2. Характеристика небезпечних геологічних процесів і явищ

Землетруси  це сильні коливання земної кори внаслідок переміщення і зіткнення тектонічних плит, що виникають у результаті вибухів у глибині землі, розламів шарів земної кори, активної вулканічної діяльності.

Наслідком землетрусу є сейсмічні хвилі. Ділянку землі, з якої виходять хвилі землетрусу, називають центром, а розташовану над нею ділянку на поверхні землі  епіцентром землетрусу. Відстань від центру землетрусу до епіцентру, називають глибиною осередку.

Для визначення сили підземного поштовху американський сейсмолог Ч. Ріхтер запропонував умовну величину, яка характеризує загальну енергію пружних коливань «шкалу магнітуд землетрусу» яку називають шкалою Ріхтера з діапазоном від 0 до 9. Згідно з його визначенням, «магнітуда будь-якого поштовху визначається як десятковий логарифм вираженої в мікронах максимальної амплітуди цього поштовху, зробленого стандартним крутильним сейсмографом на відстані 100 км від епіцентру».

Для оцінювання інтенсивності (сила) землетрусу в нашій країні з 1964 року використовується 12-бальна шкала Медведева-Спонхевєра-Карніка МSК-64. Інтенсивність землетрусу  характеризує ступінь руйнування і не може оцінюватись магнітудою, бо не має в основі інструментальних вимірів, а ґрунтується на багаторічних спостереженнях за наслідками багатьох землетрусів на різних територіях.

Шкала МSК-64 (в балах) складена стосовно будівель і споруд, що не мають сейсмостійкого підсилення конструкцій, а бал землетрусу характеризує інтенсивність струсу в точці спостереження.

1 бал. Невідчутний землетрус. Інтенсивність коливань лежить нижче межі чутливості, струси ґрунту виявляють і реєструють тільки сейсмографи.

3 бали. Слабкий землетрус. Відчувають люди, що знаходяться всередині приміщень, просто неба  тільки за сприятливих умов. Коливання подібні до струсів, що створює проїзд легкої вантажівки. Уважні спостерігачі помічають невелике розгойдування висячих предметів.

5 балів. Відчувають майже всі люди, коливається і частково розплескується вода в посуді, можуть перекинутися легкі предмети, розбитися посуд. Будівлі не ушкоджуються.

7. балів. Коливання заважають стояти на ногах. Рухаються і можуть впасти меблі. В усіх будівлях  тріщини в перегородках. Тріщини в тиньку, тонкі тріщини в стінах, тріщини в швах між блоками і в перегородках, нерідко тонкі тріщини в блоках.

9 балів. Тріщини в ґрунті. На схилах  обвали ґрунту. В усіх будівлях - обвалення перегородок. Руйнування частини несучих стін, пошкодження і зсув деяких панелей. Дерев’яні будинки з колод і бруса, як правило, без руйнувань переносять 9-бальні поштовхи.

10-12 балів. Все, що створено людиною, руйнується, змінюються ландшафти, річки змінюють свої русла.

На відміну від шкали Ріхтера, шкала М8К-64 враховує не тільки енергію землетрусу, але й особливості руйнувань. У табл. 1 подано співвідношення магнітуд землетрусів та їхньої інтенсивності.

Таблиця 1

Орієнтовне співвідношення величин магнітуд та інтенсивностей для неглибоких землетрусів

Назва землетрусу	Інтервал магнітуд за Ріхтером, одиниці в осередку	Інтенсивність, за шкалою МSК-64, бали на поверхні
Слабкі	2,8-4,3	3-6
Помірні	4,3-4,8	6-7
Сильні	4,8-6,2	7-8
Дуже сильні	6,2-7,3	9-10
Катастрофічні	7,3-9,0	11-12

Інтенсивність землетрусу зменшується до периферії зони катастрофи. Землетруси завжди супроводжуються багатьма звуками різноманітної інтенсивності (типу вибухів, гуркоту грому, звуків, якими супроводжується руйнування будівель). Осередки землетрусів перебувають на глибині від 20 до 700 км. Залежно від глибини осередку землетруси діляться на: 1) нормальні  з глибиною вогнища 0-70 км; 2) проміжні  70-300 км; 3) глибокофокусні  більше 300 км. А від причин і місця виникнення - поділяються на тектонічні, вулканічні, обвальні та моретруси.

Землетруси захоплюють великі території і характеризуються: руйнуванням будівель і споруд, під уламки яких потрапляють люди; виникненням масових пожеж і виробничих аварій; затопленням населених пунктів і цілих районів; отруєнням газами під час вулканічних вивержень; провалом населених пунктів під час обвальних землетрусів; руйнуванням і змиванням населених пунктів хвилями цунамі; негативною психологічною дією.

Сейсмоактивні зони оточують Україну на південному заході і півдні: Закарпатська, Вранча (Румунія), Кримсько-Чорноморська та Південно-Азовська. Зі сейсмічного боку найнебезпечнішими областями в Україні є Закарпатська, Івано-Франківська, Чернівецька, Одеська та Автономна Республіка Крим.

Унікальна на Європейському континенті сейсмоактивна зона Вранча, розташована в області стикування Південних (Румунія) та Східних (Українських) Карпат. В її межах осередки землетрусів розташовані на глибинах 80-160 км. Глибокофокусність землетрусів зони Вранча зумовлює їх слабке затухання з відстанню, тому більша частина України знаходиться в 4-6-бальній області впливу цієї зони. Південно-західна частина України, що підпадає під безпосередній вплив зони Вранча, потенційно може бути віднесена до 8 бальної зони. Потенційно сейсмічно небезпечною територією можна вважати Буковину, де на період з 1950 до 1976 рр. виникло 4 землетруси інтенсивністю 5-6 балів та Одеську область, де з 1927 р. до цього часу мали місце 90 землетрусів з інтенсивністю 7-8 балів.

Кримсько-Чорноморська сейсмоактивна зона огинає з півдня Кримський півострів. Вогнища сильних землетрусів тут виникають на глибинах 20-40 км на відстані 25-40 км від узбережжя з інтенсивністю 8-9 балів. Південне узбережжя Криму належить до регіонів дуже сейсмонебезпечних. За останні два століття тут зареєстровано майже 200 землетрусів від 4 до 7 балів. 11 вересня 1927 року у Чорному морі стався підводний землетрус силою у 9 балів. У цей день у Криму загинуло близько 20 чоловік, більше 100 були поранені, найбільших руйнувань зазнала Ялта: матеріальні збитки склали 25 млн. карбованців.

Південно-Азовська сейсмоактивна зона виділена зовсім недавно. У 1987 р. було зафіксовано кілька землетрусів інтенсивністю 5-6 балів. Крім того, за сейсмотектонічними та археологічними даними, встановлено сліди давніх землетрусів інтенсивністю до 9 балів з періодичністю близько одного разу на тисячу років.

За інженерно-сейсмічними оцінками приріст сейсмічності на півдні України перевищує 1,5 бала, у зв’язку з чим було визначено, що в окремих районах 30-50 %, забудови не відповідає сучасному рівню сейсмічного та інженерного ризику.

Статистична повторюваність карпатських землетрусів складає 11-28 років. Чим більший розрив у часі, тим більша ймовірність сильнішого землетрусу. У Карпатському регіоні зареєстровано 190 землетрусів. Останній землетрус силою 4,5 бали за шкалою МSК-64 стався в 1990 р.

Прикладом найсильніших землетрусів в України вважається землетрус у її східній частині поблизу м. Куп’янська магнітудою 3,5 та інтенсивністю 5-6 балів у 1913 році, а в західних областях України  землетрус 2002 року поблизу смт. Микулинці в Тернопільській області магнітудою 4, який в епіцентрі мав інтенсивність 6 балів з 7-ми бальними ефектами на ослаблених ґрунтах. До цього зазначена територія вважалася 5-ти бальною. У Львівській області, з достовірно описаних, найбільший землетрус відбувся у 1875 році в районі м. Великі Мости. Він характеризувався магнітудою 5,3 та глибиною 19 км і відчувався в епіцентріальній зоні з інтенсивністю 6 балів.

Для прогнозування землетрусів в Україні створено національну мережу сейсмічних спостережень до складу якої входить 34 сейсмічні і геофізичні станції, 19 з яких оснащені сучасною цифровою апаратурою, а станція “Київ” належить до Глобальної сейсмічної мережі. Найдавнішою є сейсмічна станція “Львів”, яку засновано у 1899 році. Вся отримана інформація стікається і обробляється в Національному центрі сейсмічних даних. Нинішня мережа сейсмічних станцій України  це дві ізольовані одна від одної регіональні системи спостережень, що контролюють сейсмічну активність не більше 300 км.

Головний недолік нашої методики прогнозування, яка не відрізняється від світових  відсутність інформації в реальному часі. Прогнозування здійснюється за рухом ділянок земної кори, зміною кута їхнього нахилу, зміною рівнів води в свердловинах і колодязях, визначенням вмісту радону в підземних водах, зміною геомагнітного поля, земляного електроопору та ін. Проте, запобігти землетрусам точно поки що неможливо. Прогноз справджується лише у 80 % випадків і то дуже приблизно.

Ознаками землетрусу також можуть слугувати деякі непрямі прикмети, про які має знати населення: запах газу в місцях, де раніше повітря було чистим, і це явище не спостерігалося; занепокоєння птахів і домашніх тварин; спалахи у вигляді розсіяного світла блискавок; іскріння недотичних, але близько розташованих один до одного електричних дротів; блакитне світіння внутрішніх поверхонь стін будинків; самозапалювання люмінесцентних ламп незадовго до підземних поштовхів.

Правила безпеки під час землетрусу:

• важливо зберігати спокій; за перших поштовхів (до 20 с) слід покинути висотні споруди (якщо ви перебуваєте не вище другого поверху) і триматися подалі від них;

• якщо цього не зроблено, то в багатоповерховому будинку безпечніше перечекати поштовх, не поспішати до ліфтів чи сходових майданчиків – вони обвалюються найчастіше;

• в приміщенні слід зайняти безпечне місце (де мінімальна загроза обвалу перекриття): це отвори капітальних внутрішніх стін, кути, утворені ними; можна заховатися під балками каркасу, несучими колонами, біля внутрішньої капітальної стіни. Небезпечні місця у будинку  кутові кімнати, зовнішні стіни і вікна, біля важких високих предметів у кімнаті;

• після припинення поштовхів слід вийти на вулицю у безпечне місце, щоб уникнути падіння уламків;

• опинившись у завалі, слід спокійно оцінити становище, якщо потрібно, надати першу допомогу собі і тим, хто її потребує;

• подбати про встановлення зв’язку з тими, хто перебуває ззовні завалу (голосом, стуком);

• перебуваючи в машині, слід зупинитися подалі від високих будинків чи естакад і залишатись у машині до припинення поштовхів.

Заходи зменшення наслідків землетрусу:

• заборона будівництва об’єктів у районах прогнозованого землетрусу вище 9 балів;

• сейсмостійке будівництво і підвищення сейсмостійкості побудованих будівель за прогнозованої сили землетрусу 7 балів і вище;

• розосередження об’єктів під час будівництва міст і населених пункті;

• підвищення пожежостійкості будівель;

• будівництво доріг з твердим покриттям;

• заборона будівництва потенційно небезпечних об’єктів (АЕС, ХНО);

• контроль за сейсмічною ситуацією, прогнозування землетрусів.

Зсуви  це зміщення донизу по схилу під дією сил тяжіння великих ґрунтових мас, що формують схили гір, річок, озерних та морських терас. Вони характерні для зон тектонічних порушень, високих терас, схилів ерозійних систем, рік та водосховищ. Виникають зсуви за крутизни схилу 10 % і більше, на глиняних ґрунтах за надмірного зволоження можуть виникати і за крутизни 5-7 %.

Зсуви можуть виникати як з природних, так і антропогенних причин. До природних належать: збільшення крутизни схилів, підмив їхньої основи морською чи річковою водою, сейсмічні поштовхи та ін. Антропогенними причинами є: руйнування схилів дорожніми канавами, надмірним виносом ґрунту, вирубкою лісів, неправильним вибором агротехніки для сільськогосподарських угідь на схилах. Згідно з міжнародною статистикою до 80 % сучасних зсувів пов’язано з діяльністю людини.

За глибиною залягання зсуви є: поверхневі (1 м), мілкі (5 м), глибокі (до 20 м), дуже глибокі (понад 20 м); за типом матеріалу: кам’яні (граніт, гнейс) та ґрунтові (пісок, глина, гравій); залежно від потужності: малі (до 10 тис. м ), великі (до 1 млн. м), дуже великі (понад 1 млн. м ).

Зсуви можуть бути активними і неактивними. На активність впливає гірська порода схилу, що становить основу зсуву, а також наявність вологи. Швидкість руху зсуву становить від 0,06 м/рік до 3 м/с.

За швидкістю зміщення порід зсуви класифікують на:

• повільні (швидкість складає декілька десятків сантиметрів за рік);

• середні (декілька метрів за годину або добу);

• швидкі (десятки кілометрів за годину).

Тільки швидкі зсуви можуть спричиняти катастрофи з людськими жертвами. Об’єм порід, які зміщуються під час зсувів, сягає від декількох сот до багатьох мільйонів кубічних метрів.

Зсуви руйнують будівлі, знищують сільськогосподарські угіддя, створюють небезпеку під час добування корисних копалин, викликають ушкодження комунікацій, водогосподарських споруд, переважно гребель.

Найзначніші осередки зсувів на території України зафіксовані на правобережжі Дніпра, на Чорноморському узбережжі, в Закарпатті та Чернівецькій області.

У Львівській області нараховують 1347 зсувів, з них 14  активні, що займають площу 0,37 км. У межах забудови зафіксовано 158 зсувів, з них 28 розташовані поблизу об’єктів економіки.

Прогнозування зсувів здійснюють на основі об’єктивних даних, одержаних внаслідок спостереження за розвитком сучасних екзогенних процесів та районування їх для оцінки можливості виникнення НС.

Захистом від зсувів є запобігання їм - відведення поверхневих вод, штучне перетворення рельєфу (зменшення навантаження на схили), фіксація схилу за допомогою підпорів.

Селеві потоки  це паводки з великою кількістю ґрунту, каміння, уламків гірських порід (до 75 % об’єму потоку), що рухаються зі швидкістю від 2 до 10 м/с. Виникають у басейнах невеликих гірських річок внаслідок злив, танення снігів, зсувів, проривів гірських озер, землетрусів.

За складом розрізняють потоки грязьові  суміш води, невеликої кількості землі та дрібного каміння; грязьо-кам’яні  суміш води, гравію, гальки та невеликого каміння; водо-кам’яні  суміш води з камінням великого розміру.

За потужністю (об’ємом) вони можуть бути катастрофічні, потужні, середньої та малої потужності. Катастрофічні характеризуються виносом матеріалу понад 1 млн. м і спостерігаються на земній кулі один раз на 30-50 років. Потужні селі виносять матеріал об’ємом у сотні тисяч кубічних метрів і виникають рідко. Під час селів малої потужності виноситься матеріалу близько 10 тис. м³ і виникають такі селеві потоки щорічно, іноді і декілька разів на рік.

Найчастіше на території України селі виникають у гірських районах Карпат та Криму, на правому березі Дніпра. Наприклад, з періодичністю 11-12 років спостерігаються селі в долинах ярів, що розташовані на Південному березі Криму. Площа ураження селевими потоками складає від 3 до 25 % території України. В Криму вони поширюються на 9 % території, в Закарпатській області  на 40 %, в Чернівецькій  15 %, в Івано-Франківській  33 %. У Карпатах найчастіше утворюються водо-кам’яні селеві потоки малої потужності (сили). Там виявлено 219 селевих водозаборів. Найбільшою активністю характеризуються басейни рік Черемоша, Дністра. Тиси, Прута.

Прогнозування можливих селевих потоків полягає у завчасному передбаченні формування селевого потоку в селеактивному районі. Небезпека селів не тільки в їхній руйнівній силі, але й у раптовому їхньому виникненні. Засобів прогнозування селевих потоків на сьогодні не існує, оскільки наука точно не знає, що саме провокує початок сходу потоку. Однак відомо, що необхідні дві основні передумови - достатня кількість уламків гірських порід і вода. До того ж для деяких селевих районів встановлені певні критерії, які дають змогу оцінити ймовірність їхнього виникнення. Наприклад, для районів з великою ймовірністю селевих потоків, викликаних зливами, визначається критична сума опадів за 1-3 доби.

Засоби боротьби з селевими потоками: будівництво гребель, каскаду запруд для руйнації селевого потоку, стінок для закріплення обкосів, нарізання терас лісонасадження.

Правила поведінки при зсувах та селях:

• почувши попередження про селевий потік або зсув, які насуваються, якомога швидше залишити приміщення і вийти в безпечне місце;

• витягувати людей, які потрапили в потік, використовуючи дошки, палки, канати, мотузки та інші засоби;

• виводити людей з потоку в напрямку його руху, поступово наближаючись до краю;

• після зсуву переконатись, чи відсутній витік газу і загроза пожежі.

Карст (від назви вапнякового плато в Югославії)  явища, які виникають в гірських породах через їх розчинення водою з утворенням провалів, печер, тунелів, підземних рік та озер. На 60 % території України розвиваються карстові процеси. Характерними є явища карбонатного, сульфатного, соляного карсту. Особливу небезпеку викликають ділянки розвитку відкритого карсту (вирви, колодязі, провалля), що складає 27 % від всієї площі карстоутворення.

Найрозвиненіший відкритий карст на території Волинської області на площі 594 км , Рівненської  214 км , Хмельницької  4235 км .

Найінтенсивніше активізація карстового процесу відбувається під впливом технічної діяльності (будівництво та експлуатація зрошувальних систем, каналів, розроблення родовищ корисних копалин), що підтверджується щільністю поверхневих карстів.

Особливого розвитку карст набув у районах видобутку солей (Солотвинське, Калуське, Стебницьке, Ново-Карфагенське родовища), що розташовані у Закарпатській, Івано-Франківській, Львівській та Донецькій областях та сірки (Немирівське, Язівське, Роздільське, Гуменецьке та Тлумачівське родовища) (Львівська, Івано-Франківська, Тернопільська області).

Проти карстові заходи: заборона будівництва техногенно-небезпечних об’єктів у карстонебезпечних районах; стабілізація порожнин гірничих виробок; цементація порожнин сольових виробок.

Обвал  відрив снігових (льодяних) брил або мас гірських порід від схилу чи укосу гір та їхнє вільне падіння під дією сил тяжіння. Обвали природного походження спостерігаються у горах, на берегах морів, обривах річкових долин.

Осип  це нагромадження щебеню чи ґрунту біля підніжжя схилів. Райони Карпатських та Кримських гір підпадають під дію обвалів та осипів, деякі з яких мали катастрофічний характер та призвели до людських втрат, як, наприклад, Демерджинський обвал 1896 р.

Абразія  це процес руйнування хвилями берегів морів, озер та водосховищ. Абразійний процес найпоширеніший на Чорноморському та Азовському узбережжях. У береговій зоні Криму щороку зникає 22 га, між дельтою Дунаю та Кримом  24 га, у північній частині Азовського моря - 19 га. До 60 % берегів Азовського та до 30 %  Чорного морів є в зоні абразійних процесів. Швидкість абразії становить в середньому 1,3-4,2 м на рік.