1. Введение
Землетрясения по своим разрушительным воздействиям, числу жертв и деструктивному воздействию на среду обитания человека занимают одно из первых мест среди других природных катастроф. Они обусловлены продолжающейся сотни миллионов лет глобальной эволюцией литосферы нашей планеты. В некоторых местах Земли землетрясения происходят часто и иногда достигают большой силы, нарушая целостность грунта, разрушая здания и вызывая человеческие жертвы. Количество землетрясений, ежегодно регистрируемых на земном шаре, исчисляется сотнями тысяч и они влекут, как правило, большие человеческие жертвы, огромный материальный ущерб и серьезные последствия для экологии.
2. Определение и сущность явления Причины возникновения
Землетрясения - это подземные удары и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами). [4] Чаще всего землетрясения бывают вызваны происходящими в толще земной коры разломами и перемещениями литосферных плит. При землетрясении образуется энергия огромной силы, распространяющаяся в виде упругих сейсмических волн. Основные параметры, характеризующие силу и характер землетрясения, - магнитуда, глубина очага и интенсивность энергии на земной поверхности.
Магнитуда— это величина, пропорциональная энергии, которая меняется в пределах от 0 до 8,5. Для измерения магнитуды землетрясений пользуются шкалой Рихтера, на которой каждая последующая единица соответствует стократному увеличению энергии колебаний (при верхнем пределе происходит самое катастрофическое землетрясение).
Глубина очагаможет колебаться в различных сейсмических районах от 0 до 700 км. Для каждого сейсмического района существуют свои пределы глубины очагов возможных землетрясений.
Интенсивность энергии на поверхности земли измеряется в баллах по двенадцатибальной шкале, соответствующей силе землетрясения: незаметное, очень слабое, слабое умеренное, довольно сильное, сильное, очень сильное, разрушительное, опустошительное, уничтожающее, катастрофическое сильно катастрофическое. (Подробнее см. Классификацию) Тщательный анализ механизма возникновения подземного удара показывает, что землетрясения представляют реакцию вещества земной коры или мантии Земли на тектонические напряжения, постоянно накапливающиеся в недрах Земли. При этом преобладают напряжения сжатия, хотя местами наблюдаются напряжения растяжения.
Очаг, то есть точка под землей, которая является источником землетрясения, называется гипоцентром(гипо — глубоко). Прямо над нею на поверхности земли находится так называемыйэпицентр(эпи — мелко), вокруг которого располагается область, испытывающая при землетрясении наисильнейшие толчки; эта область называется эпицентральной От очага или эпицентра, по твердому телу Земли во все стороны расходятся колебания, которые называются упругими или сейсмическими волнами (как и при подземном ядерном взрыве).
Зависимость между количеством подземных толчков N и их интенсивностью в эпицентре приближенно выражается формулой: lgN=a+bI0, где a и b - некоторые постоянные величины. От очага землетрясения во все стороны распространяются упругие сейсмические волны, среди которых различают продольные Р и поперечные S. По поверхности Земли во все стороны от эпицентра расходятся поверхностные сейсмические волны Рэлея и Лява. Очаги землетрясения возникают на различных глубинах (h). Большая часть их залегает в земной коре (на глубине порядка 20-30 км). В некоторых районах отмечается большое число толчков, исходящих из глубин в сотни км (верхняя мантия Земли).
Землетрясение - мощное проявление внутренних сил Земли. При каждом землетрясении в очаге выделяется огромное количество кинетической энергии Е. Так, в Ашхабаде в 1948 Е ~1015 дж, в Сан - Франциско в 1906 E~1016 дж, на Аляске в 1964 E~1018 дж. На всей Земле за год в виде землетрясений освобождается упругая энергия порядка 0,5-1019 дж, что составляет, однако, менее 0,5% всей энергии эндогенных (внутренних) процессов Земли.
Таблица 1ПРИМЕРНОЕ СООТНОШЕНИЕ МАГНИТУДЫ И БАЛЬНОСТИ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГЛУБИНЫ ОЧАГА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
|
Глубина очага, км
|
Магнитуда | |||
|
5 |
6 |
7 |
8 | |
|
10
|
7
|
8 - 9
|
10
|
11 - 12
|
|
20
|
6
|
7 - 8
|
9
8 |
10 - 11
|
|
40
|
5
|
6 - 7
|
8
|
9 - 10
|
БАЛЛ
СИЛА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
1
незаметное
отмечается только сейсмическими приборами
2
очень слабое
отмечается сейсмическими приборами, ощущается отдельными людьми, находящимися в покое
3
слабое
легкое раскачивание висячих ламп, открытых дверей, ощущается лишь небольшой частью населения
4
умеренное
распознается по легкому дребезжанию оконных стекол, скрипу дверей и стен
5
довольно сильное
под открытым небом ощущается многими, внутри домов – всеми, общее сотрясение здания, колебания мебели, маятники часов останавливаются, появляются трещины в оконных стеклах и штукатурке
6
сильное
ощущается всеми, картины падают со стен, откалываются отдельные куски штукатурки
7
очень сильное
сильно качаются подвешенные предметы, мебель сдвигается, появляются трещины в стенах каменных домов, антисейсмические, а также деревянные и плетневые постройки остаются невредимыми, образуются оползни берегов рек
8
разрушительное
возникают трещины на крутых склонах и на сырой почве, памятники сдвигаются с места или опрокидываются, дома сильно повреждаются
9
опустошительное
сильно повреждаются и разрушаются каменные дома, старые деревянные дома несколько искривляются
10
уничтожающее
появляются трещины в почве, иногда до метра толщиной, дороги деформируются, образуются оползни и обвалы со склонов, разрушаются каменные постройки, разрываются трубопроводы, ломаются деревья
11
катастрофическое
появляются широкие трещины в поверхностных слоях земли, многочисленные оползни и обвалы, каменные дома почти полностью разрушаются, железнодорожные рельсы сильно искривляются и выпучиваются
12
сильно катастрофическое
изменения в почве достигают огромных размеров, образуются многочисленные трещины, обвалы оползни, возникают водопады, подпруды на озерах, отклоняются течения рек, ни одно сооружение не выдерживает, растительность и животные гибнут от обвалов
Землетрясения можно классифицировать по бальности (СМ. Таб. 2)
Таблица 2 КЛАССИФИКАЦИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Разновидности
Землетрясения бывают тектонические, вулканические, обвальные,, плотинные и другие наведенные землетрясения, моретрясения, а также землетрясения в результате падения метеоритов или столкновения нашей планеты с другими космическими телами.
4.1. Тектонические землетрясения
Тектонические землетрясения происходят чаще всего. (Так как движения земной коры называются тектоническими движениями, то и землетрясения называются тектоническими.) Они и вызваны происходящими в земной коре разломами и другими процессами.
4.2. Вулканические землетрясения
Вулканические землетрясения возникают вследствие извержения вулканов. Всего на поверхности Земли известно 522 действующих вулкана, две трети из которых сосредоточены на берегах и островах Тихого океана. Извержения вулканов сопровождаются выделением огромного количества энергии так же, как и при ядерных взрывах. (См. Таб.3)
Таблица 3ИЗВЕРЖЕНИЯ ВУЛКАНОВ - АНАЛОГИ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ
|
место |
год |
Выделенная энергия, Мт |
|
Кракатау (Индонезия) |
1883 |
11 000 |
|
Томборо (Южная фрика) |
1815 |
32 000 |
Обычно предвещают извержения вулканов подземный гул, удары и подземные толчки. На склонах и кратере вулкана появляются трещины, через которые выделяются удушливые газы и горячая вода. Из кратера (одновременно или через некоторое время) выбрасываются крупные и мелкие раскаленные обломки горных пород или вулканический пепел, который может покрывать местность слоем в несколько метров. Иногда преобладают мощные взрывы, которые выбрасывают на большие расстояния вулканические бомбы, достигающие в диаметре 5—7 м или лапилли (обломки лавы, шлака и пемзы размером с грецкий орех). В других случаях из кратера выливается или извергается фонтаном раскаленная лава, стекающая потоками по склонам и уничтожающая на своем пути все живое. (Подсчитано, что с 1500 г. до ваших дней на Земном шаре от вулканических извержений погибло около 200 тыс. человек. Извержения вулканов Кракатау (Индонезия), Томборо (Южная Африка) были одними из самых катастрофичных в истории человечества. Причиной извержений и взрывов послужило постепенное повышение давления газов в магматическом очаге под этими вулканами. При извержении вулкана Кракатау песок, пыль, осколки скал, пемза гигантским столбом поднялись на высоту до 80 км. Жители далеких стран на юге Азии и в Австралии - ощутили на себе его силу. На расстоянии до 80 км были выдавлены стекла и сорваны с петель двери. Одновременно с мощными взрывами по океану со скоростью около 600 км/ч помчались гигантские волны — цунами, некоторые из них достигали высоты двадцатиэтажного дома. Более 36 тыс. человек было унесено в море этими волнами. Отзвуки гигантских цунами отметили даже в районе Ла-Манша. Извержение продолжалось в течение 1,5 лет. Воздушные волны, порожденные взрывами распространялись со скоростью звука, обогнули земной шар трижды. Во время извержения в воздух было выброшено 18 км3породы.) Ярким примером результатов вулканической деятельности служат извержения вулканов Везувий и Этна в Италии.