Літосферні стихійні лиха

Землетруси

Щорічно вчені фіксують близько 1 млн. сейсмічних і мікросейсмічних коливань, 100 тис. з яких відчуваються людьми та 1000 завдають значних збит­ків. Першість за кількістю землетрусів утримують Японія та Чилі: понад 1000 в рік, або 3 на день.

В Україні сейсмічно небезпечними районами є Карпати та гірський Крим. У минулому тут відбувалися руйнівні землетруси силою 6—8 балів (наприклад, Ялтинський землетрус 1927 p.). Центральні райони України належать до сейсмічно спокійних, хоча й тут інколи реєструються підземні поштовхи, що доходять з районів Карпат і гір Вранча (Румунія). Так в 2004 р. під час землетру­су у східній частині Карпат (епіцентр знаходився в Румунії) сейсмічні хвилі досягли Львова і Києва.

Виникаючі коливання та іноді катастрофічні переміщення земної поверхні часто пов'язані з обширними стійкими деформаціями, які можуть включати викривлення ділянок земної кори, зсув уздовж лінії скидань, ущільнення сип­ких або незцементованих опадів, обвали і селеві потоки, розрідження грунту, сніжну лавину і новостворювані розломи в скельних породах. Землетрус представляє комплексне лихо, зважаючи на його численні прямі і вторинні прояви на земній поверхні. В числі прямих наслідків — зсув грунту від сейсмічних хвиль або тектонічних рухів поверхні (скидання). Серед вторинних ефектів — просідання і ущільнен­ня грунту, обвали, тріщини, місцеві хвилі бризів, цунамі (сейші), пожежі і сніжні лавини. Це багатолике лихо викликає величезне число жертв і великі матеріальні збитки.

Тенденція до концентрації туристичних ресурсів у межах і біля районів під­вищеної сейсмічної небезпеки, що відзначається у всьому світі, веде до швид­кого збільшення можливостей значного збитку і числа жертв серед туристів та персоналу туристичних підприємств у результаті землетрусів за відсутності запобіжних заходів, які можуть забезпечити безпечну життєдіяльність у туристичній індустрії.

Розміри збитку. Головні лиха, які заподіюють землетруси населенню пла­нети, пов'язані з величезним фізичним збитком, жертвами, а також страхом перед цим лихом, що в свою чергу пов'язане з руйнуванням помешкань, вини­каючими при цьому пожежами і повенями в районі лих. Проте руйнування споруд в будь-якому районі залежать не тільки від сили, частоти і типу сей­смічних коливань, але і від конструктивної однорідності та цілісності споруд і стану ґрунту під ними. Руйнування звичайно відбувається під впливом гори­зонтальних сил, тоді як, за конструктивним задумом, споруда повинна протис­тояти тільки дії вертикальних сил, або в результаті нерівномірного опору еле­ментів конструкції руйнуючим силам.

Магнітуда. Залежно від типу землетрусу і наявних даних сейсмологи засто­совують декілька магнітудних шкал. В Японії використовують шкалу з семи магнітуд, запропоновану К. Вадаті. Саме з цієї шкали К. Ф. Ріхтер взяв лога­рифмічний масштаб, в якому вимірюються магнітуди землетрусів у діапазоні від менше 1 до більше 8. Для локальних землетрусів у багатьох районах світу, наприклад в Новій Зеландії, Італії і Японії, сейсмологи застосовують також інші шкали.

На землетруси з магнітудою 1 за шкалою Ріхтера звичайно реагують тільки чутливі сейсмографи. Землетруси з магнітудою 2 за відповідних умов відчуваються людьми в районі епіцентру. При землетрусах з магнітудою 4,5 руйнування відзначаються лише в окремих випадках. Для зручності сейсмологи говорять про землетруси з магнітудою 7 і вище за шкалою Ріхтера як про сильні землетруси, а землетруси з магнітудою 8 і більше називаються великими землетрусами.

З аналізу залежності повторюваності землетрусів від енергії, що виділилася, витікає, що катастрофа з енергією 10¹⁸ Дж може бути викликана землетрусом один раз на 1—5 років. Вірогідність землетрусів з магнітудою 5 досягає декіль­ка десятків на рік.

Значення магнітуди землетрусів реєструється сейсмографами на сейсмічних станціях.

Землетруси сильніші, ніж з магнітудою 9, на Землі відбутися не можуть. Сила землетрусу і його енергія (магнітуда) визначаються в першу чергу розмі­ром вогнища землетрусів, Найсильніші, катастрофічні землетруси мають вог­нище, що досягає за довжиною 500—1000 км і що сягає на глибину до 50 км. У максимального із зареєстрованих землетрусів вогнище дорівнювало 1000 х 100 км. Ця цифра близька до максимальної довжини розломів, відомих на Землі.

Захист від землетрусів. Проблема захисту від землетрусів стоїть дуже гостро і поділяється на дві групи антисейсмічних заходів:

а) попереджувальні профілактичні заходи, здійснювані до можливого зем­летрусу;

б) заходи, здійснювані безпосередньо перед, під час і після землетрусу, тобто дії в надзвичайних ситуаціях.

Можливі пристосування до цього стихійного лиха включають: системи сповіщення; запобігання землетрусам; конструктивне посилення будівель, зокрема відносно вогне- і сейсмостійкості; страхування; зміна землекористування; попереджувальні протипожежні заходи; аварійно-рятівні роботи; ремонтно-відновлювальні роботи.

Системи сповіщення і запобігання землетрусам поки залишаються не досить дієвими пристосуваннями з огляду на те, що знання про механізм землетрусів явно недостатньо. Слід сказати, проте, що в Японії з певним успіхом використовують систему сповіщення, засновану на частоті мікросейсмічних коливань. Проте успіх цієї системи прогнозу визначається величиною завчас­ності, тобто відрізком часу до початку явища землетрусу, а японська система поки що не дозволяє достатньо точно встановити час, місце та інтенсивність землетрусу.

Зважаючи на те, що механізми землетрусів у даний час вивчені погано, не вдається планувати будь-яку дію на землетруси. Проте майбутні дослідження і деякі заходи, здійснювані в даний час, наприклад закачування води на велику глибину, можливо, дозволять знайти успішні методи модифікації землетрусів. Сейсмостійкі споруди являють інше пристосування в районах високого ризи­ку. Перерозподіл збитків шляхом страхування — ще одне доступне пристосу­вання.

Допомога жертвам масових лих часто надається за допомогою фондів, створених урядами і великими міжнародними організаціями для аварійно рятівних і ремонтно-відновних заходів. Наприклад, великі кошти виділяє Червоний Хрест для допомоги при надзвичайних ситуаціях і ремонтно-відновних робіт. Розумне пристосування до землетрусів вимагає продовження наукових досліджень, які дозволять краще зрозуміти це явище. За певних умов розвитку індустрії туризму і зростання кількості туристів та обслуговуючого їх персона­лу ставиться під загрозу все більше число людських життів. Розміщення готе­лів, гуртожитків та інших засобів розміщення та туристичних ресурсів у сей­смічних районах представляє зростаючу повсякденну небезпеку для мандрів­ного населення. Щоб наукові дослідження встигали за цими явищами, їх пот­рібно субсидувати належним чином як на національному, так і на світовому рівні.

Можливість прогнозу. Сейсмонебезпека різних територій в наш час достатньо добре вивчена, адже більшість землетрусів відбувається в певних областях світу, і до того ж складено карти сейсмічного районування.

Деякі землетруси бувають штучного походження і виникають внаслідок збільшення тиску порової рідини при підземних ін'єкціях води в цих районах.

Сприяючи новому розумінню механізму землетрусів, ці відкриття забезпечують також потенційні засоби дії на землетруси і управління ними. В деяких випадках закачування води може дозволити поступово розрядити наростаючу напругу у вигляді серії слабких поштовхів, що не заподіюють збитку.

Прогнозування землетрусів може бути довгостроковим і короткостроковим. Воно здійснюється мережею сейсмічних станцій, Передвісниками землетрусів є зростання слабких поштовхів (форшоків), підйом води в свердловинах, деформація поверхні землі, підвищення рівня радіації (за рахунок радону), незвичайна (неспокійна) поведінка тварин і птахів.

Рекомендації щодо правил поведінки в умовах небезпеки землетрусу. При землетрусі грунт відчутно коливається відносно недовгий час — тільки декіль­ка секунд, найдовше — при дуже сильному землетрусі — хвилину. Ці коливан­ня неприємні, можуть викликати переляк. Тому дуже важливо зберігати спокій. Якщо відчувається здригання грунту чи будівлі, слід реагувати негайно, пам'ятаючи, що найбільш небезпечними є предмети, що падають. Перебуваю­чи у приміщенні, слід негайно зайняти безпечне місце. Це отвори капітальних внутрішніх стін (наприклад, відчинити двері з квартири), кути, утворені ними. Можна заховатись під балками каркасу, під несучими колонами, біля внутріш­ньої капітальної стіни, під ліжком чи столом. Слід пам'ятати, що найчастіше завалюються зовнішні стіни будівель. Необхідно триматися подалі від вікон та важких предметів, які можуть перекинутися чи зрушити з місця. Не слід вибі­гати з будівлі, оскільки уламки, що падають вздовж стін, являють серйозну небезпеку. Безпечніше перечекати поштовх там, де він застав, і, лише дочекав­шись його закінчення, перейти у безпечне місце,

Перебуваючи всередині багатоповерхової будівлі, не слід поспішати до ліфтів чи сходів, оскільки вони часто обвалюються під час землетрусу. Після при­пинення поштовхів потрібно терміново вийти на вулицю, відійти від будівель на відкрите місце, щоб уникнути ударів падаючих уламків. Перебуваючи в ав­томобілі, що рухається, слід повільно загальмувати подалі від високих буді­вель, мостів чи естакад і залишатись у машині до припинення поштовхів.

Опинившись у завалі, слід спокійно оцінити становище, при необхідності надати собі першу допомогу і тим, хто її потребує. Важливо подбати про встановлення зв'язку з тими, хто перебуває зовні завалу (голосом, стуком). Слід також зазначити, що людина може зберігати життєздатність (без води і їжі) понад два тижні.

Виверження вулканів

На земній кулі налічується приблизно 600 активних вулканів, тобто таких вулканів, які після більш-менш тривалої перерви можуть знову ожити. Біль­шість з них розташована на стиках тих ділянок земної кори, які називаються тектонічними плитами. За теорією А. Вегенера, земна кора складається при­близно з 20 малих та великих пластів, які називаються плитами, або платфор­мами, вони постійно змінюють своє місце розташування. Ці рухливі тектонічні плити земної кори мають товщину від 60 до 100 км й плавають на поверхні в'язкої магми.

Надра земної кулі діляться на чотири зони: в центрі — внутрішнє ядро, його оточує зовнішнє ядро, потім мантія та земна кора. Радіус Землі 6371 км, тверда оболонка земної кори — від 35 до 70 км, а на дні океану товщина твердої обо­лонки — всього 7—13 км. Товща земної мантії сягає 2900 км. В'язким, розпла­вленим є тільки зовнішнє ядро завтовшки від 2950 до 5100 км. Діаметр внут­рішнього ядра — невеликий, але його температура сягає 6000 градусів. Однак внутрішнє ядро тверде через величезний тиск на нього вищих шарів. Магмою називається розплавлена маса, яка виділяється при виверженні вулканів. Гео­логи вважають, що вона утворюється в нижній частині земної кори та у верх­ній частині мантії на глибині від 30 до 90 км. Гірська порода на цій глибині так розпечена, що повинна бути рідкою, але вона залишається твердою, її робить більш щільною величезний тиск верхніх пластів. Цей тиск зазвичай однаковий по всій поверхні магми; лише там, де дві плити труться одна об одну і зсува­ються, він може послабшати. В цих місцях порода переходить з твердого стану в рідкий, розширюється, тисне на верхні шари та з надзвичайною силою вири­вається на поверхню. Відбувається виверження вулкана.

Незважаючи на великий історичний досвід, людство не знайшло надійного засобу зменшити катастрофічні наслідки виверження вулканів.

Шляхом спостережень вдалося з'ясувати розміри зон небезпечного впливу вулканів. Лавовий потік при великих виверженнях розповсюджується до 30 км, деколи досягає 100 км. Розпечені гази становлять небезпеку в радіусі декількох кілометрів.

Основні небезпеки від вулканів. У атмосферу при виверженнях викидається велика кількість пари і газів, що приводить до її хімічного забруднення.

Розжарена лава приводить до теплового забруднення навколишнього середовища з потенційною небезпекою утворення великомасштабних пожеж.

Нерідко в кратерах в період спокою утворюються озера, тоді в період виверження водогрязьові потоки представляють основну небезпеку, навіть більшу, ніж потоки лави (через великі швидкості переміщення по схилах). Іншими не­безпеками є лавові фонтани, розжарені гази, вулканічні бомби. Вибухи вулка­нів можуть ініціювати завали, обвали, лавини, а на морях і океанах — цунамі.

Захист. Профілактичні заходи полягають у зміні характеру землекористування, будівництві гребель, що відводять потоки лави, в бомбардуванні лаво­вого потоку для перемішування лави із землею і перетворення її в менш рідку, охолодження лавового потоку водою тощо.

Зсув

Зсув — це ковзке переміщення мас ґрунту. Зсуви формуються на ділянках, складених з водотривких і водоносних порід грунту, що чергуються, з нахилом в 20° і більше в будь-яку пору року. Зсуви виникають через ослаблення міцнос­ті гірських порід внаслідок вивітрювання, вимивання опадами та підземними водами, систематичних поштовхів, нераціональної господарської діяльності людини тощо. Коли сили зчеплення на поверхні ковзання стають меншими від 56 сили ковзання, маса починає рух. За кількістю маси, що залучається до проце­су, зсуви розподіляються на малі (до 10 тис. м³), середні (від 11 до 100 тис. м³), великі (від 101 тис. до 1 млн. м³) і дуже великі — понад 1 млн. м³. За швидкістю зміщення порід зсуви поділяють на:

— повільні (швидкість становить декілька десятків сантиметрів на рік);

— середні (швидкість становить декілька метрів за годину або добу);

— швидкі (швидкість становить десятки кілометрів за годину).

Небезпеку представляють тільки швидкі зсуви. Вона полягає в тому, що величезні маси грунтів, раптово зміщуючись, можуть призвести до руйнування будівель і споруд, знищення сільськогосподарських угідь, створюють небезпе­ку при видобуванні корисних копалин, викликають пошкодження комуніка­цій, водогосподарських споруд, головним чином гребель і великі жертви.

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

Попередження і захист від зсувів передбачає низку пасивних і активних заходів. До першої групи відносяться заходи охоронно-обмежувального виду: заборона будівництва, проведення вибухових робіт, надрізки обвальних схи­лів. До активних заходів відносяться відведення поверхневих вод, штучне перетворення рельєфу (зменшення навантаження на схили), фіксація схилу за допомогою підпорів тощо. У небезпечних місцях передбачається система спосте­реження і сповіщення населення, а також дії відповідних служб з організації аварійно-рятівних робіт.

Селі

Селі (від араб, «сайль» — бурхливий гірський потік) — короткочасні бурх­ливі паводки на гірських річках, що мають характер грязекам'яних потоків. Виникненню грязьового потоку сприяють три умови: інтенсивна злива або інтенсивне сніготанення; значна крутизна схилів річкових долин і балок, тобто великі ухили водних потоків, наявність на схилах великих мас сипкого дрібноуламкового грунту, що легко змивається.

Селі трапляються в багатьох країнах — в деяких областях Індії та Китаю, Туреччини та Ірану, в гірських районах Північної та Південної Америки. Від селевих потоків страждає населення Кавказу, Середньої Азії та Казахстану. В Україні селеві потоки трапляються в Карпатах та Криму.

Основна небезпека — величезна кінетична енергія грязеводних потоків, швидкість руху яких може досягати 10 м/с (36 км/г).

За потужністю селеві потоки поділяються на потужні (винесення більше 100 тис. м³ селевої маси), середні (від 10 до 100 тис. м³) і слабкі (менше 10 тис. м³). Селеві потоки відбуваються раптово, швидко наростають і продовжуються зазвичай від 1 до 3 годин, в окремих випадках — до 6—8 годин. Селі прогнозуються за наслідками спостережень минулих років і за метеорологічними прогнозами.

За складом твердого матеріалу, який переносить селевий потік, їх можна поділити на:

— грязьові (суміш води з грунтом при незначній концентрації каміння, об'ємна вага складає 1,5—2 т/м³;

— грязекам'яні (суміш води, гравію, невеликого каміння, об'ємна вага —

2,1—2,5 т/м³);

— водокам'яні (суміш води переважно з великим камінням, об'ємна вага —

1,1—1,5 т/м³).

У Карпатах найчастіше трапляються водокам'яні селеві потоки невеликої потужності, у Середній Азії — грязьові потоки.

Небезпека селів полягає не лише в їх руйнівній силі, а й у раптовості їх появи. Засобів прогнозування селів на сьогодні не існує, оскільки наука досі не знає, що саме провокує початок сходження потоку. Однак відомо, що необхід­ні дві основні передумови — достатня кількість уламків гірських порід і вода. Разом з тим для деяких селевих районів встановлені певні критерії, які дозво­ляють оцінити вірогідність виникнення селів.

До профілактичних протиселевих заходів відносяться: гідротехнічні споруди (селезатримуючі, селенаправляючі тощо), спуск талої води, закріплення рослинного шару на гірських схилах, лісонасаджувальні роботи, регулювання вирубування лісу тощо. В селенебезпечних районах створюються автоматичні системи сповіщення про селеву загрозу і розробляються відповідні плани за­ходів.

Рекомендації щодо правил поведінки під час селів. У випадку попередження про селевий потік, який насувається, слід якомога швидше залишити примі­щення і вийти в небезпечне місце. Необхідно надати допомогу людям, які по­трапили в селевий потік, використовуючи дошки, палки, мотузки та інші засо­би, та виводити людей з потоку в напрямку його руху, поступово наближаю­чись до краю.

Снігова лавина

Снігова лавина — це сніговий зсув — маса снігу, що падає або сповзає з гірських схилів під впливом якої-небудь дії і захоплює на своєму шляху нові маси снігу.

Причинами сходження снігових лавин можуть бути перенапруження снігового покрову; різкий порив вітру; звукова хвиля; різка зміна метеорологічних умов. Однією із спонукальних причин лавини може бути землетрус. Сніжні лавини поширені в гірських районах. Небезпека лавин полягає у великій кінетичній енергії лавинної маси, яка має велику руйнівну силу. Лавина утворюється на безлісих схилах крутизною від 15° і більше. Оптимальні умови для утворення лавини — на схилах в 30 — 40°. При крутизні більше 50° більшість снігу насипається до підніжжя схилу, і лавина не встигає сформуватися. Схід лавини починається з шару снігу, який щойно випав, товщиною 30 см, а старо­го — товщиною більше 70 см. Швидкість сходу лавини може досягати 100 м/с, в середньому 20—30 м/с. Рухаючись з такою швидкістю, лавина спустошує все на своєму шляху. Небезпека руйнівної сили лавини полягає ще й в тому, що сніговий вал жене перед собою повітряну хвилю, а повітряний таран більш небезпечний, ніж удар снігової маси — він перевертає будинки, ламає дерева, контузить і душить людей. Така хвиля повітря мало чим відрізняється від ви­кликаної вибухом великої бомби.

В Європі щорічно лавини різного типу забирають близько 100 людських життів, особлива небезпека в туристичній індустрії зосереджена на гірсько­лижних курортах.

Найбільш лавинонебезпечною країною вважається Швейцарія, де протягом року сходить близько 10 тис. лавин. На території України снігові лавини поширені в гірських районах Карпат та Криму.

Профілактичні заходи поділяються на 2 групи: пасивні та активні. Пасивні заходи полягають у використанні опорних споруд, гребель, лавино­різів, надовбнів, снігоутримуючих щитів, посадці і відновленні деревних на­саджень тощо.

Активні методи полягають у штучній провокації сходу лавини в попередньо вибраний час і за умови дотримання заходів безпеки. З цією метою проводить­ся обстріл головних частин потенційних зривів лавини розривними снарядами або мінами, організовуються вибухи направленої дії, використовуються сильні джерела звуку.

У лавинонебезпечних регіонах створюються протилавинні служби, передбачається система сповіщення і розробляються плани заходів щодо захисту від лавини.

Рекомендації з поведінки при сходженні сніжних лавин. Захопленим сніговою лавиною необхідно зробити все, щоб опинитись на її поверхні (звільнитись від вантажу, намагатись рухатись вверх, рухи як при плаванні); якщо це не вдається, то потрібно закрити обличчя курткою, щоб створити повітряну подушку (сніговий пил потрапляє в ніс і рот — людина задихається). Виру­шаючи в гори, необхідно мати при собі лавинні мотузки яскравого кольору; мотузку необхідно викинути на поверхню, щоб завдяки їй людину, яка потра­пила в снігову лавину, могли знайти.