2.4. Тектонічні та телургічні стихійні лиха
Ендогенні процеси зумовлені дією внутрішніх сил Землі і є причиною утворення головних форм рельєфу, на формування яких впливають водночас і екзогенні явища.
Розрізняють тектонічні і магматичні процеси. Тектонічні коливні рухи. Натепер доведено: земна кора постійно активна в будь-якій точці, але ми не помічаємо цього через повільні зміни і їх малий масштаб. Швидкість вертикальних сучасних рухів змінюється в Європі від +9,4 до – 3,7 мм на рік, в Японії – від +53,0 до – 19,0 мм на рік. Мексіканська затока щороку опускається більш як на 10 мм, Аляска за цей час піднімається майже на 40 мм.
Вважається, що для сучасних великих гідротехнічних споруд та будь-яких довгочасних будівель небезпечними вже є коливні рухи, швидкість яких змінюється на 1–2 мм за рік. Такі небезпечні рухи руйнують трубопроводи, греблі, мости, будівлі. Криворіжжя, Передкарпаття піднімається щороку на 5 мм. Сучасне проектування та експлуатація інженерних споруд, освоєння нових територій неможливі без урахування процесів, пов’язаних із сучасними рухами земної кори. Сучасні рухи, крім повільної дії, проявляються раптово у вигляді землетрусів. Під час землетрусів зміщення поверхні Землі по вертикалі може досягти десятків сантиметрів, кількох метрів і навіть сотень метрів, утворюючи скиди, уступи, тріщини, гребені, обвали.
Землетрус – це коливання земної кори, вихідний центр якого перебуває на певній глибині Землі. Землетруси трапляються у тих місцях, де є гірські пасма, западини, плити, що рухаються по розривах, а розриви бувають, як правило, у місцях стику структур. По цих стиках, або розривах і накопичуються тектонічні напруження. Коли така напруга перевищує сили зчеплення гірських порід, масив різко зміщується по розриву, а відтак миттєво звільнюється накопичена потенціальна енергія. Сейсмічні хвилі поширюються у всі боки, викликаючи землетрус.
Ділянка поверхні розриву, по якій сталося сейсмічне зміщення гірських порід, називається вогнищем землетрусу. Енергія кожного вогнища оцінюється по шкалі Ріхтера і має градації від 1 до 8,75 магнітури. Інтенсивність поштовху визначається за 12-бальною шкалою. Чим ближче вогнище землетрусу до поверхні, тим більша інтенсивність струсу.
Землетруси виникають там, де в земній корі трапляється розрив або послаблення нашарувань гірських порід. Це місце і називають глибинним центром землетрусу, або його гіпоцентром. Над гіпоцентром міститься так званий епіцентр землетрусу. Від центру землетрусу хвилі поширюються у всі боки. Ці хвилі називаються сейсмічними. В щільних породах швидкість поширення сейсмічних хвиль більша, у нетривких – менша. Так, у кристалічних породах сейсмічні хвилі розбігаються зі швидкістю 4500–6500 метрів, у нетривких – 1800–2400 метрів за секунду. Райони, де проявляються землетруси, називаються сейсмічними.
Струси земної кори виникають з багатьох причин. Головним чином – від внутрішньої енергії Землі, розриву чи переміщення земної кори, вибухів вулканів, гірських обвалів, завалів порожнин тощо. Тому землетруси ділять на тектонічні, вулканічні та денудаційні (від зсувів, обвалів гірських порід).
До групи тектонічних відносяться найбільш чисельні і найсильніші землетруси на Землі, які фіксуються. Різна глибина вогнищ дозволяє виділити серед тектонічних землетрусів так звані нормальні землетруси, при яких поштовх стається на глибині, яка не перевищує 60 км, проміжні землетруси з глибинами вогнищ від 60 до 300 км і, нарешті, глибокофокусні з глибиною вогнища від 300 до 700 км. Спостереження останніх 20 років показують, що найбільша кількість сильних поштовхів виникає на малих глибинах всередині земної кори, товщина якої, можливо, міняється від 20 до 60 км.
Таким чином, зв’язок більшості землетрусів з розломами, напевно, ні в кого не викликає сумніву. Ці землетруси виникають на малих глибинах, у жорсткій земній корі і пояснюються розколюванням кори, утворенням у ній розломів.
Складніша справа з рідкіснішими землетрусами, які стаються на великих глибинах. Їх вогнища розташовані під земною корою і поки що погано вивчені. Але, мабуть, ці землетруси, включаючи навіть глибокофокусні, пов’язані з утворенням розривів, сколів у підкорковій речовині планети.
Вулканічні землетруси виникають біля діючих вулканів і пов’язані з рухом магми і газів по каналу вулкану. Область поширення вулканів у багатьох місцях земної кулі збігається з сейсмічними областями. Тому точно віднести землетруси до тектонічної чи вулканічної категорії іноді буває важко. Можна говорити про вулканічну природу тільки для тих землетрусів, які стаються поблизу вулкану в момент посилення його активності.
Відмінними рисами вулканічних землетрусів є те, що вони обов’язково пов’язані з вулканами і що енергія їх поштовхів та площа поширення невеликі. Буває, що ні лавини, ні великої кількості парів не було відмічено. Зрозуміло, що землетрус був пов’язаний з рухом нової порції магми по каналу вулкану, причому до поверхні магма не дійшла і зупинилася десь на невеликій глибині всередині вулкану.
Денудаційні землетруси виникають при підземних обвалах значних ділянок дахів печер. Ці землетруси стаються в місцевостях, які багаті вапняками, гіпсами та іншими гірськими породами, що легко розчиняються підземними водами. Як відомо, у таких породах можуть виникати великі печери. При значному розростанні печер їх дах не витримує і обвалюється. Чим більший об’єм породи, що обвалюється, і висота обвалу, тим сильнішим буде землетрус. Таким чином, вогнища цих землетрусів завжди розташовуються на малій глибині і, як правило, бувають пов’язані з певними печерами. Сила ударів невелика, а сам землетрус охоплює маленьку площу, яка не перевищує декілька десятків квадратних кілометрів. Правда, існує ще одна думка, що вулканічний і тектонічний землетруси чітко розрізнити не можна. Різниця лише в маленьких масштабах явищ і площі, яку вони охоплюють.
Не можна забувати про ряд процесів, що супроводжують деякі землетруси. Магнітні бурі, грози, дивні спалахи у атмосфері в момент підземних ударів, можливо, пов’язані з тими глибинними процесами, які викликають землетруси. Енергія цих глибинних процесів фантастично велика. Поштовхи підкоркових землетрусів проникають повз внутрішню оболонку планети товщиною в 600–700 км і проводять спустошення на земній поверхні. Ця енергія в змозі підіймати величезні маси розплавленої магми на багато десятків кілометрів угору.
Сучасна фізика знає тільки одне джерело енергії, потенційні можливості якого безмежні. Цим джерелом є ядерна енергія. Енергія процесів, які стаються під земною корою, може бути лише частиною процесів зміни речовини для всього Всесвіту. Цими загальними процесами є ядерні перетворення. Ядерні реакції, напевно, ідуть в глибинах Землі.
Землетруси повинні допомогти нам зрозуміти сутність процесів, які проходять в глибинах Землі. Для цього необхідно вивчати землетруси не самі по собі, а разом зі всіма процесами, які супроводжують їх. Розгадавши сутність процесів, що відбуваються на глибині, ми навчимося їх передбачати. Сейсмічні хвилі, провісники землетрусів, без утоми снують по нашій планеті. Вони пронизують наскрізь її внутрішні ділянки, приносячи із собою по крупинках таємниці земних надр.
Доведено, що землетруси переважно виникають у районах молодих гірських систем, які оперізують Землю величезними ланцюгами.
Землетруси бувають звичайні, перехідні, спустошливі і катастрофічні. Від катастрофічних землетрусів руйнуються міста, села, утворюються щілини в земній корі. Потужні землетруси відбуваються на великій площі.
В останнє десятиліття сейсмічна служба зареєструвала 42 тисячі великих землетрусів у всьому світі, а кількість поштовхів вимірюється мільйонами. Прилади зафіксували, що в середньому щороку на планеті відбувається 300 тисяч землетрусів. Щороку такі країни, як Японія, Китай, Чілі, Греція, Перу, Туреччина, Іран, Індонезія страждають від землетрусів.
Натепер у всьому світі налічується близько 400 тисяч сейсмічних станцій, які мають високочутливі прилади. Прогнозування землетрусів – найважливіше завдання сейсмологів планети. Вчені впритул наблизилися до розв’язання проблеми попередження цього стихійного лиха, використовуючи все, що можна: і поведінку тварин, і зміну магнітного поля напередодні землетрусу, і коливання вмісту газу радону в мінеральній воді.
Велику роботу щодо попередження землетрусів ведуть українські сейсмологи. Вони патрулюють землетруси не тільки в Україні, а й в інших куточках планети. В Україні, як уже зазначалося, є дві сейсмічні зони – Крим і Карпати. Встановлено, наприклад, що в Карпатах можливі семибальні поштовхи. Тільки коли?
Сейсмічна служба в Карпатах веде пильні спостереження цілодобово. Чутливі прилади вловлюють будь-які коливання земної кори – відлуння активності глибинних надр. Сьогодні вчені пробують встановити математичну залежність між рухами земної поверхні і величиною внутрішніх напружень. Якщо цей задум здійсниться, то буде легше передбачувати підземні поштовхи. У Карпатах, крім Львова, сейсмічні станції є в Косові, Ужгороді, Рахові, Межигір’ї. Прилади встановлені в глибоких штольнях. Сейсмологи уважно прислухаються до пульсу планети.
Землетрус не виникає раптово. Це тільки здається, що він настає зненацька. Насправді народження землетрусу в будь-якій частині планети йде поступово і довго. Велетенські підземні сили, поволі наростаючи, змішують підземні пласти Землі. На поверхні це не помітно, хоч вогнище майбутнього землетрусу вже починає виділяти певні випромінювання, які й впливають на геофізичні поля в навколишньому середовищі, але їх природа не вивчена. Проте відомо, що внаслідок цього процесу відбувається іонізація повітря, з’являються світіння в небі, виникають грозові розряди. Звідси й аномалії в поведінці тварин, тривожні відчуття в людей, гостра реакція на зміни в атмосфері. Тож учені й намагаються відшукати сліди підземних бур у дзеркалі неба. Адже земля, повітря і вода – єдиний світ, в якому ми живемо.
Жахливим наслідком землетрусу є цунамі. Від чого походить цунамі? Це питання поки що мало вивчене. Вчені гадають, що такі хвилі народжуються від землетрусного поштовху, вогнище якого сховане під водою. Землетрус піднімає морське дно і діє як велетенський поршень. Вода збурюється і рухається з шаленою швидкістю у вигляді гігантських хвиль (рис. 2.1.).
Рис. 2.1. Народження цунамі
Як боротися з цунамі? Приборкувати цю страшну силу люди ще не навчилися. А ось прогнозувати цунамі в якійсь мірі можна. Визначені райони океанів, де можливі хвилегони катастрофічного характеру. Знаючи швидкість руху цунамі, можна вирахувати, коли згубні хвилі докотяться до берега.
Магматичний вулканізм виникає внаслідок переміщення магми, порушення рівноваги між енергією магми та опором кам’яної оболонки Землі. Сучасний магматичний вулканізм позначається на житті та господарській діяльності людини. Виверження вулканів призводить до людських жертв, руйнуються міста та селища. За активністю вулкани поділяю на три групи: діючі, про виверження яких за останні два тисячоліття є документальні відомості; ті, що, можливо, діяли в історичний час; згаслі – не діючі тисячоліттями. Але й згаслі вулкани можуть стати діючими.
Грязевий вулканізм – природне геологічне явище, пов’язане з глибинними процесами, які називають псевдовулканічними, оскільки вони в генетичному відношенні нічого спільного з магматичними вулканами не мають. Чинником цього процесу є коливні та тектонічні рухи, що призводять до утворення складок в областях тектонічних западин, де перемішуються нафта, газ і вода. Для грязевулканічних процесів необхідна також поява у пластах гірських порід аномально високого тиску пластичного характеру та наявність тектонічних розривів, по яких рідина проникає на поверхню. Ось чому грязеві вулкани трапляються в ділянках молодої альпійської складчастості, до яких в основному належать нафтогазоносні провінції.
Грязеві вулкани – це конусовидні або плескаті горби з лійкоподібним отвором на вершині. За формою нагадують справжній конус вулкана. Найбільші з них досягають висоти 400 м, при діаметрі основи до 4 км. Вершину грязевого вулкана увінчує кратер, що іноді перевищує в діаметрі 500 м. Він з’єднує канал жерла з вогнищем вулкана. Грязеві вулкани іноді виносять каміння, воду, газ з глибини 10–12 км, тому їх ще називають «візитними картками Землі». Температура грязі під час виверження становить понад 100 °С, газ при цьому, як правило, спалахує і горить у вигляді факела. Проте така діяльність надр дуже рідко спричиняє жертви та руйнування. Грязевих вулканів на Землі є близько 345, у тому числі на Керченському півострові – 33.
Грязеві вулкани обмежені в своєму поширенні певними районами, але іноді виникають у нових місцях, наприклад, нещодавно в Івано-Франківській області утворилося два грязеві вулкани, досі тут невідомі.
Масові пожежі. Грізним стихійним лихом є масові пожежі, які охоплюють за сприятливих умов (суха погода, вітер) значні території. Особливо небезпечні та значні за своїми масштабами є масові лісові пожежі. Під лісовою пожежею розуміють неконтрольоване горіння рослинності, яке розповсюджується по лісовій території. Масовими прийнято називати такі лісові пожежі, які виникають в різних місцях одночасно або за короткий проміжок часу на значній території лісу. Масові лісові пожежі наносять великі збитки народному господарству й особистому майну громадян.
При лісових пожежах вогонь знищує дерева та кущі, заготівельну лісову продукцію, будівлі та споруди. Ослаблені пожежами насадження стають вогнищами розповсюдження шкідливих захворювань, що призводить до загибелі не тільки уражених вогнем, але й сусідніх з ними насаджень. У результаті пожеж знижуються захисні, водоохоронні та інші корисні властивості лісу, знищується цінна фауна, порушується планове ведення лісового господарства та використання лісових ресурсів.
Лісові пожежі виникають з різних причин. До 80% лісових пожеж виникає через недотримання населенням заходів протипожежної безпеки у місцях роботи і відпочинку, а також у результаті використання на роботі в лісі несправної в протипожежному відношенні техніки. Лісові пожежі виникають від блискавок під час грози, а також від самозагоряння торфу – вічного супутника лісів – за несприятливих метеорологічних умов (висока температура, тривала відсутність дощів).
Основною причиною піку лісових пожеж запишається неконтрольоване випалювання сухої трав’яної рослинності на полях, пустирях, уздовж доріг.
Види лісових пожеж: низові, верхові, підземні.
Низові лісові пожежі – пожежі, які поширюються надґрунтовим покривом (мохи, лишайники, трави, чагарники, деревний опад, лісова підстилка, вітролом, порубкові рештки) і нижнім пологом (підріст, підлісок).
Верхові лісові пожежі – пожежі, при яких вогонь поширюється в кроновому просторі лісових насаджень. При цьому низовий вогонь розглядається як складова частина верхової пожежі.
Підземні лісові пожежі – пожежі, які супроводжуються безполуменевим горінням торфового шару ґрунту.
Види низових пожеж за параметрами крайки і висотою полум’я: слабкі, середньої сили, сильні.
Низові пожежі слабкі – пожежі зі швидкістю поступального руху фронтальної крайки до 1 м/хв і висотою полум’я до 0,5 м.
Низові пожежі середньої сили – пожежі зі швидкістю поступального руху фронтальної крайки від 1 до 3 м/хв і висотою полум’я від 0,5 до 1,5 м.
Низові пожежі сильні – пожежі зі швидкістю поступального руху фронтальної крайки більше 3 м/хв і висотою полум’я більше 1,5 м.
Види низових пожеж за швидкістю поширення – рухливі, стійкі.
Низові пожежі рухливі – пожежі зі швидкістю поступального руху фронтальної крайки більше 0,5 м/хв, де переважає полуменеве горіння, при якому найчастіше відбувається обгоряння надґрунтового покриву.
Низові пожежі стійкі – пожежі зі швидкістю поступального руху фронтальної крайки менше 0,5 м/хв, де переважає безполуменеве горіння (тління) наземних горючих матеріалів.
Види верхових пожеж: рухливі, стійкі.
Верхові пожежі рухливі – пожежі, які поширюються кронами дерев зі швидкістю більше 4 км/год, значно випереджаючи фронт низових пожеж, спричиняють утворення нових осередків завдяки розносу іскор; при пожежі згоряють хвоя і дрібні гілки; великі гілки і кора дерев обвуглюються.
Верхові пожежі стійкі – пожежі, які поширюються зі швидкістю до 4 км/год кронами дерев одночасно з просуванням фронту стійкої низової пожежі. Після таких пожеж на їх площі вигоряє майже все і лишаються тільки обвуглені рештки стовбурів колишнього лісу.
Види верхових пожеж за параметрами фронтальної крайки: слабкі, середньої сили, сильні
Верхові пожежі слабкі – пожежі зі швидкістю просування фронтальної крайки до 3 м/хв.
Верхові пожежі середньої сили – пожежі зі швидкістю просування фронтальної крайки від 3 до 100 м/хв.
Верхові пожежі сильні – пожежі зі швидкістю просування фронтальної крайки більше 100 м/хв.
Види лісових пожеж за розмірами: особливо великі, великі, невеликі
Особливо великі лісові пожежі – площа лісової пожежі – більше 200 га.
Великі лісові пожежі – площа лісової пожежі – від 5 до 200 га.
Невеликі лісові пожежі – площа лісової пожежі – до 5 га.
Торф’яна пожежа – загоряння висушеного торфовища внаслідок природних чинників або викликане штучно. Підземні (ґрунтові або торф’яні) пожежі виникають часто в кінці літа як продовження низових або верхових. Заглиблення низового починається біля стволів дерев, потім воно поширюється в усі боки до декількох метрів за добу. В осередках ґрунтових пожеж створюються завали із опалих дерев і ділянок згорілого торфу. Однак торф’яні пожежі можуть і не бути результатом лісових. Вони часто захоплюють величезні простори і дуже важко піддаються гасінню. Небезпека їх у тому, що горіння виникає під землею, створюючи порожні місця у торфі, який уже згорів, і в ці порожнини можуть провалюватися люди й техніка. Всі види цього лиха супроводжуються такими факторами ураження, як висока температура в зоні вогню, задимлення великих районів, що подразнююче впливає на людей і утруднює боротьбу з пожежею; обмеження видимості; негативний психологічний вплив на населення прилеглих поселень.
Класи природної пожежної небезпеки визначаються за шкалою оцінки природної пожежної небезпеки земельних ділянок лісового фонду.
Найчастіше пожежонебезпечні умови складаються в степовій, поліській та лісостеповій зонах, горах Криму. Найбільш поширеними є лісові та торф’яні пожежі, бо ліси і торфовища займають понад 10 млн га території України: 31% лісів розташовано в північному регіоні, 17% – у східному, 10% – у південному, 8% – у південно-західному і 32% – у західному регіоні.
Лісовий фонд України майже на 50% складається з хвойних лісів, з яких 60% займають молодняки. У результаті широкомасштабних робіт з залісення на сотнях тисяч гектарів створені соснові насадження, що досягли на цей час критичного в пожежному плані віку 15–30 років.
У середньому за рік, залежно від погодних умов, виникає близько 3,5 тисяч пожеж, якими знищується понад 5 тисяч гектарів лісу. Найбільшу пожежну небезпеку складають північний та східний регіони, де щорічно виникає в середньому, відповідно 37 і 40% усіх лісових пожеж.