Землетруси

При раптовому зрушенні скиду вивільнюється енергія у вигляді землетрусу, що сейсмічними хвилями поширюється довкола. Основні зони землетрусів збігаються з розломами між літосферними плитами. Взаємодія плит породжує величезні сили, які спричинюють більшість великих землетрусів. Це трапляється, коли породи обабіч розлому стискаються і напруження зростає. Зрештою, розлом обва­люється, поширюючи ударні хвилі по всій планеті.

Силу землетрусів реєструють сейсмо­графами, які фіксують величини ві­брацій. Традиційно силу землетрусу вимірюють за шкалою Ріхтера. Від 0 до безкінечності кожна поділка шкали відповідає 30-разовому зростанню сили землетрусу.

1935 р. американський сейсмолог Чарльз Ріхтер (1900-1985) винайшов шкалу для вимірювання сили землетрусів, яку нині названо його ім'ям. Доти сейсмо­логи порівнювали інтенсивність землетрусів за шка­лою Меркаллі, на око визначаючи їх силу відповідно до завданої шкоди. За шкалою Ріхтера, яку вчений розробив разом з Бено Гутенбергом (1880-1960), вдається точно виміряти силу кожного землетрусу за амплітудою коливань сейсмо­графа. Окрім того, Ріхтер позначив на карті Північної Америки зони сейсмічної актив­ності, однак скептично ставився до можливості прогнозування землетрусів.

Завдання

1. Поширення діючих і недіючих вулканів.

2. Виявлення слідів діяльності древніх вулканів.

3. Сейсмічно-активні зони світу.

4. Сейсмологічні лабораторії.

5. Особливості вивчення поведінки тварин перед землетрусами.

Допоміжний матеріал: контурні карти, атлас України та світу, кольорові олівці, роздатковий матеріал викладача, слайди, мультимедійний проектор.

Порядок виконання

1 На листі формату А4 згідно розданного варіанту студент проводить письмові дослідження згідно завдань.

2 На карту наносить місцерозташування досліджуваних об’єктів.

2.7 Лабораторна робота № 7

Мета: вивчити небезпеку виникнення геологічних руйнівних процесів у природі, вміти уникати їх при плануванні маршрутів.

Теоретичні відомості Рух мас гірських порід. Зсуви

Здається, що гірські породи міцні й можуть утримувати високі гори та скелі. Однак міцність усіх гірських порід обмежена, тому внаслідок впливу гравітації, процесів вивітрювання та ерозії форма земної поверхні змінюється. Стрімкі урвища існують декілька тисячоліть, але внаслідок дії річки можуть швидко обвалитися. Здається, що схили пагорбів щільні й міцні, однак час від часу вони зсуваються. Це спричиняє катастро­фічні наслідки, якщо сили, що утримують схил, змінюються внаслідок дії рясних дощів, знищення рослинності або таких геологічних подій, як землетруси. Швидкість такого руху мас залежить від стрімкості схилу й порід, що його складають.

Схили насипу будь-якого матеріалу мають певний кут, який визначається силою зчеплення між окремими частинками. Це стосується як ущільнених (в яких частинки з'єднані між собою), так і неущільнених схилів (частинки яких можуть вільно переміщуватися). Якщо кут схилу стає надто великим або з якихось причин змінюється, насип може осунутися, намагаючись досягти більш стійкого положення. Крім того, маси матеріалу починають рухатися під дією сили тяжіння, якщо внаслідок нагромадження води, додаткової маси або дії землетрусу сила зчеплення між частинками змінюється.

Кожний із цих чинників здатний різко змінити рівновагу маси і спричинити її обвал. На поверхні Землі (як на суходолі, так і нижче рівня моря) зустрічаються величезні маси нестійкого ущільненого або неущільненого матеріалу. Значна його частина утворює схили з максимальною крутістю, які під дією різних чинників можуть осунутись. Мешканцям високогірних районів і тим, хто живе біля узбереж зі стрімкими урвищами, найбільше відомі процеси руху мас гірських порід та можливі наслідки обвалу схилів.

Рух кам'янистого матеріалу під дією сили тяжіння визначається кількома чинниками і процесами. Гірські породи, ослаблені внаслідок вивітрювання, зокрема морозного вивітрювання, можуть відокремитися від схилу і спричинити обвал. Вивітрювання зменшує міцність гірської породи, вона втрачає стійкість і починає рухатися схилом донизу. Кам'яні зсуви трапляються, коли брили відокремлюються від решти породи і рухаються вздовж площини напластування або спайності. Найруйнівніший вид руху кам'яних мас — кам'яні лавини, спри­чинені землетрусами або рясними дощами. Непрогнозований та швидкий (до 320 км/год) рух кам'яних мас великої кількості фрагментів породи часто призво­дить до людських жертв. Найбільші кам'яні лавини сходять в результаті обвалю­вання вулканів, як це трапилося під час виверження вулкану Сент-Хеленс у 1980 р. Ознаки руху кам'яних мас можна побачити у вигляді кам'яних оси­пів або щебеневих схилів, що нагрома­джуються біля підніж гір або урвищ. Кам'янистий матеріал часто спричиняє рух нескріплених мас.

Ґрунт та підклади із не скріплених між собою зерен можуть рухатися схилом донизу в різний спосіб. Додавання води пришвидшує цей рух. Поняття «рух неущільнених мас» охоплює такі явища: зсуви, осипи, грязьові потоки та щебеневі лавини. Зсуви та соліфлюкція грунтів - це повільний (по кілька міліметрів на рік) рух, що від­бувається на похилих схилах.

Повільне сповзання насиченого водою грунту з верхньої частини схилу донизу називають соліфлюкцією. Похиле розташування цих давніх паль - залишків колишньої будівлі у Свальбарді (Арктика) - свідчить про соліфлюкцію ґрунту довкола них.

Такі процеси поширені в зонах постій­но мерзлого ґрунту (вічної мерзлоти), особливо в періоди сезонного танення криги й снігу, коли насичені водою уламкові породи рухаю­ться схилом донизу, ковзаючи поверхнею, змащеною водою та/або дрібнозернистими відкладами. Щебеневі та грязьові потоки (селі) містять грунт, гірські породи та воду і сходять несподівано, з вели­кою швидкістю. Лахари трапляються на схилах вулканів, внаслідок вивержень або дощів, що спричиняють рух попелу та вулканічних уламків, формуючи швидкі потоки. Такий швидкий рух гірських мас становить істотну загрозу для всього живого, оскільки в'язка непро­никна маса знищує все па своєму шляху. Також уздовж схилу можуть рухатися нічим не обмежені або обмежені стінами долини потоки, які потім виходять на відкриту місцевість і розтікаються по ній. Руйнівні масштабні потоки неущільнених мас можуть змінити характер поверхні.

Види схилів

Розвиток, формування та старіння схилів — складові процесу еволюції ландшафту, які визна­чаються численними чинниками. Один із них — відносна твердість матеріалів, що утворюють схил, та фактори, які на нього виливають, зокрема вітер та дощ. Наприклад, такі стійкі породи, як граніт, утворюють прямовисні урвища, а от м'якші породи, зокрема глинисті сланці, формують похиліші схили. Відкриті урвища виникають внаслідок роз­мивання породи хвилями або потоками води, вилучення н льодовиками, різ­них видів вивітрювання або обвалювання породи вздовж вертикальних пло­щин спайності. При цьому утворюються фронтальні насипи з уламків поро­ди, які захищають нижню частину урвища від ерозії та ви­вітрювання. У пустельних та напівпустельних регіонах поширені скельні бескиди, які називають столовими горами, а в зонах, де випадає більше дощів, переважають схили з фрагментованих уламків (доки інші геологічні процеси, зокрема утворення льодовиків, не спричинять їх переміщення).

Останці або прямовисні столові гори або менші останні височіють у Долині Монументів (США), над пологими схилами з уламків. Це типо­вий результат розвитку схилів у пустелі.

Лавинами позивають стрімкі потоки снігу, льоду та уламків породи в гірській місцевості, як-от на Алясці. Спричинити лавину може різкий звук або танення снігу й льоду.

Зсуви

13 січня 2001 p. 100 000 тонн пухкої вулканічної породи сповзли донизу схи­лом пагорба і стерли з лиця землі передмістя Санта-Текла в Сан-Сальвадорі. Це був один із багатьох зсувів, спричинених великим землетрусом у Сальва­дорі, що призвів до численних жертв і руйнувань. Зсуви можуть відбуватися не лише внаслідок природних факторів. Вони бувають спричинені вирубу­ванням дерев або будівельними роботами, в результаті чого підриваються або дестабілізуються круті схили.

Зсуви - це рух гірських мас, який відбу­вається, коли сила тяжіння перевищує силу зчеплен­ня між частинками ґрунту або породи і спонукає їх рухатися схилом донизу. Під час зсувів частина схилу починає рухатись уздовж площини спайності спочат­ку як єдине ціле. Коли в Санта-Текла стався зсув, рухома маса роздрібнилася її перемішалася, однак інколи частина схилу починає й завершує свій рух як єдине ціле. Такий випадок стався в 1839 р. на узбе­режжі Дорсет у Англії. Тоді осунулося прибережне урвище із розташованою на ньому фермою. При цьому поля лишилися придатними для обробітку і на них іще протягом кількох років збирали врожаї.

Найпоширеніша причина зсувів — рясні дощі, які насичують грунт водою. Значно потужніші чинники — землетру­си й виверження вулканів. Вна­слідок діяльності людини може збільшуватися ризик зсувів та небезпека їх наслідків.

У гірських регіонах зсуви часто є наслідком вирубування лісів, оскільки без них розми­вається поверхневий шар і прискорюється ерозія. Іншу небезпеку приховує будівництво доріг, коли розкопують схили пагорбів, дестабілізуючі гірські породи. Ще однією проблемою є розбудова міст. Наприклад, у Малайзії в 1994 р. внаслідок зсуву було зруйновано дванадцятиповерховий житловий будинок, а в Гонконгу за останні 50 років зсуви забрали життя близько 500 осіб. Переважна більшість цих стихійних лих сталася через помилки під час спорудження будівель на стрімких схилах, що зазнають впливу літніх тропічних злив.

Хоча деякі зсуви відбуваються несподівано, в бага­тьох випадках незначні зрушення вказують на те, що ця територія перебуває в зоні ризику. На початку 1960-х років у процесі спорудження греблі Вайонт в Італій­ських Альпах сталося кілька незначних зсувів. Восени 1963 р. внаслідок підвищення рівня води відбулося на­сичення глинистого шару, і у водосховище, розташо­ване вище греблі, зійшов великий зсув. Греблю не було зруйнувано, проте хвиля води перелилася через неї і знищила місто, розташоване нижче за течією. Загальна кількість жертв сягнула 2000 осіб.

Найкатастрофічніші зсуви в історії сталися під час великого землетрусу 1920 р. у провінції Ганьсу (Китай). Внаслідок землетрусу обвалилися стрімкі урвища дрібнозернистого лесового ґрунту і поховали десять великих міст і численні села. За один день загинуло понад 200 000 осіб.

Швидкість зсувів буває різною: від ледь помітного сповзання до швидких потоків (до 100 км/год) на стрімких схилах. Кам'яні лавини або насичені водою селеві потоки можуть просуватися на десятки кілометрів, руйнуючи і знищуючи усе па своєму шляху. За роки існування феномена Ель-Ніньйо селеві потоки стали поширеним яви­щем на заході США Так, ураган Мітч у 1998 р. в Центральній Америці спричинив велику кількість опадів, що, у свою чергу, активізувало селеві пото­ки, які забрали багато життів.

Селеві потоки на схилах вулканів, т. зв. лахари, сходять у зв'язку з виверженнями або при змішуванні вулканічного попелу з дощовою водою. Особ­ливо небезпечними є поклади дрібнозернистого попелу, тому що вони легко перетворюються на рідку масу. Під час сходження лахару утворюється цементоподібна суміш мулу й вулканічного попелу, врятуватися від якої практично неможливо. У 1985 р. з бічного схилу вулкана Невадо-дель-Руїс у Колумбії зійшов лахар, що знищив місто Армеро, розташоване за 50 км на схід від вулкана. 29 000 меш­канців міста у цей час спали. Врятуватися пощастило менш ніж третині з них.

Селевим потокам такого масштабу неможливо запобіг­ти, однак завдяки розвиткові засобів комунікації, можливо, вдасться зменшити кількість жертв. Нині в країнах Кариб­ського басейну проходить випробування супутникова система, яка збирає дані про кількість опадів і надсилає сигнали тривоги на домашні комп'ютери і навіть мобільні телефони.

Завдання

1 Вивчення закономірностей поширення зсувів на території України.

2 Руйнівні наслідки зсувів.

3 Поширені форми рельєфу спричинені рухом мас гірських порід як об’єкти геотуризму.

Допоміжний матеріал: контурні карти, атлас України та світу, кольорові олівці, роздатковий матеріал викладача, слайди, мультимедійний проектор.

Порядок виконання

1 На листі формату А4 згідно розданного варіанту студент проводить письмові дослідження згідно завдань.

2 На карту наносить місцерозташування досліджуваних об’єктів.