Характеристика землетрясений

Причины землетрясений

Поверхность земной коры делится на несколько огромных частей, которые назы­ваются тектоническими плитами. Их несколько: североамериканская, евроазиат­ская, африканская, тихоокеанская, атлантическая, южноамериканская. Тектони­ческие плиты находятся в непрерывном движении, скорость которого составляет не более нескольких сантиметров в год. Согласно теории тектонических плит, зем­летрясения являются результатом столкновения этих плит и сопровождаются из­менениями поверхности Земли в виде складок, трещин и т. и., которые могут быть очень длинными (до нескольких тысяч километров).

Районы, расположенные вблизи границ тектонических плит, в наибольшей степе­ни подвержены землетрясениям. Это прежде всего Калифорния, Япония, Греция, Турция. К счастью для человечества, основная часть линий раскола земной коры проходит по морям и океанам. Гигантские плиты, можно сказать, трутся друг о друга на дне океана, и потому львиная доля землетрясений на Земле (90%), даже силь­ных, проходит незамеченной для человека.

Распространение

Распространение на земном шаре землетрясений носит крайне неравномерный характер (рис. 18.2.1). Одни места характеризуются высокой сейсмичностью, а другие –­ практически асейсмичны. Зоны концентрации эпицентров представляют собой протяженные пояса вокруг Тихого океана и в пределах Альпийско-Гималайского складчатого пояса. Гораздо более узкие и слабее выраженные пояса сейсмичности совпадают с осевыми зонами срединно-океанских хребтов. Короткие зоны сейсмичности известны и в пределах Восточной Африки и в южной части Северо-Американской платформы. Все остальные древние платформы и абиссальные котловины океанов – асейсмичны.

Закономерное распространение землетрясений хорошо объясняется в рамках современной тектоники литосферных плит. Наибольшее количество землетрясений связано с конвергентными и дивергентнымии границами литосферных плит и поясами их коллизии. Высоко сейсмичный пояс вокруг Тихого океана связан с погружением, субдукцией холодных и тяжелых океанских плит под более легкие, континентальные. Места перегиба океанических плит, маркируются глубоководными желобами, за которыми располагаются островные дуги типа Алеутской, Курильской, Японской и др. с активным современным вулканизмом и окраинные моря или только вулканические пояса, как, например, в Южной и Центральной Америках.

По мере углубления океанической плиты, там, где она пересекает маловязкую астеносферу, гипоцентров становится меньше и они располагаются внутри плиты. Таким образом, погружающаяся плита, испытывая сопротивление, подвергается воздействию напряжений, разрядка которых приводит к образованию землетрясений, многочисленные гипоцентры которых сливаются в единую наклонную зону, достигающую в редких случаях глубин в 700 км, т.е. границы верхней и нижней мантии. Впервые эту зону в 1935 г. описал японский сейсмолог Кию Вадати, а американский геофизик Хьуго Беньофф из Калифорнийского технологического института, создавший сводку по этим зонам в 1955 г., вошел в историю, т.к. с тех пор наклонные, уходящие под континенты самые мощные в мире скопления очагов землетрясений, называются «зонами Беньофа».

Глубина зон Беньофа сильно различается в разных местах. Под островами Тонга она заканчивается на глубинах почти в 700 км, в то время как под Западной Мексикой ее глубина не превышает 120-140 км. Внутреннее строение зон Беньофа достаточно сложное. Следует подчеркнуть, что например, под Японской островной дугой прослеживается как бы двойная сейсмофокальная зона, подразделенная участком слабой сейсмичности. Под­западной окраиной Южной Америки зона Беньофа имеет извилистые очертания в разрезе, то выполаживаясь, то погружаясь более круто (рис.18.2.2).

Рис. 18.2.1. Распределение эпицентров землетрясений на земном шаре

Рис. 18.2.2. Зоны Беньофа. Гипоцентры с 1954 по 1969 гг.: 1 – Алеутская дуга, 2 – Северо-Марианская дуга, 3 – Южная Идзу-Бонинская дуга, 4 – Северная Идзу-Бонинская дуга, 5 –Ново-Гебридская дуга, О – ось желоба, В – вулканы

В последнее время сейсмическая активность в пределах Камчатки, Курильской и Японской островных дуг значительно возросла. В 1991-93 гг. было 5-6 сильных землетрясений с М=6,5, в 1994- - 14, в 1995 – 20,­в 1996 – 12, причем многие землетрясения были очень сильными. Все они связаны с процессами неравномерной субдукции океанической плиты.

В субширотном коллизионном поясе, простирающемся от Гибралтара до Гималаев и далее, распределение гипоцентров носит неравномерный и сложный характер. Гипоцентры землетрясений в основном верхнекоровые, мелкофокусные, а более глубокие, в 100-200 км встречаются лишь спорадически. В целом же, сейсмичность коллизионного пояса хорошо отражает обстановку общего субмеридионального сжатия. Например, в Кавказском пересечении этого пояса, на распределение мелкофокусных землетрясений большое влияние оказывает перемещение к северу древней Аравийской плиты. Аравийский клин медленно, но постоянно, со скоростью 2.5 см/год давит на Альпийский пояс и он как бы «потрескивает», реагируя на возрастающие напряжения их разрядкой в виде землетрясений.

Очень протяженный узкий сейсмический пояс слабых и крайне мелкофокусных, до­10 км глубиной, землетрясений совпадает с осевой, рифтовой зоной срединно-­океанических хребтов. Частые, но слабые землетрясения происходят в обстановке непрерывного растяжения, что характерно для дивергентных границ литосферных плит. Такие же обстановки тектонического растяжения характеризуют и континентальные рифты. Следует отметить, что некоторое количество катастрофических землетрясений произошло в, казалось бы, совсем неподходящих для землетрясений местах. Например, Агадирское (Марокко), 1960 г.; Лиссабонское (Португалия), 1975 г.; Иеменское (юг Аравийского п-ва), 1982 г. и ряд других. Эти землетрясения связаны с активизацией разломных зон.

Наведенная сейсмичность. Техногенное воздействие человека на геологическую­ среду достигло такой силы, что стали возможными землетрясения, спровоцированные ­инженерной деятельностью человека. Понятие «наведенная сейсмичность» включает в­ себя как возбужденные, так и инициированные сейсмические явления.

Под возбужденной сейсмичностью понимается определенное воздействие на­ ограниченные участки земной коры, которое способно вызывать землетрясения. ­Инициированная сейсмичность подразумевает существование уже как бы «созревшего»­ сейсмического очага, воздействие на который играет роль «спускового крючка», ускоряя­ событие.

Если землетрясения возникают в результате наведенной сейсмичности, это­ означает, что верхняя часть земной коры находится в неустойчивом состоянии или, как­ говорят, в метастабильном, и достаточно некоторого воздействия на нее, чтобы вызвать ­разрядку накопившихся напряжений, т.е. землетрясение.

В качестве техногенных причин выступают такие, которые создают избыточную ­нагрузку или, наоборот, недостаток давления. В качестве первых особенно характерны­ крупные водохранилища. Первое такое землетрясение с М=6,1 произошло в США в 1936­г. в районе плотины Гувер, где раньше землетрясения не были зафиксированы. В­ Калифорнии в 1975 г. произошло землетрясение силой около 7 баллов, после того, как­ была построена высокая (235 м) плотина и создано большое водохранилище вблизи­ города Оровилл. В 1967 г. в районе плотины Койна в Индии, через 4 года после создания ­водохранилища произошло разрушительное землетрясение с М=6,3. В середине 60-х­годов довольно сильное землетрясение (М=6,2) имели место вблизи плотины Крамаста в­ Греции.

Чем больше водохранилище, тем выше вероятность возбужденного землетрясения.­ Отмечается, что в подобных землетрясениях наблюдается значительное число форшоков и ­афтершоков (Сейсмические опасности, 2000). Кроме массы воды, как избыточного ­нагружения земной коры, важную роль играет снижение прочностных свойств горных ­пород ввиду проникновения по трещинам воды.

Добыча нефти и газа, откачка воды из земных недр, приводит к изменению­ пластового давления воды, что, в свою очередь, влияет на перераспределение напряжений,­ оживлению подвижек по разломам, возникновению новых трещин. Как правило,­ землетрясения, вызванные этими явлениями невелики по своей силе. Однако, очень­ сильные землетрясения с М=7,0 и 7,3 произошли в 1976 и 1984 гг. в Узбекистане, в районе­ гигантского месторождения газа в Газли. Раньше в этой местности прогнозировались­ лишь слабые сейсмогенные подвижки. После начала эксплуатации в 1962 г. до 1976 г.­ было откачано 300 млрд. м3 газа и пластовое давление стало неравномерно изменяться.­ Наблюдалась форшоковая активность. Главные толчки произошли в тех зонах, где изменение гидродинамических условий было сильнее всего. Влияние добычи нефти на ­активизацию сейсмических событий имело место на севере Сахалина; в Западной­ Туркмении (Кумдагское землетрясение 1983 г. с М=6,0) и другие.

Возбужденные землетрясения могут происходить также в результате закачки­ внутрь пластов каких-либо жидких промышленных отходов, как это произошло в районе­. Денвер в 1962 г. с М>5,0, когда на глубине около 5 км резко возросло пластовое ­давление. Сейсмический отклик находят и подземные ядерные взрывы, интенсивно­ проводившиеся в недавнем времени.

Существуют сейсмические области (зоны), где землетрясения часты и отличаются большой силой, и асейсмические, где они слабы и происходят редко. Сейсмические районы расположены в зоне геосинклиналей – «активных швов Земли». Это те участки земной коры и мантии, где наиболее активно проявляются тектонические процессы. Свыше 99 % всей сейсмической энергии выделяется в пограничных зонах между основными литосферными плитами. Тектонические землетрясения происходят в зонах сжатия и растяжения литосферных плит.

Зонами сжатия являются побережье Тихого океана, где или океаническая кора подминается под континентальную (Камчатка), или океаническая под океаническую (Индонезия), и Альпийско-Гималайский пояс, где континентальная кора подминается под континентальную.

Зонами растяжения являются рифтовые зоны – срединно-океанические рифты и рифты на суше – районы Байкала и Кении (Восточная Африка).

В Тихоокеанском поясе выделяется около 80 % сейсмической энергии, в Альпийско-Гималайском – около 15 %, в мировой рифтовой зоне – около 5 %.

Существует ряд районов, где землетрясения происходят довольно часто. К ним относятся Восточная Африка, Индийский океан и в Северной Америке долина р. Св. Лаврентия и северо-восток США. Иногда в районах, которые принято считать неактивными, происходят сильные землетрясения, как, например, в Чарлстоне (шт. Южная Каролина) в 1886 г.

Типы землетрясений

По глубине расположения гипоцентра землетрясения бывают трех типов: мелкофокусные (очаг лежит не глубже 60 км, чаще на глубине менее 8 – 10 км); промежуточные (глубина залегания очага 60 – 150 км); глубокофокусные (очаг расположен глубже 150 км (наибольшие установленные глубины достигают 700 км)).

По происхождению землетрясения делятся на ряд типов: тектонические (обусловлены мгновенной разрядкой напряжений в слоях горных пород; к этому типу относятся все катастрофические землетрясения, охватывающие огромные площади); вулканические (связаны с давлением поднимающейся магмы; наблюдаются при взрывных извержениях); экзогенные (происходят при обрушении кровли карстовых пустот, падении метеоритов и т.д.); техногенные (обусловленные деятельностью человека (заполнение водохранилищ, взрывы и др.)).

Из перечисленных типов землетрясений чаще всего происходят тектонические, они же причиняют и наибольший ущерб. Среди причин, вызывающих тектонические землетрясения, следует выделить два главных: образование разломов в слоях горных пород и вулканизм. Во время тектонического землетрясения имеют место дробление и смещение горных пород, прилегающих к разлому.

Тектонические землетрясения

По способу возникновения землетрясения могут быть:

· тектонические,

· вулканические,

· техногенные,

· обвальные,

· горные удары.

Из всех известных землетрясений основная их часть относится к тектоническим и связана с процессами горообразования и движения литосферных плит.

Плиты литосферы перемещаются относительно друг друга с разной скоростью. В местах тектонических разломов накапливается тектоническое напряжение, которое будет расти до тех пор, пока не превысит предела прочности горных пород. Как только это произойдет, пласты разрушаются и смещаются, излучая сейсмические волны. Специалисты называют такое резкое смещение подвижкой.

Границы между плитами – это зоны геологически активные, и с ними связаны землетрясения и извержения вулканов. Резкие поднятия или опускания пород связаны с вертикальными подвижками, при которых смещение составляет несколько сантиметров, а так как горные массы весят млрд. тонн, то происходит выделение огромной энергии.

Подводные землетрясения происходят аналогичным образом, только могут вызвать ещё цунами – сейсмические волны в этом случае, достигая берегов, вызывают сильные разрушения. Землетрясения могут возникнуть как в месте разлома плит, так и в центре, когда происходит выгибание пластов вверх, в зоне горообразования. Примером является землетрясение в Ашхабаде. В этом случае сжимающие силы действуют в зоне складчатости, а снятие напряжения горных пород происходит за счет резкой подвижки, что вызывает землетрясение.

Вулканические землетрясения

Не только движение литосферных плит может вызвать землетрясение, сильные и слабые землетрясения вызывает и вулканическая деятельность. В этом случае подземные толчки вызывает давление раскаленных газов на верхние слои планеты. Движение раскалено вещества обычно приводит к серии мелких землетрясений – вулканическому дрожанию. Это говорит о том, что вулкан готовится к своему извержению.

Интересно, что подобный процесс может длиться в течение нескольких столетий. Движение раскаленной магмы в недрах вулкана приводит к самым разным природным явлениям, включая взрыв пара и газов, растрескивание горных пород, в результате которых возникают сейсмические и акустические колебания.

Частые вулканические землетрясения происходят на Камчатке, где активны вулканы Ключевская Сопка, Шивелуч и др.

Вулканические и тектонические землетрясения проявляются почти одинаково, только имеют разные масштабы и дальность распространения.

Характерны вулканические землетрясения и для современной Европы, где в 2001 г проснулся вулкан Этна, расположенный на острове Сицилия. Известное извержение этого вулкана произошло в 1500 г до нашей эры, а всего их было коло 200.

При извержении Этны происходили многочисленные микроземлетрясения. В тех районах планеты, где есть действующие и просыпающиеся вулканы, необходимо мониторить их состояние, и проводить наблюдение за сейсмичностью.

Микроземлетрясения, вызванные вулканической деятельностью, дают возможность моделировать движение магмы в их недрах.

Техногенные землетрясения

Землетрясения могут иметь разную природу происхождения.

Помимо природных, бывают землетрясения техногенного характера, которые вызваны деятельностью человека. Подземные удары могут быть вызваны в результате подземных взрывов, при закачивании в недра Земли или, наоборот, извлекая оттуда большие объемы воды, нефти, газа. Землетрясения могут быть вызваны при создании крупных водохранилищ, создающих большое давление на недра и способные вызвать подземные удары. Огромная водная масса, сосредоточенная в водохранилище, приводит и изменению гидростатического давления в породах, силы трения на контактах земных блоков снижаются. Высота плотины увеличивает вероятность сейсмичности.

Возможно наложение тектонической и антропогенной деятельности, примером которого является землетрясение 1976 г, произошедшее на северо-западе Узбекистана и землетрясение 1995 г – на Сахалине.

В период заполнения водохранилищ, например, Нурекской, Токтогульской, Червакской ГЭС, активность слабых землетрясений увеличивалась.

Перемещение больших объемов воды, связанных с деятельностью человека, может совпасть с их естественным сейсмическим режимом и спровоцировать ощутимое землетрясение. Такие примеры есть – при заполнении водохранилища в районе индийской плотины Койна 11 декабря 1967 г, возникло землетрясение, магнитуда которого составила 6,4 – погибших было 177 человек. Такие землетрясения известны также при строительстве Асуанской плотины в Египте, Кариба в Родезии, Лейк Мид в США.

Спровоцировать этот вид землетрясений могут буровые работы в нефтегазовом комплексе. Разработки нефтяных месторождений на Южном Каспии, где сейсмическая обстановка и так неблагополучна, могут привести к значительному смещению поверхности земли и вызвать аварийные катастрофические ситуации – это могут быть разрывы продуктопроводов, поломки эксплуатационных скважин, разрушение жилых и производственных построек, коммуникаций. Следствием подобных ситуаций оказывается как экологический, так и экономический ущерб.

Простой сейсмограф

Во время землетрясений груз и перо остаются неподвижными и записывают колебания в виде сейсмограммы. Для записи колебаний, распространяющихся в разных направлениях, обычно используют сразу три сейсмографа, установленных под разными углами.

Примеры самых сильных землетрясений

1. Спитак и Ленинакан

Последствия стихии были чудовищны: практически полностью был стёрт с лица Земли город Спитак, сильно пострадал Ленинакан, разрушены более 300 сёл и уничтожено 40% промышленных мощностей республики. Более 500 тысяч армян остались без крова, погибло по разным оценкам, от 25.000 до 170.000 жителей, инвалидами остались 17.000 граждан.

2. Землетрясение в Японии

11 марта 2011 года в регионе Тохоку произошло сильнейшее землетрясение в истории Японии. Эпицентр находился восточнее острова Хонсю и сила подземных толчков составила 9,1 баллов по шкале Рихтера.

В результате удара стихии, была сильно повреждена АЭС в городе Фукусима и разрушены энергоблоки на реакторах 1, 2, и 3. Многие районы стали непригодными для жизни в результате радиоактивного излучения.

3. Гаити

12 января 2010 года на Гаити произошло землетрясение силой 7 баллов по шкале Рихтера. Основной удар пришелся на столицу государства – город Порт-о-Пренс. Последствия были ужасны: практически 3 миллиона человек остались без крова, были разрушены все больницы и тысячи жилых зданий. Количество жертв было просто огромным, по различным оценкам от 160 до 230.000 человек.

4. Кашмир

5. Суматра

6. Кобе

7. Аляска

8. Чили

9. Хайюань

10. Мессина

Причины землетрясений

Поверхность земной коры делится на несколько огромных частей, которые назы­ваются тектоническими плитами. Их несколько: североамериканская, евроазиат­ская, африканская, тихоокеанская, атлантическая, южноамериканская. Тектони­ческие плиты находятся в непрерывном движении, скорость которого составляет не более нескольких сантиметров в год. Согласно теории тектонических плит, зем­летрясения являются результатом столкновения этих плит и сопровождаются из­менениями поверхности Земли в виде складок, трещин и т. и., которые могут быть очень длинными (до нескольких тысяч километров).

Районы, расположенные вблизи границ тектонических плит, в наибольшей степе­ни подвержены землетрясениям. Это прежде всего Калифорния, Япония, Греция, Турция. К счастью для человечества, основная часть линий раскола земной коры проходит по морям и океанам. Гигантские плиты, можно сказать, трутся друг о друга на дне океана, и потому львиная доля землетрясений на Земле (90%), даже силь­ных, проходит незамеченной для человека.

Характеристика землетрясений

Очагом поражения при землетрясении называется территория, в пределах которой произошли массовые разрушения и повреждения зданий, сопровождающиеся поражениями и гибелью людей, животных, растений.

Все землетрясения принято характеризовать тремя параметрами:

- глубиной очага;

- магнитудой (характеризует общую энергию землетрясения);

- интенсивностью энергии на поверхности земли. Рассмотрим более подробно параметры землетрясения.

Глубина очага. В зависимости от глубины очага землетрясения делятся на нормальные (глубина очаг 0-70 км), промежуточные (70-300 км) и глубокофокусные (300-700 км). Опасными считаются землетрясения глубиной 5-300 км, а наиболее опасными – с глубиной 1—100 км.

Магнитуда. Одной из главных характеристик землетрясения является его энергия. Энергия сейсмических волн (или магнитуда) может составлять от нескольких мегаватт в час до сотен тысяч миллионов киловатт в час (или 10²⁰ кВт/ч). Для удобства обо­значения энергии землетрясений пользуются логарифмом, например: lg 10 = 1; lg 10² = 2; lg 10³ = 3; lg 10⁴ = 4 и т. д.

Американский ученый Ч. Рихтер в 1935 г. предложил для характеристики энер­гии землетрясения в качестве эталона принять такую энергию, при которой на расстоянии 100 км от эпицентра стрелка сейсмографа отклоняется на 1 мкм. Таким образом, энергия землетрясения определяется как десятичный логарифм отноше­ния амплитуды сейсмических воли, измеренных на каком-либо расстоянии от эпи­центра, к эталону.

Изменение этого соотношения на 10 единиц соответствует изменению значения по шкале на 1 балл (увеличение ее на 1 означает десятикратное возрастание амп­литуды колебаний в почве и увеличение энергии землетрясения в 30 раз). Напри­мер, амплитуда землетрясения составляет 300 000, эталон равен 10. Энергия но шкале Рихтера (шкала Рихтера от 0 до 9) составит (300 000/10) = lg 30 000 = 4,48. Наблюдения, проведенные в период с 1900 по 1950 г. показали, что наивысший балл по этой шкале был зарегистрирован в Колумбии в 1906 г. – 8,6 балла.

Интенсивность энергии на поверхности. В ряде европейских государств наряду со шкалой Рихтера используется двенадца­ти балльная шкала МСК (названная так по первым буквам фамилий ее авторов: Медведев, Спонхевер, Карник), которая характеризует силу землетрясений в со­ответствии с его последствиями. Эта шкала используется с 1964 г.

В США используется модифицированная шкала Меркали, которая в целом сход­на со шкалой МСК.

Двенадцати балльная шкала имеет ряд преимуществ перед шкалой Рихтера, кото­рая характеризует лишь энергию землетрясения, но не учитывает его особеннос­тей. Например, если эпицентр землетрясения расположен глубоко под землей, то при его большой энергии разрушения даже вблизи эпицентра могут быть незначи­тельными, и наоборот, если эпицентр расположен близко к поверхности, то при средней энергии землетрясение может быть разрушительным.

Распространение

Распространение на земном шаре землетрясений носит крайне неравномерный характер (рис. 18.2.1). Одни места характеризуются высокой сейсмичностью, а другие –­ практически асейсмичны. Зоны концентрации эпицентров представляют собой протяженные пояса вокруг Тихого океана и в пределах Альпийско-Гималайского складчатого пояса. Гораздо более узкие и слабее выраженные пояса сейсмичности совпадают с осевыми зонами срединно-океанских хребтов. Короткие зоны сейсмичности известны и в пределах Восточной Африки и в южной части Северо-Американской платформы. Все остальные древние платформы и абиссальные котловины океанов – асейсмичны.

Закономерное распространение землетрясений хорошо объясняется в рамках современной тектоники литосферных плит. Наибольшее количество землетрясений связано с конвергентными и дивергентнымии границами литосферных плит и поясами их коллизии. Высоко сейсмичный пояс вокруг Тихого океана связан с погружением, субдукцией холодных и тяжелых океанских плит под более легкие, континентальные. Места перегиба океанических плит, маркируются глубоководными желобами, за которыми располагаются островные дуги типа Алеутской, Курильской, Японской и др. с активным современным вулканизмом и окраинные моря или только вулканические пояса, как, например, в Южной и Центральной Америках.

По мере углубления океанической плиты, там, где она пересекает маловязкую астеносферу, гипоцентров становится меньше и они располагаются внутри плиты. Таким образом, погружающаяся плита, испытывая сопротивление, подвергается воздействию напряжений, разрядка которых приводит к образованию землетрясений, многочисленные гипоцентры которых сливаются в единую наклонную зону, достигающую в редких случаях глубин в 700 км, т.е. границы верхней и нижней мантии. Впервые эту зону в 1935 г. описал японский сейсмолог Кию Вадати, а американский геофизик Хьуго Беньофф из Калифорнийского технологического института, создавший сводку по этим зонам в 1955 г., вошел в историю, т.к. с тех пор наклонные, уходящие под континенты самые мощные в мире скопления очагов землетрясений, называются «зонами Беньофа».

Глубина зон Беньофа сильно различается в разных местах. Под островами Тонга она заканчивается на глубинах почти в 700 км, в то время как под Западной Мексикой ее глубина не превышает 120-140 км. Внутреннее строение зон Беньофа достаточно сложное. Следует подчеркнуть, что например, под Японской островной дугой прослеживается как бы двойная сейсмофокальная зона, подразделенная участком слабой сейсмичности. Под­западной окраиной Южной Америки зона Беньофа имеет извилистые очертания в разрезе, то выполаживаясь, то погружаясь более круто (рис.18.2.2).

Рис. 18.2.1. Распределение эпицентров землетрясений на земном шаре

Рис. 18.2.2. Зоны Беньофа. Гипоцентры с 1954 по 1969 гг.: 1 – Алеутская дуга, 2 – Северо-Марианская дуга, 3 – Южная Идзу-Бонинская дуга, 4 – Северная Идзу-Бонинская дуга, 5 –Ново-Гебридская дуга, О – ось желоба, В – вулканы

В последнее время сейсмическая активность в пределах Камчатки, Курильской и Японской островных дуг значительно возросла. В 1991-93 гг. было 5-6 сильных землетрясений с М=6,5, в 1994- - 14, в 1995 – 20,­в 1996 – 12, причем многие землетрясения были очень сильными. Все они связаны с процессами неравномерной субдукции океанической плиты.

В субширотном коллизионном поясе, простирающемся от Гибралтара до Гималаев и далее, распределение гипоцентров носит неравномерный и сложный характер. Гипоцентры землетрясений в основном верхнекоровые, мелкофокусные, а более глубокие, в 100-200 км встречаются лишь спорадически. В целом же, сейсмичность коллизионного пояса хорошо отражает обстановку общего субмеридионального сжатия. Например, в Кавказском пересечении этого пояса, на распределение мелкофокусных землетрясений большое влияние оказывает перемещение к северу древней Аравийской плиты. Аравийский клин медленно, но постоянно, со скоростью 2.5 см/год давит на Альпийский пояс и он как бы «потрескивает», реагируя на возрастающие напряжения их разрядкой в виде землетрясений.

Очень протяженный узкий сейсмический пояс слабых и крайне мелкофокусных, до­10 км глубиной, землетрясений совпадает с осевой, рифтовой зоной срединно-­океанических хребтов. Частые, но слабые землетрясения происходят в обстановке непрерывного растяжения, что характерно для дивергентных границ литосферных плит. Такие же обстановки тектонического растяжения характеризуют и континентальные рифты. Следует отметить, что некоторое количество катастрофических землетрясений произошло в, казалось бы, совсем неподходящих для землетрясений местах. Например, Агадирское (Марокко), 1960 г.; Лиссабонское (Португалия), 1975 г.; Иеменское (юг Аравийского п-ва), 1982 г. и ряд других. Эти землетрясения связаны с активизацией разломных зон.

Наведенная сейсмичность. Техногенное воздействие человека на геологическую­ среду достигло такой силы, что стали возможными землетрясения, спровоцированные ­инженерной деятельностью человека. Понятие «наведенная сейсмичность» включает в­ себя как возбужденные, так и инициированные сейсмические явления.

Под возбужденной сейсмичностью понимается определенное воздействие на­ ограниченные участки земной коры, которое способно вызывать землетрясения. ­Инициированная сейсмичность подразумевает существование уже как бы «созревшего»­ сейсмического очага, воздействие на который играет роль «спускового крючка», ускоряя­ событие.

Если землетрясения возникают в результате наведенной сейсмичности, это­ означает, что верхняя часть земной коры находится в неустойчивом состоянии или, как­ говорят, в метастабильном, и достаточно некоторого воздействия на нее, чтобы вызвать ­разрядку накопившихся напряжений, т.е. землетрясение.

В качестве техногенных причин выступают такие, которые создают избыточную ­нагрузку или, наоборот, недостаток давления. В качестве первых особенно характерны­ крупные водохранилища. Первое такое землетрясение с М=6,1 произошло в США в 1936­г. в районе плотины Гувер, где раньше землетрясения не были зафиксированы. В­ Калифорнии в 1975 г. произошло землетрясение силой около 7 баллов, после того, как­ была построена высокая (235 м) плотина и создано большое водохранилище вблизи­ города Оровилл. В 1967 г. в районе плотины Койна в Индии, через 4 года после создания ­водохранилища произошло разрушительное землетрясение с М=6,3. В середине 60-х­годов довольно сильное землетрясение (М=6,2) имели место вблизи плотины Крамаста в­ Греции.

Чем больше водохранилище, тем выше вероятность возбужденного землетрясения.­ Отмечается, что в подобных землетрясениях наблюдается значительное число форшоков и ­афтершоков (Сейсмические опасности, 2000). Кроме массы воды, как избыточного ­нагружения земной коры, важную роль играет снижение прочностных свойств горных ­пород ввиду проникновения по трещинам воды.

Добыча нефти и газа, откачка воды из земных недр, приводит к изменению­ пластового давления воды, что, в свою очередь, влияет на перераспределение напряжений,­ оживлению подвижек по разломам, возникновению новых трещин. Как правило,­ землетрясения, вызванные этими явлениями невелики по своей силе. Однако, очень­ сильные землетрясения с М=7,0 и 7,3 произошли в 1976 и 1984 гг. в Узбекистане, в районе­ гигантского месторождения газа в Газли. Раньше в этой местности прогнозировались­ лишь слабые сейсмогенные подвижки. После начала эксплуатации в 1962 г. до 1976 г.­ было откачано 300 млрд. м3 газа и пластовое давление стало неравномерно изменяться.­ Наблюдалась форшоковая активность. Главные толчки произошли в тех зонах, где изменение гидродинамических условий было сильнее всего. Влияние добычи нефти на ­активизацию сейсмических событий имело место на севере Сахалина; в Западной­ Туркмении (Кумдагское землетрясение 1983 г. с М=6,0) и другие.

Возбужденные землетрясения могут происходить также в результате закачки­ внутрь пластов каких-либо жидких промышленных отходов, как это произошло в районе­. Денвер в 1962 г. с М>5,0, когда на глубине около 5 км резко возросло пластовое ­давление. Сейсмический отклик находят и подземные ядерные взрывы, интенсивно­ проводившиеся в недавнем времени.

Существуют сейсмические области (зоны), где землетрясения часты и отличаются большой силой, и асейсмические, где они слабы и происходят редко. Сейсмические районы расположены в зоне геосинклиналей – «активных швов Земли». Это те участки земной коры и мантии, где наиболее активно проявляются тектонические процессы. Свыше 99 % всей сейсмической энергии выделяется в пограничных зонах между основными литосферными плитами. Тектонические землетрясения происходят в зонах сжатия и растяжения литосферных плит.

Зонами сжатия являются побережье Тихого океана, где или океаническая кора подминается под континентальную (Камчатка), или океаническая под океаническую (Индонезия), и Альпийско-Гималайский пояс, где континентальная кора подминается под континентальную.

Зонами растяжения являются рифтовые зоны – срединно-океанические рифты и рифты на суше – районы Байкала и Кении (Восточная Африка).

В Тихоокеанском поясе выделяется около 80 % сейсмической энергии, в Альпийско-Гималайском – около 15 %, в мировой рифтовой зоне – около 5 %.

Существует ряд районов, где землетрясения происходят довольно часто. К ним относятся Восточная Африка, Индийский океан и в Северной Америке долина р. Св. Лаврентия и северо-восток США. Иногда в районах, которые принято считать неактивными, происходят сильные землетрясения, как, например, в Чарлстоне (шт. Южная Каролина) в 1886 г.