Мая 1995 года мощный подземный удар сравнял с землей небольшой город нефтегорск на острове сахалин. Это землетрясение — одно из самых разрушительных в России в этом веке.

Силы глубинной энергии приводят к подвижкам больших участков земной коры, в результате могут подниматься и опускаться материки, наступать или отступать моря.

К числу наиболее грозных проявлений внутренней силы Земли относятся землетрясения и извержения вулканов. В настоящее время действует около 600 вулканов. Районы землетрясений и проявления вулканизма находятся в основном по обоим побережьям Тихого океана, а также в поясе от Средиземноморья до Гималаев. На Тихоокеанский пояс приходится 80—90% всех землетрясений.

Землетрясения — это подземные удары и колебания земной поверхности, вызванные в основном тектоническими движениями в земной коре или верхней части мантии Земли и когда практически мгновенно происходит смещение больших участков литосферы относительно друг друга. Подземные толчки и колебания земной поверхности передаются на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Таблица 3.

Ежегодно сейсмографы фиксируют несколько сотен тысяч землетрясений. Люди ощущают лишь около 10 тыс. землетрясений, из них примерно 100 бывают разрушительными.

Существует часть земного шара, которую можно считать свободной от землетрясений, — это Антарктида. Можно сказать, что это своего рода сейсмическая загадка, так как в Антарктиде есть и молодые горы, и действующие вулканы.

По подсчётам учёных, все происшедшие только в нашем столетии землетрясения унесли более 1 млн жизней. А за всю историю человечества от землетрясения погибло порядка 75 млн человек.

В таблице 3 приведены данные о крупнейших (по количеству жертв) землетрясениях XX века.

4.2. Причины возникновения землетрясений и их классификация

В недрах земли постоянно происходят сложные процессы накопления энергии, высвобождение которой и вызывает сейсмический толчок. Момент высвобождения этой энергии, которую принято называть энергией тектонических процессов, связывают с движением плит, на которые разбита земная кора. На границах между плитами могут происходить три явления: в одних случаях плиты раздвигаются, в других — сдвигаются или скользят одна относительно другой.

В месте столкновения двух плит происходит деформация земной поверхности с выделением накопленной энергии. Землетрясения подобного типа называются тектоническими. Иногда случаются землетрясения во внутренних частях плит — так называемые внутриплитовые землетрясения. Они возникают из-за развития деформации (накопления энергии) в плитах, вызванной давлением на их краях.

Основными плитами земной коры являются Американская, Антарктическая, Африканская, Евразийская, Индийская и Тихоокеанская. Всего насчитывается около 20 плит, на которых расположены целые страны, континенты, моря и океаны. Зоны стыков этих плит известны. Именно там расположены области наиболее активных сейсмических явлений.

Землетрясения возникают и в результате вулканической деятельности. В местах, где раздвигаются плиты, за счет тепловой конвекции возникают восходящие потоки, извергающие лаву. Данный процесс сопровождается выделением энергии и порождает вулканические землетрясения.

По сравнению с тектоническими и внутриплитовыми землетрясениями сейсмические толчки, вызванные вулканической деятельностью, гораздо слабее, так как большая часть энергии разряжается в атмосферу, и, кроме того, слабые вулканические породы разрушаются раньше, чем в них успевают накопиться значительные запасы энергии.

Ещё одну категорию образуют обвальные землетрясения, когда обрушение кровли шахты или подземных пустот вызывают образование упругих волн. К обвальным землетрясениям относятся и землетрясения, возникающие при развитии крупных оползней.

Землетрясения могут также вызываться и техногенной деятельностью человека (взрывы, артиллерийская стрельба, искусственное обрушение горных пород, движение тяжелого автотранспорта). Известно, что в некоторых районах мира землетрясения возникают в результате заполнения больших водохранилищ или закачки воды в скважины. Землетрясения в этом случае, как правило, слабые и происходят в непосредственной близости от скважины или водохранилища. Наиболее вероятной причиной этих землетрясений является возрастание порогового давления в породах, вызванного нагнетанием воды.

Наиболее сильны и опасны тектонические и внутриплитовыс землетрясения. Эти наиболее сильные землетрясения часто влекут за собой повторные толчки.

Землетрясения возникают в определенных зонах. Зона землетрясений, окружающая Тихий океан, называется Тихоокеанским поясом; здесь происходит около 90% всех землетрясений земного шара. Другой район — это Альпийский пояс, протянувшийся от Средиземноморья на восток через Турцию, Иран и северную Индию, где происходит около 5—6% всех землетрясений. Остальные 4—5% землетрясений случаются вдоль срединно-океанических хребтов или внутри плит.

Для обнаружения и регистрации сейсмических волн используются специальные приборы — сейсмографы.

Некоторые факты

Первый сейсмограф появился в Китае в 132 году. Знаменитый китайский ученый Чжан Хэн создал его в Сиане во времена династии Хань. В большом сосуде (диаметром 180 см) он поместил маятник, который мог качаться в восьми направлениях. Восемь драконов, каждый с шариком в пасти, были укреплены по краям сосуда. Когда толчок землетрясения заставлял маятник качнуться, шарик выпадал из пасти дракона и попадал в открытый рот сидящей внизу жабы. В этот момент прибор издавал звук, извещая наблюдателей, что произошло землетрясение. В зависимости от того, в рот какой из жаб попал шарик, можно было определить, в каком направлении оно произошло. Прибор работал так хорошо, что мог обнаруживать удаленные землетрясения, не ощущавшиеся самими наблюдателями.

Первый сейсмограф и...

 

Современный сейсмограф

Современные сейсмографы представляют собой сложные электронно-механические устройства. В них используется свойство инерции. Главная часть сейсмографа — инерционное тело — груз на пружине. Он подвешен к кронштейну, который жёстко закреплён в твёрдой горной породе и поэтому приходит в движение при землетрясении. Барабан с бумажной лентой также прикреплён к корпусу сейсмографа. Когда почва колеблется, груз маятника отстаёт от её движения. Сейсмические волны регистрируются пером на движущейся бумажной ленте. Запись сотрясений почвы называется сейсмограммой.

Ежедневно сейсмографы регистрируют на Земле более тысячи землетрясений. К счастью, многие из них настолько слабы, что не причиняют никакого вреда.

Записи с двух или большего количества сейсмографов помогают сейсмологам определить место, где произошло землетрясение, и измерить его силу.

4.3. Основные характеристики землетрясений

Рассмотрим основные показатели измерения силы землетрясений.

Магнитуда (условное число М) землетрясения является мерой общего количества энергии, излучаемой при сейсмическом толчке в виде упругих волн. Эта относительная энергетическая характеристика землетрясения была введена Рихтером.

Магнитуда землетрясения измеряется по максимальной амплитуде записи, полученной сейсмографом стандартного типа. Она является отражением максимальной амплитуды смещения частиц почвы.

Оценка интенсивности землетрясений производится по сейсмической шкале, которая бывает двух видов: для оценки энергии очагов землетрясений (магнитуд) и для оценки интенсивности проявления землетрясения на поверхности земли.

Энергия землетрясений оценивается в относительных единицах (от 1 до 9) по шкалам магнитуд (шкала Рихтера).

Для оценки интенсивности проявления землетрясения на поверхности земли применяется двенадцатибалльная международная сейсмическая шкала MSK-86 (шкала Меркалли).

Соотношение этих двух шкал и оценка воздействия землетрясений приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Шкала землетрясений

 

Как видно из таблицы, сильнейшие из зарегистрированных землетрясений имели магнитуду 8,9. Похоже, что Земля не в состоянии (в физическом смысле) породить землетрясение с магнитудой больше 9,0.

Очаг землетрясения, то есть точка под землей, которая является источником землетрясения, называется гипоцентром. Глубина очага (гипоцентр) может колебаться в различных сейсмических районах от 0 до 730 км.

Прямо над гипоцентром на поверхности земли находится эпицентр землетрясения, вокруг которого располагается область, испытывающая наибольшие колебания грунта.

Размеры очага землетрясения — от нескольких десятков метров до сотни километров. Располагаются очаги в основном в земной коре, а также в верхней мантии земли.

Сейсмическая область (зона) — территория, охватывающая области известных и ожидаемых очагов землетрясений и подверженная их воздействию.

Сейсмическое районирование — деление территории на районы разной сейсмической активности, оценка и составление карт потенциальной сейсмической опасности, которую необходимо учитывать при строительстве, принятии мер по предотвращению и снижению ущерба от землетрясений и подготовке к ликвидации их последствий. На картах выделяются зоны ожидаемых землетрясений с указанием в баллах предполагаемой интенсивности, а также частоты повторения в определенное количество лет.

В нашей стране районы возможных 9-балльных землетрясений находятся в Прибайкалье, на Камчатке и Курильских островах, 8-балльных — в Южной Сибири и на Кавказе.

Интенсивность землетрясения на поверхности земли зависит от магнитуды и глубины очага. Чем больше магнитуда, тем сильнее землетрясение, чем глубже очаг — тем слабее.

Прогнозирование землетрясений — очень трудная задача. Известно более 240 инструментально зарегистрированных землетрясений. Среди них — изменения в поведении животных^[2]. Незадолго до землетрясения 1835 года на побережье Чили все чайки устремились вглубь^[3] материка, а собаки покинули город Такауана. Перед началом землетрясения змеи выползают из своих нор, а крысы покидают здания.

К сожалению, человек не в силах предотвратить землетрясение.

Последствия землетрясений

Последствия землетрясений чрезвычайно опасны. Если к первичным факторам поражения при землетрясениях практически можно отнести только резкие толчки и колебания земной поверхности, то вторичные факторы очень разнообразны. Условно их можно разделить на природные и связанные с человеческой деятельностью.