническими процессами в земной коре. Те территории, на которых находятся действующие дымящиеся вулканы, где есть горные массивы и продолжается формирование гор, там чаще всего и располагаются очаги землетрясений и в тех местах часто происходят подземные толчки.
Почему происходят землетрясения
Землетрясения являются следствием тектонического движения, происходящего в глубине нашей Земли, причин по которым возникают эти движения множество - это внешнее воздействие космоса, Солнца, вспышки на солнце и магнитные бури.
Это, и так называемые, земные волны, которые периодически возникают на поверхности нашей земли. Эти волны хорошо видны на морской поверхности - морские приливы и отливы. На земной поверхности они не заметны, но фиксируются приборами. Земные волны вызывают деформацию поверхности земли.
Некоторые ученые высказывают предположения, что виновницей землетрясений может являться Луна, точнее колебания, происходящие на лунной поверхности, они оказывают воздействие и на земную поверхность. Было замечено, что сильные разрушительные землетрясения совпадали с полнолунием.
Так же ученые отмечают те природные явления, которые предшествуют землетрясениям - это сильные, затяжные осадки, большие перепады атмосферного давления, необычное свечение воздуха, беспокойное поведение животных, а так же увеличение газов –аргона, радона и гелия и соединений урана и фтора в подземных водах.
Наша планета продолжает своё геологическое развитие, происходит рост и формирование молодых горных массивов, в связи с деятельностью человека появляются новые города, уничтожаются леса, осушаются болота, возникают новые водохранилища, и те изменения, которые происходят в глубине нашей Земли и на её поверхности вызывают всевозможные стихийные бедствия.
Деятельность человека тоже оказывает отрицательное воздействие на подвижность земной коры. Человек, возомнивший себя укротителем и созидателем природы, необдуманно вмешивается в природный ландшафт - сносит горы, возводит на реках плотины и гидростанции, строит новые водохранилища, города.
Да и добыча полезных ископаемых - нефти, газа, каменного угля, строительных материалов - щебень, песок - влияет на сейсмоактивность. И в тех районах, где велика вероятность землетрясений, сейсмоактивность ещё больше усиливается. Своими непродуманными действиями человек провоцирует оползни, обвалы и землетрясения. Землетрясения, которые возникают в связи с деятельностью человека, называются техногенными
.
Ещё один вид землетрясений происходит при участии человека. При подземных ядерных взрывах, когда проводятся испытания тектонического оружия, или при взрыве большого количества взрывчатых веществ, так же происходят колебания земной коры. Интенсивность таких толчков не очень велика, однако они могут спровоцировать землетрясение. Такие землетрясения называются искусственными
.
Ещё бывают вулканические
землетрясения и обвальные
. Вулканические землетрясения возникают из- за высокого напряжения в недрах вулкана, причиной этих землетрясений являются вулканический газ и лава. Продолжительность таких землетрясений от нескольких недель до нескольких месяцев, они слабы и не представляют опасности для людей.
Обвальные землетрясения вызываются крупными оползнями и обвалами.
На нашей Земле землетрясения происходят ежедневно, около ста тысяч землетрясений в год фиксируются приборами. Этот неполный список катастрофических землетрясений произошедших на нашей планете наглядно показывает, какие потери несет человечество от землетрясений.
Катастрофические землетрясения, произошедшие за последние годы
1923 год - Япония-эпицентр около Токио, погибли около 150 тысяч человек.
1948 год-Туркмения, полностью разрушен Ашхабад, около ста тысяч погибших.
1970 год в Перу, оползень вызванный землетрясением погубил жизни 66 тысяч жителей города Юнгай.
1976год - Китай, разрушен город Тяншань,250 тысяч погибших.
1988год - Армения, разрушен город Спитак -25 тысяч человек погибли.
1990год - Иран, провинция Гилян,40 тысяч погибших.
1995год - остров Сахалин,2 тысячи человек погибли.
1999 год - Турция, города Стамбул и Измир-17 тысяч погибших.
1999 год-Тайвань, 2,5 тысячи человек погибли.
2001год - Индия, штат Гуджарат-20 тысяч погибших.
2003 год - Иран, разрушен город Бам, около 30 тысяч человек погибли.
2004 год-остров Суматра-землетрясение и цунами, вызванное землетрясение лишили жизни 228 тысяча человек.
2005 год – Пакистан, район Кашмир-76 тысячи человек погибших.
2006 год - остров Ява-5700 человек погибших.
2008 год - Китай, провинция Сычуань, погибших -87 тысяч человек.
2010 год - Гаити, погибли -220 тысяч человек.
2011 год -Япония - землетрясение и цунами, унесли жизни более 28 тысяч человек, взрывы на атомной станции Фукусима привели к экологической катастрофе.
Мощнейшие толчки разрушают инфраструктуры городов, здания, лишая нас жилья, приносят колоссальный ущерб жителям тех стран, где разыгралась стихия, но самое страшное и невосполнимое - это гибель миллионов людей. История хранит память о разрушенных городах, исчезнувших цивилизациях и какой бы страшной силой не обладала стихия, человек, пережив трагедию, восстанавливает своё жильё, строит новые города, возводит новые сады и возрождает поля, на которых выращивает себе пропитание.
Как вести себя при землетрясении
При первых толчках землетрясения человек испытывает страх, растерянность, ведь всё вокруг приходит в движение, качаются люстры, звенит посуда, открываются дверки шкафов, а иногда и падают предметы, земля уходит из- под ног. Многие впадают в панику, начинают метаться, другие наоборот медлят, замирают на месте.
Если вы находитесь на 1-2 этажах, первое, что вы должны сделать - это постараться как можно быстрее покинуть помещение и отойти на безопасное расстояние от зданий, постарайтесь найти открытое место, обратите внимание на линии электропередач, под ними нельзя находиться, при сильных толчках могут оборваться провода и можно получить удар током.
Если вы находитесь выше 2-го этажа или не успели выскочить на улицу, постарайтесь покинуть угловые комнаты. Лучше спрятаться под стол или под кровать, встать в проём внутренних дверей, в угол комнаты, но подальше от шкафов и окон, так как лопнувшие стёкла и предметы, находящиеся в шкафах, да и сами шкафы, холодильники при падении могут вас задеть и травмировать.
Если всё же решили покинуть квартиру, то будьте осторожны, не заходите в лифт, при сильных землетрясениях лифт может отключиться или обрушиться, так же не советуют бежать к лестницам. Лестничные марши могут быть повреждены вследствие подземного толчка, а толпа людей, хлынувшая к лестницам, увеличит на них нагрузку и лестницы могут обрушиться. Выходить на балконы так же опасно, они так же могут обрушиться. Не следует выпрыгивать с окон.
Если подземные толчки застали вас на улице, отойдите на открытое пространство, подальше от зданий, от линий электропередач, от деревьев.
Если находитесь в машине, остановитесь у обочины дороги, подальше от фонарей, деревьев, рекламных щитов. Не останавливайтесь в тоннелях, под проводами и мостами.
Если вы проживаете в сейсмоактивной зоне, и землетрясения периодически сотрясают ваши дома, то вы должны подготовить себя и своих родных к возможности возникновения более сильного землетрясения. Заранее определите самые безопасные зоны в вашей квартире, примите меры по укреплению своего жилья, научите детей, как вести себя, если во время подземных толчков дети находятся дома одни.
