Геологічно небезпечні явища ендогенного характеру

Геологічно небезпечні явища поділяються на геологічно небезпечні явища ендогенного та екзогенного походження.

До геологічно небезпечних явищ ендогенного походження відносять землетруси та вулкани.

Сейсмічна небезпека (С.Н.) є об‘єктивною характеристикою ділянки території, що описує рівень загрози виникнення на ній сильних землетрусів. Вона залежить від природних умов ділянки: відстані до епіцентру, параметрів максимальних землетрусів, здатних реалізуватися в цих зонах, їх повторюваності в часі, місцевих ґрунтових умов, рельєфу, наявності розломних тектонічних структур, спектрального складу коливань тощо.

Знання параметрів сейсмічної небезпеки необхідне для ефективної організації сейсмічного захисту усіма державними органами, суб‘єктами господарювання, власниками будинків і споруд.

Землетрус (рос. землетрясение, англ. earthquake, earth shock) – короткотривалі, раптові струси земної кори, викликані перемінним переміщенням мас гірських порід у надрах Землі, чому сприяє порушення розтяжності осередку гірських порід і виникнення сейсмічних хвиль.

Область підземного удару викликає пружні коливання (сейсмічні хвилі), що поширюються по землі у всіх напрямках. Область землі, з якої виходять хвилі землетрусу, називають центром, а розташовану на поверхні землі ділянку - епіцентром землетрусу.

Під час сильних землетрусів на поверхні Землі часто виникають щілини, скиди, зсуви, цунамі; часом землетруси спричинюють катастрофічні руйнування (наприклад, 1988 року у Вірменії).

Величина сейсмічної небезпеки вимірюється в балах шкали сейсмічної інтенсивності, в максимальних прискореннях прогнозованих коливань та у вигляді розрахункових акселерограм.

Оцінка дії землетрусу з 2-ї половини ХІХ ст. здійснюється за допомогою спеціальних сейсмічних шкал. Інтенсивність землетрусу вимірюється в балах за шкалою Ріхтера, а у останні роки у нашій країні та у ряді європейських держав використовують 12-бальну міжнародну шкалу МSК-64. Найбільш поширена з них - 12-бальна шкала, варіанти якої прийняті в Європі, США. В деяких країнах, зокрема Латинської Америки, прийнята 10-бальна шкала, в Японії - 7-бальна. В Європі використовують 12-бальну шкалу сейсмічної інтенсивності - EMS-98. В Японії користуються 7-бальною шкалою сейсмічної інтенсивності.

В Україні з 1964 року силу землетрусу визначають за 12-бальною шкалою MSK-64. Вона складена для будівель, що не мають сейсмостійких укріплень. Наведем сенсибіляційну та візуальну характеристику іх наслідків:

1 бал. Землетрус не відчувається. Визначають спеціальними приладами.

2 бали. Поштовхи відчувають свійські тварини – стають дратівливими, боязкими.

3 бали. Відчувається всередині приміщень, наче коливання від транспорту.

4 бали. Чутний скрип підлоги, дзвін посуду, тремтіння меблів.

5 балів. Ляскають двері, тріскаються шибки, зупиняється настінний годинник.

6 балів. Гойдаються важкі меблі, б’ється посуд, падають із полиць книги, інколи тріскається штукатурка.

7 балів. Руйнуються погано зведені та старі будинки. У міцних будівлях з’являються невеликі тріщини, обсипається штукатурка. У річках та озерах мутніє вода. Можливі зсуви й осипання ґрунту.

8 балів. Дерева сильно розгойдуються, гілля ламається. Руйнуються чимало міцних споруд.

9 балів. З’являються розколини в ґрунті.

10 балів. Землетрус руйнує навіть міцні будівлі. Розриваються водопроводні та каналізаційні труби. Із річок та озер виплескується вода.

11 балів. Руйнуються дороги, мости. Утворюються широкі тріщини зі зрушеннями.

12 балів. Руйнуються всі споруди. Окремі предмети підкидаються при поштовхах. Змінюються русла річок, утворюються водоспади. На поверхні ґрунту з’являються земляні хвилі. Міняється рельєф у великих масштабах на значних площах.

Шкала Ріхтера (точніше називана "локальна шкала M_L") використовується для оцінки порядкової величини землетрусу. Це логарифмічна шкала з основою 10, значення на котрій отримуються шляхом обчислення логарифму комбінованої горизонтальної амплітуди найбільшого зміщення від нуля показаного сейсмографом. Ослаблення амплітуди з відстанню між епіцентром землетрусу та сейсмографом коректують шляхом віднімання логарифму прогнозованої амплітуди землетрусу порядку 0 на такій відстані.

Події порядку понад 4-5 є достатньо сильними, щоб їх можна було зареєструвати сейсмографами будь-де в світі.

В таблиці 3.5 представлений опис типових ефектів землетрусів різного порядку поблизу епіцентру. Інформація подана в таблиці повинна використовуватись із значною засторогою, оскільки інтенсивність, а отже і еффект на поверхні, залежать не лише від порядку, але також від відстані від епіцентру та геологічних умов.

 

Таблиця 3.5

Опис типових ефектів землетрусів

 

Опис	Значення за шкалою Ріхтера	Наслідки землетрусу	Частота
Мікро	<2.0	Мікроземлетруси, що не відчуваються.	~8,000 в день
Дуже слабкі	2.0-2.9	Як правило не відчуваються, але реєструються.	~1,000 на день
Слабкі	3.0-3.9	Часто відчуваються, дуже рідко завдають шкоди.	~49,000 щороку
Легкі	4.0-4.9	Відчутне тремтіння речей всередині будинків, значна шкода малоймовірна.	~6,200 щороку
Помірні	5.0-5.9	Може завдати значної шкоди старим та погано сконструйо-ваним будівлям на незначній території. Щонайбільше, не-значні пошкодження добре спроектованим будівлям.	800 на рік
Сильні	6.0-6.9	Може спричинити руйнацію на території до 150 км довжиною /шириною в населених регіонах.	120 на рік

Продовження таблиці 3.5

Дуже сильні	7.0-7.9	Значна руйнація на значній території.	18 на рік
Великі	8.0-8.9	Серйозна руйнація на територіях довжиною/ шириною в сотні кілометрів.	1 на рік
Рідкісно великі	9.0 чи більше		1 на 20 років

 

Найбільший зареєстрований землетрус це Великий Чилійський Землетрус, що відбувся 22 травня 1960 що мав порядкову величину (M_W) 9.5 (Чилі 1960). Епіцентри землетрусів за період 1963-1998рр. показані на рис.3.9.

 

Рис. 3.9. Епіцентри землетрусів у світі за період 1963-1998

 

Інтенсивність землетрусу зменшується до периферії зони катастрофи. Осередки землетрусів знаходяться на глибині 30-60 км, а інколи на глибині до 700 км. Залежно від причин і місця виникнення землетруси поділяються на тектонічні, вулканічні, обвальні й моретруси.

Серед усіх стихійних лих, за даними ЮНЕСКО, землетруси займають перше місце в світі за заподіяною економічною шкодою.

Найсильніші землетруси світу представлені в таблиці 3.6

 

Таблиця 3.6.

Найсильніші землетруси світу 20- 21 століття

Місце	Дата землетрусу	Сила землетрусу
1.Чилі	22 травня 1960	9,5
2.Протока Принца Вільяма, Аляска,США	28 березня 1964	9,2
3.Біля західних берегів Півд. Суматри	26 грудня 2004	9,1
4.Камчатка	4 листопада 1952	9,0
5.Біля узбережжя Еквадору	31 січня 1906	8,8
6.Рет острови, Аляска, США	13 жовтня 1963	8,7
7.Південна Суматра, Індонезія	28 березня 2005	8,6
8.Андреанові острови, Аляска, США	4 лютого 1965	8,6
9.Ассам, Тибет	15 серпня 1950	8,6
10.Курильські острови	13 жовтня 1963	8,5
11.Банда море, Індонезія	1 лютого 1938	8,5
12.Камчатка	03 лютого 1923	8,5

Сейсмічність території України. Сейсмічноактивні зони оточують Україну на південному заході і півдні: Закарпатська Вранча, Кримсько-Чорноморська та Південно-Азовська (рис.3.10- 3.12). На карті епіцентрів представлені вогнища землетрусів зони Вранча, починаючи з XI століття, з магнітудами вищими від 3.5. Надійно встановлені ізосейсти найсильніших землетрусів зони Вранча за останні два сторіччя. Для побудови ізосейст використано опубліковані матеріали, а для землетрусів 1977-1990 років - дані авторів.

Рис. 3.10. Сейсмічність території України

Рис.3.11. Карта епіцентрів землетрусів зареєстрованих в Карпатському регіоні у 2008 році

 

Рис.3.12. Карта схема землетрусів Кримсько-Чорноморського регіону (2008р.)

 

Сейсмічність в Україні проявляється в західних, південно-західних та в південих районах, де виділяються два основні сейсмічні регіони: Карпатський і Кримсько-Чорноморський.

Сейсмічність Карпатського регіону визначається у земелетрусах з вогнищами у Закарпатті, Карпатах, Прикарпатті, а також на прилеглих територіях сусідніх країн: Польщі, Словаччини, Угорщини і Румунії. Найбільш сейсмоактивним є Закарпаття.

На території західних областей України (за період з XVII століття до нашого часу) землетруси характеризуються в основному глибинами вогнищ (h) 2-10 км і манітудами (М)<5.5. Внаслідок малої глибини ці землетруси викликають локальні коливання на поверхні грунту з інтенсивністю до 7-7.5 балів. Такі коливання відчуваються на Закарпатті від глибших (h=35 км) і більших за величиною (М=6.8) землетрусів, вогнища яких розташовані в Румунії (Пішкольц) на відстані близько 60 км від кордону України. У Передкарпатті найбільший землетрус з достовірно описаних мав місце у 1875 році в районі м. Великі Мости (Львівська область). Він характеризувався магнітудою М=5.3, з глибиною вогнища h=19 км і відчувався в епіцентріальній зоні з інтенсивністю 6 балів.

На значну частину території України впливають підкоркові землетруси із зони Вранча в Румунії (район зчленування Східних і Південих Карпат). Вогнища землетрусів, здатних спричинити мікросейсмічні прояви на території України, розташовані в мантії на глибинах від 80 до 190 км. максимальні магнітуди землетрусів з цієї зони досягли 7.6. Завдяки великив глибинам і магнітудам землетруси зони Вранча проявляються на величезній території: від Греції на півдні- до Фінляндії на півночі.

Сейсмічність Кримсько-Чорноморського регіону визначається епіцентрами землетрусів, розташованих в акваторії Чорного моря, поблизу Південного берега Криму, які характеризуються найвищими на території України показниками - магнітудами до 6.8. На карті епіцентрів землетруси Криму представлені з магнітудами, вищими за 2.0, за період спостережень з I віку до н. е. до нинішнього часу. У рівнинній частині Криму і Азовському морі показані вогнища землетрусів з магнітудами, вищими за 1.0.

Окремим сейсмічним районом можна вважати область дельти Дунаю. Тут в історичні часи відбувалися землетруси з максимальною магнітудою близько 7, що разом із землетрусами зони Вранча становлять серйозну небезпеку для території Одеської області.

У центральній частині території України, зокрема в межах Українського щита, за останні століття достовірно зафіксовано лише декілька землетрусів з малою глибиною вогнищ (5-10 км) та невисокими магнітудами (М = 3.5-4.0). Ці землетруси мали локальний характер сейсмічного впливу. Найсильнішим у східній частині України вважається землетрус 1913 року поблизу м. Куп'янська (магнітуда 3.5, локальні коливання інтенсивністю до 5-6 балів). В західних областях України, поблизу смт. Микулинці в Тернопільській області 3 січня 2002 року відбувся землетрус з магнітудою 4, який в епіцентрі мав інтенсивність 6 балів з 7-ми бальними ефектами на ослаблених ґрунтах. До цього вказана територія вважалася «5-ти бальною».

В Україні створено національну мережу сейсмічних спостережень до складу якої входить 18 сейсмічних та 14 комплексних геофізичних станцій.. Найстарішою є сейсмічна станція "Львів", яку засновано у 1899 році. Цифрова сейсмічна станція "Київ" організована у 1994 році і входить до складу Глобальної сейсмічної мережі. Нині при Інституті геофізики ім. С. Субботіна НАН України функціонує система з 36 сейсмічних станцій. Станція "Київ-IRIS" експлуатується спільно з Альбукеркською обсерваторією (США). У 2008 р. створено ще чотири нові сейсмічні станції: "Пилиповичі", "Десна", "Одеса" і "Полтава". У той же час у Швейцарії діє 200 сейсмічних станцій.

Таким чином, значні сейсмічні процеси мають місце на заході країни, зокрема в Закарпатті, де неодноразово були землетруси інтенсивністю 6-7 балів (табл.3.7). Епіцентри цих землетрусів знаходилися в районах Сваляви, Довгого, Тересви, Мукачева, Ужгорода. Землетрус, який відбувся 15 жовтня 1834 р. (до 7 балів), охопив значну територію Закарпаття (приб­лизно від Сваляви до Рахова). У центральній частині західних областей України землетруси інтенсивністю до 6 балів в епіцентрах були зафіксовані в Кам'янці-Бузькій та Заліщиках. У межах Чернівецької об­ласті зафіксовано один землетрус інтенсивністю 5 балів. На Закарпаття впливають сильні землетруси з епіцентрами в Трансільванії. Однак тут є досить сильні локальні місцеві епіцентри землетрусів.

Таблиця 3.7