Техногенные землетрясения. Смотреть что такое "Землетрясение" в других словарях

Земная твердь во все времена была символом безопасности. И сегодня человек, который боится полетов на самолете, чувствует себя защищенным, только ощутив под ногами ровную поверхность. Страшнее всего поэтому становится, когда в буквальном смысле почва уходит из-под ног. Землетрясения, даже самые слабые, настолько сильно подрывают чувство безопасности, что многие последствия связаны не с разрушениями, а с паникой и имеют психологический, а не физический характер. Кроме того, это одна из тех катастроф, предотвратить которые человечество не в силах, а потому множество ученых исследуют причины возникновения землетрясений, разрабатывают методы фиксации толчков, прогнозирования и предупреждения. Уже накопленный человечеством объем знаний по этому вопросу позволяет свести к минимуму потери в некоторых случаях. В то же время примеры землетрясений последних лет явно свидетельствуют о том, что еще очень многое предстоит узнать и сделать.

Суть явления

В основе каждого землетрясения лежит сейсмическая волна, приводящая в Она возникает в результате мощных процессов различной глубины. Довольно незначительные землетрясения происходят из-за дрейфа на поверхности, часто вдоль разломов. Более глубокие по своему расположению причины возникновения землетрясений чаще имеют разрушительные последствия. Они протекают в зонах вдоль краев смещающихся плит, которые погружаются в мантию. Происходящие здесь процессы приводят к наиболее заметным последствиям.

Землетрясения случаются каждый день, однако большую их часть люди не замечают. Они лишь фиксируются специальными приборами. При этом наибольшая сила толчков и максимальные разрушения приходятся на зону эпицентра, места над очагом, породившим сейсмические волны.

Шкалы

Сегодня существует несколько способов, позволящих определить силу явления. В их основе лежат такие понятия, как интенсивность землетрясения, его энергетический класс и магнитуда. Последняя из названных представляет собой величину, которая характеризует количество энергии, выделившейся в виде сейсмических волн. Такой способ измерения силы явления был предложен в 1935 году Рихтером и поэтому в народе называется шкалой Рихтера. Она используется и сегодня, однако в ней, вопреки расхожему мнению, каждому землетрясению приписываются не баллы, а определенная величина магнитуды.

Баллы землетрясений, которые всегда приводятся в описании последствий, имеют отношение к другой шкале. В ее основе лежит изменение амплитуды волны, или величины колебаний в эпицентре. Значения этой шкалы также описывают интенсивность землетрясений:

• 1-2 балла: достаточно слабые толчки, регистрируются только приборами;
• 3-4 балла: ощутимо в высотных здания, часто заметно по раскачиванию люстры и смещению небольших предметов, человек может почувствовать головокружение;
• 5-7 баллов: толчки можно ощутить уже на земле, возможно появление трещин на стенах зданий, осыпание штукатурки;
• 8 баллов: мощные толчки приводят к появлению глубоких трещин в земле, заметным повреждениям зданий;
• 9 баллов: разрушаются стены домов, часто подземные сооружения;
• 10-11 баллов: такое землетрясение приводит к обвалам и оползням, обрушению зданий и мостов;
• 12 баллов: приводит к самым катастрофическим последствиям, вплоть до сильного изменения ландшафта и даже направления движения воды в реках.

Баллы землетрясений, которые приводятся в различных источниках, определяются именно по этой шкале.

Классификация

Возможность предсказывать любую катастрофу связана с четким пониманием того, что ее вызывает. Основные причины возникновения землетрясений можно поделить на две большие группы: природные и искусственные. Первые связаны с изменениями в недрах, а также с влиянием некоторых космических процессов, вторые вызваны деятельностью человека. Классификация землетрясений основана на причине, вызвавшей его. Среди природных выделяют тектонические, обвальные, вулканические и прочие. Остановимся на них подробнее.

Тектонические землетрясения

Кора нашей планеты постоянно находится в движении. Именно оно лежит в основе большинства землетрясений. Тектонические плиты, составляющие кору, перемещаются друг относительно друга, сталкиваются, расходятся и сходятся. В местах разломов, где проходят границы плит и возникает сила сжатия либо натяжения, накапливается тектоническое напряжение. Нарастая, оно, рано или поздно, приводит к разрушению и смещению горных пород, в результате чего и рождаются сейсмические волны.

Вертикальные подвижки приводят к образованию провалов или же поднятию пород. Причем смещение плит может быть незначительным и составлять всего несколько сантиметров, однако количества высвобождаемой при этом энергии достаточно для серьезных разрушений на поверхности. Следы таких процессов на земле очень заметны. Это могут быть, например, смещения одной части поля относительно другой, глубокие трещины и провалы.

Под толщей вод

Причины возникновения землетрясений на дне океана те же, что и на суше — подвижки литосферных плит. Несколько отличаются их последствия для людей. Очень часто смещение океанических плит вызывает цунами. Зародившись над эпицентром, волна постепенно набирает высоту и у берега часто достигает десяти метров, а иногда и пятидесяти.

По статистике, свыше 80 % цунами обрушиваются на берега Тихого океана. Сегодня существует множество служб в сейсмоопасных зонах, трудящихся над прогнозированием возникновения и распространения разрушительных волн и оповещающих население об опасности. Однако человек по-прежнему мало защищен от подобных стихийных бедствий. Примеры землетрясений и цунами начала нашего века - лишнее тому подтверждение.

Вулканы

Когда речь заходит о землетрясениях, поневоле в голове возникают и виденные когда-то изображения извержения раскаленной магмы. И это неудивительно: два природных явления связаны между собой. Причиной землетрясения может стать вулканическая деятельность. Содержимое огненных гор оказывает давление на поверхность земли. В течение иногда достаточно длительного периода подготовки к извержению происходят периодические взрывы газа и пара, которые порождают сейсмические волны. Давлением на поверхность создается так называемый вулканический тремор (дрожание). Он представляет собой серию мелких сотрясений почвы.

Причиной землетрясений являются процессы, протекающие в недрах как действующих вулканов, так и потухших. В последнем случае они являются признаком того, что замершая огненная гора еще может проснуться. Исследователи вулканической деятельности часто используют микроземлетрясения для прогнозирования извержения.

Во многих случаях бывает трудно однозначно отнести землетрясение к тектонической или вулканической группе. Признаками последней считается расположение эпицентра в непосредственной близости от вулкана и относительно небольшая магнитуда.

Обвалы

Причиной землетрясения может послужить и обрушение горных пород. в горах возникают вследствие как разнообразных процессов в недрах и природных явлений, так и человеческой деятельности. Обрушиваться и порождать сейсмические волны могут пустоты и пещеры в земле. Обвалу горных пород способствует недостаточное отведение воды, которая разрушает, казалось бы, твердые структуры. Причиной обвала может стать и тектоническое землетрясение. Обрушение внушительной массы при этом вызывает незначительную сейсмическую активность.

Для подобных землетрясений характерна небольшая сила. Как правило, объема обрушившейся породы недостаточно, чтобы вызвать значительные колебания. Тем не менее иногда землетрясения такого типа приводят к заметным разрушениям.

Классификация по глубине возникновения

Основные причины возникновения землетрясений связаны, как уже говорилось, с различными процессами в недрах планеты. Один из вариантов классификации подобных явлений основывается на глубине их зарождения. Землетрясения разделяют на три типа:

• Поверхностные - очаг располагается на глубине не более 100 км, к этому типу относится примерно 51 % землетрясений.
• Промежуточные - глубина варьируется в диапазоне от 100 до 300 км, на этом отрезке располагаются очаги 36 % землетрясений.
• Глубокофокусные - ниже 300 км, на долю этого типа приходится около 13 % подобных катастроф.

Наиболее значительное морское землетрясение третьего вида произошло в Индонезии в 1996 году. Его очаг располагался на глубине свыше 600 км. Это событие позволило ученым «просветить» недра планеты на значительную глубину. С целью исследования структуры недр используются практически все глубокофокусные землетрясения, неопасные для человека. Многие данные о строении Земли были получены в результате изучения так называемой зоны Вадати-Беньофа, которую можно представить в виде кривой наклонной линии, обозначающей место захода одной тектонической плиты под другую.

Антропогенный фактор

Природа землетрясений со времени начала развития технических знаний человечества несколько изменилась. Кроме естественных причин, вызывающих подземные толчки и сейсмические волны, появились и искусственные. Человек, осваивая природу и ее ресурсы, а также наращивая техническую мощь, своей деятельностью может спровоцировать стихийное бедствие. Причины возникновения землетрясений — это подземные взрывы, создание крупных водохранилищ, добыча большого объема нефти и газа, следствием чего становятся пустоты под землей.

Одна из достаточно серьезных проблем в этом плане — землетрясения, возникающие из-за создания и заполнения водохранилищ. Огромные по объему и массе толщи воды оказывают давление на недра и приводят к изменению гидростатического равновесия в породах. При этом чем выше созданная плотина, тем больше вероятность появления так называемой наведенной сейсмической активности.

В местах, где происходят землетрясения по естественным причинам, часто деятельность человека наслаивается на тектонические процессы и провоцирует возникновение стихийных бедствий. Подобные данные накладывают определенную ответственность на компании, занимающиеся разработкой нефтяных и газовых месторождений.

Последствия

Сильные землетрясения приводят к большим разрушениям на обширных территориях. Катастрофичность последствий уменьшается по мере удаления от эпицентра. Наиболее опасные результаты разрушений — это различные Обрушение или деформация производств, связанных с опасными химическими веществами, приводит к их выбросу в окружающую среду. То же можно сказать и о могильниках и местах захоронения ядерных отходов. Сейсмическая активность способна стать причиной заражения огромных территорий.

Помимо многочисленных разрушений в городах, землетрясения имеют последствия и иного характера. Сейсмические волны, как уже отмечалось, могут вызывать обвалы, сели, наводнения и цунами. Зоны землетрясений после стихийного бедствия часто меняются до неузнаваемости. Глубокие трещины и провалы, смыв грунта — эти и другие «преображения» ландшафта приводят к значительным экологическим изменениям. Они могут привести к гибели флоры и фауны местности. Этому способствуют различные газы и соединения металлов, поступающие из глубоких разломов, и просто уничтожение целых участков зоны обитания.

Сильные и слабые

Наиболее внушительные разрушения остаются после мегалоземлетрясений. Их характеризует магнитуда свыше 8,5. Такие бедствия, к счастью, крайне редки. В результате подобных землетрясений в далеком прошлом образовывались некоторые озера и русла рек. Живописный пример «деятельности» стихийного бедствия — озеро Гек-Голь в Азербайджане.

Слабые землетрясения — скрытая угроза. О вероятности их возникновения на местности, как правило, узнать очень трудно, тогда как более внушительные по магнитуде явления всегда оставляют опознавательные знаки. Поэтому под угрозой находятся все производственные и жилые объекты вблизи сейсмически активных зон. К таким строениям относятся, например, многие АЭС и электростанции США, а также места захоронения радиоактивных и ядовитых отходов.

Районы землетрясений

С особенностями причин возникновения стихийного бедствия связано и неравномерное распределение сейсмически опасных зон на карте мира. В Тихом океане расположен сейсмический пояс, с которым, так или иначе, связана внушительная часть землетрясений. Он включает Индонезию, западное побережье Центральной и Южной Америки, Японию, Исландию, Камчатку, Гавайи, Филиппины, Курилы и Аляску. Второй по степени активности пояс — Евроазиатский: Пиренеи, Кавказ, Тибет, Апеннины, Гималаи, Алтай, Памир и Балканы.

Карта землетрясений полна и других зон потенциальной опасности. Все они связаны с местами тектонической активности, где велика вероятность столкновения литосферных плит, либо с вулканами.

Карта землетрясений России также полна достаточного количества потенциальных и действующих очагов. Наиболее опасные зоны в этом смысле — это Камчатка, Восточная Сибирь, Кавказ, Алтай, Сахалин и Курильские острова. Самое разрушительное по своим последствиям землетрясение последних лет в нашей стране произошло на острове Сахалин в 1995 году. Тогда интенсивность стихийного бедствия составила без малого восемь баллов. Катастрофа привела к разрушению большой части Нефтегорска.

Огромная опасность стихийного бедствия и невозможность его предотвращения заставляет ученых всего мира подробно изучать землетрясения: причины возникновения и последствия, «опознавательные» знаки и возможности прогнозирования. Интересно, что технический прогресс, с одной стороны, помогает все точнее предсказывать грозные события, улавливать малейшие изменения во внутренних процессах Земли, а с другой — он же становится источником дополнительной опасности: к разломам поверхности добавляются аварии на ГЭС и АЭС, в местах добычи, ужасные по своим масштабам пожары на производстве. Само землетрясение — явление столь же неоднозначное, как и научный и технический прогресс: оно разрушительно и опасно, но свидетельствует о том, что планета живет. По мнению ученых, полное прекращение вулканической деятельности и землетрясений будет означать смерть планеты в геологическом плане. Завершится дифференциация недр, закончится топливо, разогревающее нутро Земли уже несколько миллионов лет. И пока непонятно, будет ли место людям на планете без землетрясений.

Техногенные землетрясения

Вулканические землетрясения

Курумы.

Курумы – крупные обломки глыбы прочных скальных пород, образующихся в результате выветривания на пологих склонах и у их подножия. Характерной особенностью курумов является медленное перемещение их вниз по склону.

Вулканические землетрясения - разновидность землетрясений, при которых землетрясение возникает в результате высокого напряжения в недрах вулкана. Причина таких землетрясений - лава, вулканический газ. Землетрясения этого типа слабы, но продолжаются долго, многократно - недели и месяцы. Тем не менее, опасности для людей этого вида землетрясение не представляет.

В последнее время появились сведения, что землетрясения могут вызываться деятельностью человека. Так, например, в районах затопления при строительстве крупных водохранилищ, усиливается тектоническая активность - увеличивается частота землетрясений и их магнитуда. Это связано с тем, что масса воды, накопленная в водохранилищах, своим весом увеличивает давление в горных породах, а просачивающаяся вода понижает предел прочности горных пород. Аналогичные явления происходят при выемке больших количеств породы из шахт, карьеров, при строительстве крупных городов из привозных материалов.
Обвальные землетрясения

Землетрясения также могут быть вызваны обвалами и большими оползнями. Такие землетрясения называются обвальными, они имеют локальный характер и имеют небольшую силу.

Землетрясение может быть вызвано и искусственно: например, взрывом большого количества взрывчатых веществ или же при ядерном взрыве. Такие землетрясения зависят от количества взорванного вещества. К примеру, при испытании КНДР ядерной бомбы в 2006 году произошло землетрясение умеренной силы, которое было зафиксировано во многих странах.

Количество санитарных (временных) и безвозвратных потерь зависит от:

ü сейсмической и геологической активности региона;

ü конструктивных особенностей застройки;

ü плотности населения и его половозрастного состава;

ü особенностей расселения жителей населенного пункта;

ü времени суток при возникновении землетрясения;

ü местонахождения граждан (в зданиях или вне их) в момент ударов.

В качестве примера можно сравнить результаты землетрясений в Никарагуа (Манагуа, 1972 г., 420 тыс. жителей) и в США (Сан-Фернандо, 1971 г., 7 млн жителей). Сила толчков составила соответственно 5,6 и 6,6 балла по шкале Рихтера, а продолжительность обоих землетрясений - порядка 10с. Но если в Манагуа погибло 6000 и было ранено 20 тыс. человек, то в Сан-Фернандо погибло 60, а было ранено 2450 человек. В Сан-Фернандо землетрясение произошло рано утром (когда на дорогах мало автомобилей), а здания города отвечали требованиям сейсмостойкости. В Манагуа землетрясение произошло на рассвете, постройки не отвечали требованиям сейсмостойкости, а территорию города пересекли 5 трещин, что вызвало разрушение 50 тыс. жилых домов (в Сан-Фернандо пострадало 915 жилых зданий).

При землетрясениях соотношение погибших и раненых в среднем составляет 1:3, а тяжело- и легкораненых примерно 1:10, причем до 70% раненых получают травмы мягких тканей; до 21% - переломы, до 37% - черепно-мозговые травмы, а также травмы позвоночника (до 12%), таза (до 8%), грудной клетки (до 12%). У многих пострадавших наблюдаются множественные травмы, синдром длительного сдавливания, ожоги, реактивные психозы и психоневрозы.

Чаще жертвами землетрясений становятся женщины и дети. Например:

1) Ашхабад (1948 г.), среди погибших - 47% женщин, 35% детей;

2) Ашкент (1966 г.), среди санитарных потерь женщин было на 25% больше, чем мужчин, а среди безвозвратных потерь преобладали дети в возрасте от года до 10 лет;

3) Токио (1923 г.), до 65% погибших женщин и детей имели ожоги.

Для оценки силы и характера землетрясения используют определенные параметры.

В 1935г. Профессор Калифорнийского технологического института Ч. Рихтер предложил оценивать энергию землетрясений магнитудой .

Шкала Рихтера – это сейсмическая шкала магнитуд, основанная на оценке энергии сейсмических волн, возникающих при землетрясениях.

Интенсивность - мера сотрясения грунта. Определяется степенью разрушения, степенью изменения земной поверхности и ощущениями людей. Измеряется по 12-балльной международной шкале МЗК-64.

КЕМЕРОВСКИЙ ОБЪЕДИНЕННЫЙ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ПО ГО И ЧС

МАТЕРИАЛ

для проведения занятий по программе дополнительной подготовки населения сейсмоопасных территорий Кемеровской области .

Кемерово. 2005г.

Предлагаемый материал рекомендуется в качестве пособия для проведения занятий по темам программы дополнительной подготовки учащихся образовательных учреждений сейсмоопасных территорий Кемеровской области к действиям при угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций, связанных с землетрясениями.

Материал подготовлен Кемеровским объединённым УМЦ по ГО и ЧС в соответствии с требованиями распоряжения администрации Кемеровской области от 01.01.2001 года.

ТЕМА №1 «ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ. ИХ ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА»

Вероятность того, что вам когда-нибудь придется испытать землетрясение, и в самом деле довольно велика. С большинством людей это случается несколько раз в течение их жизни, и для многих встреча с землетрясением оказывается достаточно серьезной. В среднем по Земле один человек из каждых 8000 погибает при землетрясении, и вдесятеро больше за свою жизнь так или иначе страдают от землетрясения.

Землетрясение – подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли и передающееся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

По причинам возникновения землетрясения делятся на природные и антропогенные . Землетрясения природного характера возникают в результате тектонических процессов в коре Земли, при извержении вулканов, сильных обвалах, оползнях, обрушении карстовых пустот, падении метеоритов, столкновении Земли с космическими объектами.

Землетрясения антропогенного характера возникают в результате деятельности человека и являются следствием взрывов большой мощности, обрушения подземных инженерных сооружений, продавливания верхнего слоя земной поверхности при сооружении искусственных водохранилищ с большим объемом содержания воды, возведения городов с высокой плотностью застройки многоэтажными зданиями.

Землетрясения бывают вулканические , провальные , или обвальные , глубокофокусные , связанные с ударами о Землю космических тел, наведенные землетрясения , тектонические.

Вулканические землетрясения являются следствием локального извержения лавы и взрывов газов. Они встречаются сравнительно редко, слабы по интенсивности и имеют ограниченную сферу влияния.

Провальные, или обвальные землетрясения вызываются обширными обвалами карстовых пустот внутри Земли, заброшенных рудников, выгоревших торфяников. При этом сейсмические волны имеют незначительную силу и распространяются на небольшие расстояния.

Глубокофокусные землетрясения происходят на очень больших глубинных под Землей (около 700 км). Причины их изучены мало. Они очень мощные, но из-за удаления очага от поверхности Земли на сотни километров не представляют собой большой опасности.

Землетрясения, связанные с ударами о Землю космических тел , являются результатом ударов о Землю или взрывов в околоземном пространстве метеоритов, астероидов , комет.

Наведенные землетрясения возникают в результате деятельности человека, например, при сооружении искусственных водохранилищ с большим запасом воды, строительстве многоэтажных зданий на ограниченной площади, добычи полезных ископаемых , создании подземных хранилищ, взрывах большой мощности.

Тектонические землетрясения.

Наиболее разрушительными и часто повторяющимися из перечисленных выше землетрясений, являются тектонические . Они – результат внезапного разрыва сплошного вещества Земли и смещения отдельных участков земной коры. Согласно теории земная кора состоит из 7 основных (больших) и 12 малых плит, расположенных относительно друг друга под разными углами и соединенных между собой участками меньшей прочности. Плиты находятся в постоянном движении, перемещаются под воздействием конвекционных течений, поднимающихся из высокотемпературных глубин. Таким образом, границы между плитами являются геологически активными зонами, называются сейсмическими швами . Одни плиты двигаются навстречу друг другу и иногда даже перекрываются, другие расходятся в стороны, третьи скользят вдоль границ противоположных направлениях. Каждый тип этих движений порождает определенный тип разломов, и все они вызывают тектонические землетрясения. Пока дрейф плит проходит беспрепятственно, землетрясения бывают слабыми. Но когда плиты надвигаются друг на друга и их движение тормозится, тогда горная порода, образующая громадные блоки, начинает деформироваться. В ней, как и в пружине, накапливается упругая энергия, тем большая, чем больший объем охвачен деформациями, пока не будет превзойдена прочность горной породы. Как только это происходит и порода начинает разрушаться, блоки получают возможность подвигаться скачками, а тектоническая энергия, накопленная в породе, освобождается в виде сейсмических волн – происходит сильное землетрясение.

Время от времени в мире случаются и землетрясения во внутренних частях плит – так называемое внутриплитовые землетрясения .

Область возникновения подземного удара в толще земной коры или верхней мантии, являющегося причиной землетрясения, называют очагом землетрясения . Он может находится на разной глубине: от нескольких до десятков, а порой и сотен километров. Наиболее опасными являются землетрясения с глубиной расположения очага 10 – 100 км.

Центр очага землетрясения называется гипоцентром , а его проекция на земной поверхности – эпицентром . Эпицентр и прилегающая к нему область называются плейстосейсмовой зоной . Она характеризуется наибольшим воздействием землетрясения и самыми большими разрушениями.

Сейсмические волны

Большая часть выделившейся при землетрясении упругой энергии расходуется на разламывание и дробление пород, на вертикальное и горизонтальное смещение примыкающих блоков земной коры и на образование тепла. Небольшая часть энергии излучается во всех направлениях в окружающее пространство в виде сейсмических волн, которые распространяются в теле Земли. Когда волны достигают земной поверхности, они порождают те колебания почвы, которые мы воспринимаем как землетрясение.

Существуют два основных типа сейсмических волн - объемные волны , распространяющиеся в объеме (или теле) Земли и подобные звуковым волнам, и поверхностные волны , идущие вдоль земной поверхности, подобно морским волнам.

Объемные волны образуются непосредственно при вспарывании пород. Они излучаются в окружающей среде во всех направлениях, ослабевая по мере удаления от источника. Когда сейсмические волны сталкиваются с резким изменением свойств вещества в Земле или достигают ее поверхности, они отражаются и преломляются, образуя объемные волны нескольких типов. Однако два основных типа объемных волн - это волны Р (от латинского primae - первые) и S (secondae - вторые).

Волны Р, бегущие быстрее волн S, приходят в точку наблюдения первыми и вызывают там первый толчок, сигнализирующий о том, что произошло землетрясения. Волны S обычно запаздывают на несколько секунд, вызывая следующий, обычно более резкий удар.

В волнах Р частицы среды движутся вперед и назад вдоль направления распространения волны, поэтому для этой волны произошло бы название «тяни-толкай». Когда частицы движутся вперед-назад, они по очереди то сжимают, то растягивают вещество, совсем как в подводной звуковой волне.

Волны S совсем иные, так как в них отдельные части вещества колеблются перпендикулярно направлению распространения волн; по этой причине волны S часто называют поперечными (поскольку волны S создают в веществе не сжатия, а сдвиговые напряжения, их называют также сдвиговыми волнами).

Движение, которое мы ощущаем в любой точке земной поверхности, является результатом наложения волн разных типов. Измерение этого движения – нелегкая задача, но именно такие измерения служат нам для определения магнитуды и других характеристик землетрясений.

Сейсмографы.

Приборы, которые записывают движение грунта при землетрясениях, называются сейсмографами . Записи сейсмографов, называемые сейсмограммами , используются для определения местоположения и магнитуды землетрясений.

Сейсмограмма показывает, как изменяется во времени смещение почвы. Пока нет землетрясения, на сейсмограмме чертится прямая линия, которую нарушают лишь небольшие подрагивания – отзвуки местных помех («шумы»). Та движущаяся составная часть сейсмографа, в которой непосредственно образуется сейсмограмма, называется сейсмометром . Обычно это маятник или груз, подвешенный на пружине. В сейсмометре установлен также механизм затухания, важный для точного воспроизведения движений. Движение сейсмографа преобразуется в сейсмограмму одним из следующих способов: перо оставляет чернильную линию на бумаге, надетый на вращающийся барабан; световой луч оставляет свой след на движущейся фотопленке; электромагнитная система генерирует ток, который с помощью электронного устройства записывается на магнитной ленте.

Движение грунта в любой точке происходит в трех измерениях. Это значит, что точка движется в пространстве, а не просто в плоскости или по прямой. Чтобы полностью записать такое движение, каждый сейсмограф должен состоять из трех сейсмометров, движущихся в трех взаимно перпендикулярных направлениях (двух горизонтальных и одном вертикальном) и позволяющих получать соответствующие сейсмограммы. По трем движениям во взаимно перпендикулярных направлениях сейсмологи могут построить истинные движения грунта в пространстве.

Определение координат очага землетрясения.

Волны P, S распространяются с разной скоростью и приходят с разных сторон, поэтому они регистрируются станцией в разное время. В различных скальных породах скорости волн Р равны 3-8 км/с км/ч), а волн S – 2-5 км/скм/ч). Точное время прихода каждой волны определяется по отметкам времени, имеющимся на сейсмограмме. По времени прихода волн Р и S, зная скорости распространения этих волн, можно рассчитать расстояние от места установки приборов до гипоцентра землетрясения. После того, как для нескольких станций определены расстояния до гипоцентра, можно определить координаты гипоцентра и эпицентра. И только после этого можно приступать к определению магнитуды землетрясения по Рихтеру.

Магнитуда Рихтера.

Магнитуда – это мера полной энергии сейсмических волн. Разработанная Ч. Рихтером количественная шкала для оценки энергии очага (или интенсивности в очаге) землетрясения по своей идее сродни той, которая используется астрономами для градуировки звезд по шкале звездных величин, основанной на сравнительной яркости звезд при наблюдении через телескоп. Рихтер определил магнитуду как число, пропорциональное десятичному логарифму амплитуды (выраженной в микрометрах) наиболее сильной волны, записанной стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра землетрясения.

Поскольку шкала магнитуд логарифмическая, увеличение магнитуды на единицу означает десятикратное возрастание амплитуды колебаний волне (или смещения грунта). Амплитуды сейсмических волн у землетрясения с магнитудой 6,0 в 10 раз больше, чем у землетрясения с магнитудой 5,0, в 100 раз больше, чем у землетрясения с магнитудой 4,0 и в 1000 раз больше, чем у землетрясения с магнитудой 3,0. Нулевая магнитуда не означает, что землетрясения нет; поскольку ноль – это логарифм единицы, такое землетрясение записывается стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км с амплитудой в 1 мкм. Землетрясение с магнитудой 0 и в самом деле очень слабое, совершенно неощутимое для людей, однако оно вполне может быть записано сейсмографом. Можно обнаружить и измерить даже еще более слабые землетрясения с магнитудами -1, -2, -3.

Самое слабое из ощутимых землетрясений имеет магнитуду 1,5, а наименьшее землетрясение, способное причинить ущерб (хотя бы и минимальный), - около 4,5.

В самой шкале верхний предел магнитуды не предусмотрен, так как это расчетная величина. По этой причине шкалу Рихтера часто называют «открытой» шкалой. В действительности же сама Земля создает практический верхний предел, подобно тому, как чувствительность аппарата создает нижний предел. Сильнейшее из когда-либо зарегистрированных землетрясений имели магнитуду 8,9.

Акселерографы.

Сейсмографы предназначены для записи малых перемещений грунта, вызываемых удаленными землетрясениями. Сейсмологи используют их для определения положения гипоцентров, оценки магнитуд и изучения механизма землетрясений. Инженеров, однако, интересует, как ведут себя конструкции, подвергающиеся воздействию сильных колебаний грунта при близких землетрясениях, т. е. тому виду сотрясений который приносит ущерб. Чтобы записать эти колебания грунта, требуется другой тип приборов, способный измерить не смещение почвы, а ее ускорение. Такие приборы называются акселерографами , а система из груза и подвеса внутри акселерографа – это акселерометр . Полученная запись, называемая акселерограммой , внешне похожа на сейсмограмму, но ее математические характеристики совсем иные. Акселерографы в отличие от сейсмографов не имеют системы непрерывной регистрации; вместо этого они включаются от самого землетрясения и имеют питание от батарей (поскольку при сильных землетрясениях электричество часто отключается). Акселерографы предназначены для измерения сильных местных землетрясений и не реагируют на удаленные землетрясения. Сейсмографы, напротив, достаточно чувствительны, чтобы обнаружить землетрясение, происшедшее в любом месте земного шара, однако их «зашкаливает», когда землетрясение происходит неподалеку.

Интенсивность.

Еще сотни лет назад люди пытались оценить величину землетрясения по размерам причиненного им ущерба. Если одно землетрясение разрушило больше зданий, чем другое, его можно считать более сильным. Хотя такой подход кажется естественным, он может привести к заблуждениям. Ведь объем разрушений очень сильно зависит от расстояния до гипоцентра и от местных факторов, например от качества построек и от свойств грунта. Сегодня мы называем степень ущерба в определенном месте интенсивностью землетрясения и измеряем ее в баллах с помощью специальной цифровой шкалы. Для каждого землетрясения существует лишь одна магнитуда по Рихтеру, однако это землетрясение может вызвать сотрясения различной интенсивности: от высокой в наиболее сильно пострадавших районах и до самой низкой, не связанной ни с каким ущербом, - вдали от эпицентра.

Интенсивность не является непосредственно измеряемой величиной; ее определение полностью субъективно. Чтобы получить значение интенсивности, надо обследовать пострадавшие районы, осмотреть повреждения зданий, резервуаров, дорог, каналов, горных склонов и всего того, что могло испытать воздействие землетрясения.

Интенсивность обозначается римскими цифрами, чтобы избежать путаницы с магнитудой и шкала ее содержит баллы от I до XII. Первоначальный вариант этой шкалы возник в 1902 г. Его предложил в Италии Джузеппе Меркалли. В нашей стране и ряде европейских стран для оценки интенсивности землетрясений используется 12-баллльная международная шкала MSK-64.

Условно землетрясения подразделяются на слабые (I-IV балла), сильные (V-VII баллов) и сильнейшие (разрушительные – восемь баллов и более).

Шкала Меркалли для оценки интенсивности землетрясений

(MSK -64)

I. Землетрясение людьми не ощущается (за исключением единичных наблюдателей, находящихся в особо чувствительных условиях), толчки регистрируются специальными приборами.

II. Землетрясение очень слабое. Колебания ощущаются лишь немногими людьми, находящимися в покое, особенно на верхних этажах зданий.

III. Землетрясение слабое. Колебания заметно ощущаются в помещениях, особенно на верхних этажах зданий: раскачиваются подвешенные предметы, открытые двери. Стоящие автомобили могут слегка покачиваться на рессорах. Чувствуется вибрация, как от прошедшей поблизости грузовой автомашины. Можно оценить длительность землетрясения.

IV. Умеренное землетрясение. Оно ощущается многими, кто находится в помещении, и лишь немногими – на открытом воздухе. В ночное время некоторые спящие просыпаются. Раскачиваются подвешенные предметы, дребезжат окна, хлопают двери, звенит посуда, трещат деревянные стены и каркасы. Стоящие у дома автомашины заметно покачиваются на рессорах.

V. Довольно сильное землетрясение. Ощущается почти всеми, просыпаются спящие. Двери раскачиваются на петлях, закрываются, открываются, стучат ставни. Жидкость в сосудах колеблется, иногда расплескивается. Бьется часть посуды, трескаются стекла в окнах, местами появляются трещины в штукатурке, опрокидывается неустойчивая мебель. Маятниковые часы останавливаются, начинают идти, замедляют ход. Иногда наблюдается раскачивание столбов, деревьев и других высоких предметов.

VI. Сильное землетрясение. Ощущается всеми. Многие в испуге выбегают из домов. Походка становится неустойчивой. Бьются окна, тарелки, стеклянная посуда. Книги, отдельные предметы падают с полок. Падают картины. Приходит в движение и опрокидывается мебель. Появляются трещины в штукатурке и кладке. Заметно сотрясаются деревья и кусты, слышен шелест листьев.

VII. Очень сильное землетрясение. Трудно держаться на ногах. Все жители выбегают из домов. Дрожат повешенные предметы. Ломается мебель. Многие здания получают значительные повреждения. Печные трубы обламываются на уровне крыш. Обваливаются штукатурка, плохо уложенные кирпичи, камни, черепица, карнизы, а также неукрепленные парапеты и архитектурные украшения. Появляются трещины в сухих грунтах. Происходят небольшие оползни и провалы на песчаных и гравийных склонах. Звонят большие колокола. Мутнеет вода в водоемах и реках от ила. Повреждаются бетонные оросительные каналы.

VIII. Разрушительное землетрясение. Типовые здания получают значительные повреждения, иногда частично разрушаются. Ветхие постройки разрушаются. Происходит отрыв панелей от каркасов. Поворачиваются и падают печные и фабричные трубы, памятники, башни, колонны, водонапорные башни. Ломаются подгнившие сваи. Обламываются ветви на деревьях, возникают трещины во влажном грунте и на крутых склонах. Изменяется температура воды в источниках и колодцах.

IX. Опустошительное землетрясение. Общая паника. Дома разрушаются. Серьезно повреждаются плотины и борта водохранилищ. Рвутся подземные трубопроводы. Появляются значительные трещины на земной поверхности.

X. Уничтожающее землетрясение. Большая часть построек разрушается до основания. Обрушиваются некоторые хорошо построенные деревянные здания и мосты серьезно повреждаются плотины, дамбы, насыпи. На земной поверхности появляются многочисленные трещины (в отдельных случаях – до 1 м шириной). Возникают большие оползни, вода выплескивается из каналов, рек, озер т. д. Приходит в движение песчаные и глинистый грунт на пляжах и низменных участках. Слегка изгибаются рельсы на железных дорогах. Ломаются ветки и стволы деревьев. Животные мечутся и кричат.

XI. Катастрофа. Только немногие каменные здания сохраняют устойчивость. Разрушаются плотины насыпи, мосты. Видны широкие трещины на поверхности земли. Подземные трубопроводы полностью выходят из строя. Сильно вспучиваются рельсы на железных дорогах. Сплывы и оползни на рыхлых грунтах.

XII. Сильная катастрофа. Полное разрушение зданий и сооружений. На глазах до неузнаваемости изменяется ландшафт, смещаются крупные скальные массивы, на поверхности земли появляются волны, образуются водопады , возникают новые озера, изменяются русла рек. Растительный и животный мир погибают от обвалов и осыпей в горных районах. Обломки грунта, предметов летают в воздухе.

Примерное соотношение между магнитудой по Рихтеру и максимальной интенсивностью по шкале ММ

Разработали преподаватели

Обсуждена на методическом совещании КОУМЦ ГОЧС.

ТЕМА №2 «ОПАСНОСТИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ДЛЯ НАСЕЛЕНИЯ»

Последствия землетрясений.

Последствия тектонических землетрясений многообразны и чрезвычайно опасны. Под их влиянием оказываются большие территории, в результате чего уничтожаются материальные ценности, нарушается экологическая обстановка, изменяются климат и ландшафт местности, возникают пожары, повреждается система коммунального хозяйства , уничтожаются сельскохозяйственные, природные угодья.

Поражения обломками разрушенных зданий, длительные нахождение в завалах, отсутствие своевременной помощи, паника приводят к травмам и гибели большого числа людей.

Землетрясения способны вызвать пожары вследствие разрушения печей, повреждения электрических сетей, технологического оборудования, на котором используется легковоспламеняющиеся вещества, хранилищ газа и топлива.

Выброс радиоактивных, аварийно химически опасных и других веществ происходит из-за повреждений или разрушений хранилищ, коммуникаций, технологического и исследовательского оборудования на объектах атомной энергетики , химической промышленности , коммунального хозяйства и других отраслей, научных учреждениях.

Следствием воздействия сейсмических волн на транспортные средства и элементы транспортных коммуникаций является транспортные аварии и катастрофы.

Повреждение или нарушение систем тепловодоснабжения, средств связи приводит к кризису в обеспечении жизнедеятельности населения.

Утрата государственного, общественного и личного достояния происходит вследствие разрушения или повреждения зданий, сооружений, коммуникаций, технических средств и комплексов, сельскохозяйственных и природных угодий, действия вторичных факторов землетрясения.

Для уменьшения отрицательных последствий землетрясений целесообразно проводить сейсмические наблюдения, использовать сейсмостойкие и технологии, постоянно повышать уровень подготовки населения к действиям в условиях землетрясений.

Правовые основы обеспечения сейсмобезопасности населения

Население России живет в условиях нарастания угроз и постоянного воздействия ЧС природного и техногенного характера. И с каждым годом они приобретают все более масштабный и устойчивый характер. На территории России большим разнообразием геологических, климатических и ландшафтных особенностей, встречается более 30 опасных природных явлений, среди которых наиболее разрушительными являются: наводнения, землетрясения, оползни, сели, смерчи, лавины и т. д.

Основным документом, определяющим общие для Российской Федерации организационно-правовые нормы в области защиты граждан РФ и окружающей природной среды, является Федеральный закон «О защите населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера» от 21.12.94 г. .

Более 50 процентов территории России подвержены влиянию землетрясений, вызывающих катастрофический или серьезный ущерб.

На сейсмоопасных территориях – Камчатке, Сахалине , в Бурятии , Прибайкалье и особенно на Северном Кавказе сильные землетрясения, как правило, вызывали не только миллиардные ущербы, ранения и гибель людей, но и социальные потрясения.

Катастрофические землетрясения ведут к нищете, болезням, безработице , ставят под угрозу социальные программы, реализуемые в стране.

На сейсмоопасных территориях проходят многие важные коммуникации страны (транспорт, газовые и нефтяные магистрали), находятся гидростанции, атомные электростанции и другие объекты, разрушение которых ведет к экологической деградации территорий и гибели людей.

За все годы истории СССР и Российской Федерации в стране не были реализованы общегосударственные программы по сейсмической безопасности, в результате чего десятки миллионов человек на сейсмоопасных территориях живут в домах, характеризующихся дефицитом сейсмостойкости в 2-3 балла. В стране нет системы страхования от последствий землетрясений.

В основе работ по оценке сейсмической опасности и сейсмического риска используются современные карты общего сейсмического районирования территории Российской Федерации. Эти карты позволяют более достоверно оценивать степень сейсмической опасности и планировать "сейсмическую перспективу", а также определять приемлемый уровень сейсмического риска.

В 1997 г коллективом сотрудников Института физики Земли РАН (ответственный исполнитель и редактор) разработан комплект карт общего сейсмического районирования России (ОСР-97), предназначенный для строительства объектов различных категорий ответственности и сроков службы. Карты построены с учетом фундаментальной закономерности: чем больше масштаб явления, тем реже оно возникает. Исходя из этого составлено три карты (А, В,С), отражающих расчетную интенсивность сейсмических сотрясений (в баллах шкалы MSK-64), ожидаемых на данной площади с заданной вероятностью Р (10%, 5%, 1%) в течение определенного интервала времени t, равного 50 годам.

В настоящее время на основе ОСР разрабатывается методика оценки опасности на основе расчета величины сейсмической сотрясаемости, позволяющая для каждого участка территории определять вероятность повторяемости сотрясений равных или превышающих определенный уровень интенсивности. Построенная на этой основе карта сейсмической сотрясаемости даст возможность в баллах с определенным периодом повторяемости сотрясений дать вероятную оценку сейсмической опасности для любой территории.

Около 25 процентов территории Российской Федерации с населением более 20 млн. человек может подвергаться землетрясениям 7 баллов и выше. В районах Северного Кавказа, Сахалина, Камчатки, Курильских островов и Прибайкалья прогнозируются землетрясения интенсивностью 9 баллов и более. Площадь сейсмоопасных районов от 6 до 10 баллов составляет в Российской Федерации 6,4 млн. кв. км. В сейсмически опасных районах России расположено 330 населенных пунктов.

В районе гг. Сочи, Грозный, Петропавловск-Камчатский , в Прибайкалье и на других густонаселенных территориях Российской Федерации согласно сейсмологическим прогнозам может произойти землетрясение интенсивностью 9 баллов и выше, то есть сопоставимое по масштабам с землетрясением в г. Спитак (Армения, 7 декабря 1988 г.), когда погибло 35 тыс. человек, а материальный ущерб превысил 10 млрд. долларов США.

Существенное увеличение площадей территорий повышенной сейсмической опасности по сравнению с прежними представлениями, делает необходимым проведение масштабных работ по уточнению региональной сейсмичности, детальному объектному и сейсмическому микрорайонированию с целью использования полученных данных для проведения мероприятий по повышению сейсмической безопасности и защиты объектов различного назначения на территории Российской Федерации.

Детальное сейсмическое районирование имеет своей задачей выявление или уточнение сейсмогенерирующих зон, сейсмические события в которых представляют опасность для конкретных объектов (городов, населенных пунктов, крупных промышленных и энергетических объектов и т. д.).

Сейсмическое микрорайонирование позволяет учесть влияние разнообразных местных грунтово-геологических условий на прогнозируемые сейсмические воздействия. Карты сейсмического микрорайонирования служат основой для оценки сейсмической опасности строительной площадки и должны содержать всю необходимую информацию для проектирования эффективной сейсмозащиты зданий и сооружений.

Поскольку значительная часть территории Российской Федерации характеризуется высоким или повышенным уровнем сейсмического риска, а развитие опасных геологических процессов природного и природно-техногенного характера усугубляет возможные разрушительные последствия землетрясений, необходимость сохранения жизни и здоровья людей, предотвращения или снижения уровня материальных потерь и ущерба окружающей среде определяет комплексную задачу : обеспечить сейсмическую безопасность населения и устойчивость материально-технических объектов в пределах показателей приемлемого риска, значения которого должны быть дифференцированы по регионам Российской Федерации.

Высокий уровень сейсмического риска определяется в значительной степени высокой сейсмической уязвимостью, то есть недостаточной сейсмостойкостью части построенных гражданских, промышленных, гидротехнических и других сооружений, а также неготовностью к землетрясениям большинства населенных пунктов.

В будущем можно ожидать не только землетрясений в пределах интенсивности, прогнозируемой картами общего сейсмического районирования, но и землетрясений более высокой интенсивности, превышающей расчетные сейсмические воздействия на сооружения.

Таким образом, проблема обеспечения сейсмической безопасности является комплексной, требующей межведомственных решений и согласований, оценки и прогноза не только прямого, но и косвенного ущерба, реализации большого числа многоуровневых задач в масштабах страны.

Постановлением Правительства РФ от 25.09.01 г. № 000 утверждена федеральная целевая программа «Сейсмобезопасность территории России» (гг.) (с изм., внесенным распоряжением Правительством РФ от 01.01.2001 г.).

Целями Программы являются

· максимальное повышение сейсмической безопасности,

· снижение социального, экономического, экологического риска в сейсмически опасных районах Российской Федерации,

· снижение ущербов от разрушительных землетрясений путем усиления и реконструкции существующих сооружений,

· а также подготовки городов и других населенных пунктов, транспортных и энергетических сооружений, трубопроводов к сильным землетрясениям.

Основными задачами Программы являются:

1) осуществление мероприятий по сейсмоусилению наиболее важных сооружений и разработка необходимых градостроительных мероприятий с целью максимального снижения сейсмического риска, начиная с наиболее сейсмически опасных районов;

2) проведение обследования и паспортизации зданий и сооружений в сейсмоопасных районах;

3) создание и развитие научно-методической базы, механизмов реализации нормативных документов по оценке сейсмической опасности территорий;

4) формирование нормативной базы для обеспечения сейсмической надежности строящихся и эксплуатируемых жилых, общественных, промышленных зданий, энергетических и транспортных сооружений;

5) разработка научно-методической базы для снижения сейсмической уязвимости существующих сооружений и населенных пунктов;

6) разработка инновационных технологий сейсмоизоляции и других новых систем сейсмозащиты зданий и сооружений, их оснований и фундаментов;

Помните мы с вами обсуждали статью о том, что , но там еще писалось, что «сланцевые землетрясения пока еще остаются малоизученным и труднопрогнозируемым феноменом «

А вот теперь геологическая служба США представила первый официальный отчет о влиянии нефтегазовых разработок на сейсмическую активность. Ученые выявили 17 опасных зон в восьми штатах, а также заявили, что такого рода техногенные землетрясения могут достигать магнитуды в 7 баллов по шкале Рихтера - этого достаточно для обрушения зданий. О докладе сообщает издание Science News.

Геологам давно известно, что введение жидкости в подземные скважины способно поднять давление в порах глубинных пород - это наносит последний, решающий удар по разломам. Однако резкий рост числа слабых землетрясений в центральных штатах США в последние годы привлек особое внимание к этому явлению. Усиление сейсмической активности совпало с началом применения новых методов извлечения нефти и газа.

Речь идет, главным образом, о фрекинге (гидравлическом разрыве пласта), когда в подземные скважины вводится смесь под высоким давлением, в результате чего газ или нефть поступают к поверхности. Однако причиной подземных толчков обычно становится не сам фрекинг (занимает эта операция несколько часов, максимум дней), а закачка отработанных вод в подземные горизонты, где расположены более широкие и опасные разломы.

«Красные» зоны на карте (например, центральная Оклахома) по уровню сейсмической опасности уже приближаются к таким штатам, как Калифорния - эпицентр естественных землетрясений на западе страны. Пока наиболее разрушительным искусственным землетрясением в США было 5,6-балльное, эпицентр которого пришелся на город Прагу в Оклахоме (тогда рухнуло несколько десятков домов).

Но геофизики заявляют, что нефтегазовая промышленность способна и на большее. «Есть разломы достаточно крупные, чтобы вызвать землетрясение в семь баллов. Мы не исключаем такой возможности», - отметил соавтор доклада Джастин Рубинштайн (Justin Rubinstein).

Обычно карты сейсмической опасности составляются Геологической службой США в расчете на 50 лет (это также является средней «продолжительностью жизни» зданий). Однако интенсивность техногенных землетрясений зависит от быстро меняющихся факторов: скважины для сточных вод бурят в новых районах, падение цен на нефть заставляет останавливать добычу, правительства штатов меняют законы, регулирующие нефтегазовую отрасль.

По этой причине в новой карте учитывается вероятность землетрясений в пределах одного года. Кроме того, уже к концу 2015 года ее пересмотрят - но даже сейчас она приносит практическую пользу: власти, например, могут решить, какие мосты штата ремонтировать в первую очередь.

В последнее время и ученые, и официальные лица начали более серьезно относиться к угрозе техногенных землетрясений. Так, 21 апреля 2015 года Геологическая служба Оклахомы впервые признала, что недавнее учащение подземных толчков связано не с естественными причинами, а с закачиванием в пласты отработанной воды.

То, что изменение напряжений в земной коре при крупных оьбъемах добычи полезных ископаемых или углеводородов автоматически влечет за собой угрозы движения пластов земной коры, тем самым вызывая опасность землетрясений знают давно.

Одно из первых техногенных землетрясений, связанных с добычей нефти, произошло в 1939 году на месторождении Уилмингтон в Калифорнии. Оно стало началом целого цикла стихийных бедствий, которые привели к разрушению зданий, дорог, мостов, нефтяных скважин и трубопроводов. Проблему решили закачав воду в нефтеносный пласт. Но этот метод — далеко не панацея. Вода, закаченная в глубинные пласты, может повлиять на температурный режим массива и стать одной из причин возникновения землетрясения.

Месторождение протягивается через юго-западные районы города Лос-Анджелеса и через залив Лонг-Бич доходит до прибрежных кварталов одноименного курортного города. Площадь нефтегазоносности 54 км 2 . Месторождение было открыто в 1936 году, а уже в 1938 году стало центром нефтедобычи Калифорнии. К 1968 году из недр было добыто почти 160 млн. тонн нефти и 24 млрд. м 3 газа, всего же надеются получить здесь более 400 млн. тонн нефти.

Расположение месторождения в центре высокоиндустриальной и густонаселенной области южной Калифорнии, а также близость его к крупным нефтеперерабатывающим заводам Лос-Анджелеса имело важное значение в развитии экономики всего штата Калифорния. В связи с этим с начала эксплуатации месторождения до 1966 года на нем постоянно поддерживался наивысший уровень добычи по сравнению с другими нефтяными месторождениями Северной Америки.

В 1939 году жители городов Лос-Анджелес и Лонг-Бич почувствовали довольно ощутимые сотрясения поверхности земли — началось проседание грунта над месторождением. В сороковых годах интенсивность этого процесса усилилась. Наметился район оседания в виде эллиптической чаши, дно которой приходилось как раз на свод антиклинальной складки, где уровень отбора не единицу площади был максимален. В 60-х годах амплитуда оседания достигла уже 8,7 метров. Площади, приуроченные к краям чаши оседания, испытывали растяжение. На поверхности появились горизонтальные смещения с амплитудой до 23 см, направленные к центру района. Перемещение грунта сопровождалось землетрясениями.

В период с 1949 по 1961 годы было зафиксировано пять довольно сильных землетрясений. Земля в буквальном смысле слова уходила из-под ног. Разрушались пристани, трубопроводы, городские строения, шоссейные дороги, мосты и нефтяные скважины. На восстановительные работы потрачено 150 млн. долларов США. В 1951 году скорость проседания достигла максимума — 81 см/год. Возникла угроза затопления суши. Напуганные этими событиями, городские власти Лонг-Бича прекратили разработку месторождения до разрешения возникшей проблемы.

К 1954 году было доказано, что наиболее эффективным средством борьбы с проседанием является закачка в пласт воды. Это сулило также увеличение коэффициента нефтеотдачи. Первый этап работы по заводнению был начат в 1958 году, когда на южном крыле структуры стали закачивать в продуктивный пласт без малого 60 тыс.м 3 воды в сутки. Через десять лет интенсивность закачки уже возросла до 122 тыс.м 3 /сут. Проседание практически прекратилось.

В настоящее время в центре чаши оно не превышает 5 см/год, а по некоторым районам зафиксирован даже подъем поверхности на 15 см. Месторождение вновь вступило в эксплуатацию, при этом на каждую тонну отобранной нефти нагнетают около 1600 л воды. Поддержание пластового давления дает в настоящее время на старых участках Уилмингтона до 70% суточной добычи нефти. Всего на месторождении добывают 13700 т/сут нефти.

В последнее время появились сообщения о проседании дна Северного моря в пределах месторождения Экофиск после извлечения из его недр 172 млн.т нефти и 112 млрд. м 3 газа. Оно сопровождается деформациями стволов скважин и самих морских нефтяных платформ. Последствия трудно предсказать, но их катастрофический характер очевиден.

Проседание грунта и землетрясения происходят и в старых нефтедобывающих районах России. Особенно это сильно чувствуется на Старогрозненском месторождении. Слабые землетрясения, как результат интенсивного отбора нефти из недр, ощущались здесь в 1971 году, когда произошло землетрясение интенсивностью 7 баллов в эпицентре, который был расположен в 16 км от г. Грозного. В результате пострадали жилые и административные здания не только поселка нефтяников на месторождении, но и самого города. На старых месторождениях Азербайджана — Балаханы, Сабунчи, Романы (в пригородах г. Баку) происходит оседание поверхности, что ведет к горизонтальным подвижкам. В свою очередь, это является причиной смятия и поломки обсадных труб эксплуатационных нефтяных скважин.

Совсем недавние отголоски интенсивных нефтяных разработок произошли в Татарии, где в апреле 1989 году было зарегистрировано землетрясение силой до 6 баллов (г. Менделеевск). По мнению местных специалистов, существует прямая зависимость между увеличением добычи нефти из недр и активизацией мелких землетрясений. Зафиксированы случаи обрыва стволов скважин, смятие колонн. Подземные толчки в этом районе особенно настораживают, ведь здесь сооружается Татарская АЭС. Во всех этих случаях одной из действенных мер также является нагнетание в продуктивный пласт воды, компенсирующей отбор нефти.

Не менее 20% землетрясений, происходящих в последние годы в американском штате Оклахома, вероятнее всего, связаны с добычей газа, которая производится методом гидравлических разрывов пласта, сообщается в опубликованном в научном журнале Science исследовании. С начала года в Оклахоме на юге центральной части США было зарегистрировано уже 240 землетрясений магнитудой 3,0 или выше, что вдвое больше подземных толчков такой силы, чем в Калифорнии, которая считается «сейсмическим центром» страны. При этом до 2008 года, когда в Оклахоме началась массовая добыча газа и нефти путем закачивания в скважины воды, в штате отмечалось не более одного землетрясения такой силы в год.

Ученые из Корнелльского университета и других организаций в своем исследовании пришли к выводу, что пятая часть всех землетрясений в штате связана с четырьмя крупнейшими скважинами по добыче газа юго-восточнее города Оклахома-сити. По мнению исследователей, деятельность на этих объектах может вызывать подземные толчки в радиусе до 35 километров от их расположения.

Один из авторов доклада, преподаватель Колумбийского университета Джеффри Эйберс (Geoffrey Abers) исключил природное происхождение всплеска сейсмической активности в Оклахоме. «Такое большое число повторяющихся землетрясений не может быть частью природной системы», - цитирует ученого британская газета Guardian. Местные власти в США и ранее связывали серии землетрясений с новыми методами добычи полезных ископаемых, активно внедряющимися в стране последние годы. Обнародованный в четверг доклад впервые придает этим догадкам научное обоснование.

Начав эксплуатацию месторождений нефти и газа, человек, сам того не подозревая, выпустил джина из бутылки. Поначалу казалось, что нефть приносит людям только выгоду, но постепенно выяснилось, что использование ее имеет и оборотную сторону. Чего же больше приносит нефть, пользы или вреда? Каковы последствия ее применения? Не окажутся ли они роковыми для человечества?

Ежегодно на нашей планете происходят сотни тысяч землетрясений. Большинство из них настолько малы и незначительны, что зафиксировать их способны лишь специальные датчики. Но, бывают и более серьёзные колебания: два раза в месяц земная кора содрогается достаточно сильно для того, чтобы разрушить всё вокруг.

Поскольку большинство толчков подобной силы происходят на дне Мирового океана, если их не сопровождает цунами, люди о них даже не подозревают. А вот когда содрогается суша, стихия бывает до того разрушительна, что счёт жертв идёт на тысячи, как это случилось в XVI веке в Китае (во время подземных толчков магнитудой 8,1 погибло более 830 тыс. людей).

Землетрясением называют подземные толчки и колебания земной коры, вызванные природными или искусственно созданными причинами (движением литосферных плит, извержением вулканов, взрывами). Последствия толчков большой интенсивности нередко бывают катастрофичны, по количеству жертв уступая лишь тайфунам.

К сожалению, на данный момент учёные не настолько хорошо изучили процессы, что происходят в недрах нашей планеты, а потому прогноз землетрясений дают довольной приблизительный и неточный. Среди причин возникновений землетрясений специалисты выделяют тектонические, вулканические, обвальные, искусственные и техногенные колебания земной коры.

Тектонические

Большинство зафиксированных в мире землетрясений возникло в результате движений тектонических плит, когда происходит резкое смещение горных пород. Это может быть как столкновение друг с другом, так и опускание более тонкой плиты под другую.

Хотя этот сдвиг обычно невелик, и составляет лишь несколько сантиметров, в движение приходят расположенные над эпицентром горы, которые выделяют огромной силы энергию. В результате на земной поверхности образовываются трещины, по краям которых начинают смещаться огромные участки земли вместе со всем, что на ней находится – полями, домами, людьми.

Вулканические

А вот вулканические колебания хоть и слабы, но продолжаются долго. Обычно особой опасности они не представляют, но катастрофические последствия зафиксированы всё же были. В результате мощнейшего извержения вулкана Кракатау в конце XIX ст. взрывом была уничтожена половина горы, а последующие за этим подземные толчки были такой силы, что раскололи остров на три части, погрузив две трети в пучину. Поднявшееся после этого цунами уничтожило абсолютно всех, кто сумел до этого выжить и не успел покинуть опасную территорию.

Обвальные

Нельзя не упомянуть об обвалах и больших оползнях. Обычно сотрясения эти несильны, но в некоторых случаях их последствия бывают катастрофичны. Так, произошло однажды в Перу, когда огромная лавина, вызвав землетрясение, на скорости 400 км/ч сошла с горы Аскаран, и, сровняв с землёй не одно поселение, погубила более восемнадцати тысяч человек.

Техногенные

В некоторых случаях причины и последствия землетрясений нередко связаны с человеческой деятельностью. Учёными было зафиксировано увеличение количества подземных толчков в районах крупных водохранилищ. Связано это с тем, что собранная масса воды начинает давить на ниже находящуюся земную кору, а проникающая сквозь грунт вода – разрушать её. Кроме того, увеличение сейсмической активности было замечено в местах добычи нефти и газа, а также в районе шахт и карьеров.

Искусственные

Землетрясения можно вызвать и искусственным путём. Например, после того как КНДР испытывало новое ядерное оружие, во многих местах планеты датчики зафиксировали землетрясения умеренной силы.

Подводное землетрясение возникает во время столкновения тектонических плит на океаническом дне или недалеко от побережья. Если очаг расположен неглубоко, а магнитуда равняется 7 баллам, подводное землетрясение чрезвычайно опасно, поскольку вызывает цунами. Во время содрогания морской коры одна часть дна опускается, другая – приподнимается, в результате чего вода в попытках вернуться к первоначальному положению, начинает двигаться по вертикали, порождая серию огромных волн, идущих по направлению к побережью.

Подобное землетрясение вместе с цунами нередко могут иметь катастрофические последствия. Например, одно из самых сильных моретрясений произошло несколько лет назад в Индийском океане: в результате подводных толчков поднялось большое цунами и, обрушившись на близлежащие побережья, привело к гибели более двухсот тысяч человек.

Начало толчков

Очаг землетрясения являет собой разрыв, после образования которого земная поверхность мгновенно смещается. Надо заметить, разрыв этот происходит не сразу. Сперва плиты наталкиваются друг на друга, в результате чего возникает трение и образуется энергия, которая постепенно начинает накапливаться.

Когда напряжение становится максимальным и начинает превышать силу трения, горные породы разрываются, после чего освобождённая энергия преобразуется в сейсмические волны, двигающиеся со скоростью 8 км/с и вызывающие колебания земли.

Характеристика землетрясений по глубине эпицентра делится на три группы:

1. Нормальные – эпицентр до 70 км;
2. Промежуточные – эпицентр до 300 км;
3. Глубокофокусные – эпицентр на глубине, превышающей 300 км, типичны для Тихоокеанского кольца. Чем глубже эпицентр, тем дальше дойдут порождённые энергией сейсмические волны.

Характеристика

Состоит землетрясение из нескольких этапов. Основному, наиболее сильному толку, предшествуют предупреждающие колебания (форшоки), а после него начинаются афтершоки, последующие сотрясения, причём магнитуда самого сильного афтершока на 1,2 меньше, чем у основного толчка.

Период от начала форшоков до конца афтершоков вполне может длиться несколько лет, как это, например, случилось в конце XIX столетия на острове Лисса в Адриатическом море: длилось оно три года и за это время учёные зафиксировали 86 тысяч толчков.

Что касается длительности основного толчка, то она обычно непродолжительна и редко когда длится более минуты. Например, самый мощный толчок на Гаити, произошедший несколько лет назад, длился сорок секунд – и этого оказалось достаточно, чтобы превратить город Порт-о-Пренс в руины. А вот на Аляске была зафиксирована серия толчков, которые сотрясали землю около семи минут, при этом три из них привели к значительным разрушениям.

Рассчитать, какой именно толчок окажется основным и будет иметь наибольшую магнитуду, крайне сложно, проблематично и стопроцентных способов нет. Поэтому сильные землетрясения нередко застают население врасплох. Так, например, случилось в 2015 году в Непале, в стране, где настолько часто фиксировались несильные сотрясения, что люди попросту не обращали на них особого внимания. Поэтому содрогание почвы магнитудой в 7,9 балла привело к большому числу жертв, а последующие за ним через полчаса и на следующий день более слабые афтершоки с магнитудой 6,6 не улучшили ситуации.

Нередко бывает, что сильнейшие содрогания, происходящие с одной стороны планеты, сотрясают противоположную сторону. Например, землетрясение с магнитудой в 9,3, произошедшее 2004 году в Индийском океане, несколько ослабило возрастающее напряжение в разломе Сан-Андреас, что находится на стыке литосферных плит вдоль побережья Калифорнии. Оно оказалось такой силы, что немного видоизменило вид нашей планеты, сгладив её выпуклость в средней части и сделав более округлой.

Что такое магнитуда

Одним из способов замерить амплитуду колебаний и количество освобождаемой энергии является шкала магнитуд (шкала Рихтера), содержащая условные единицы от 1 до 9,5 (её очень часто путают с двенадцатибалльной шкалой интенсивности, измеряемую в баллах). Увеличение магнитуды землетрясений лишь на одну единицу означает увеличение амплитуды колебаний в десять, а энергии – в тридцать два раза.

Проведённые расчёты показали, что размер эпицентра во время слабых колебаний поверхности как в длину, так и по вертикали измеряется несколькими метрами, когда средней силы – километрами. А вот землетрясения, вызывающие катастрофы, имеют протяжённость до 1 тыс. километров и от точки разрыва уходят на глубину до пятидесяти километров. Таким образом, максимальный зарегистрированный размер эпицентра землетрясений на нашей планете составлял 1000 на 100 км.

Выглядит магнитуда землетрясений (шкала Рихтера) следующим образом:

• 2 – слабые почти неощутимые колебания;
• 4 — 5 – хоть толчки слабые, они могут привести к незначительным разрушениям;
• 6 – средние разрушения;
• 8,5 – одни из сильнейших зафиксированных землетрясений.
• Наиболее крупным считается Великое Чилийское землетрясение с магнитудой в 9,5, породившее цунами, которое, преодолев Тихий океан, добралось до Японии, преодолев 17 тыс. километров.

Ориентируясь на магнитуду землетрясений, учёные утверждают, что из десятков тысяч, происходящих на нашей планете колебаний в год, лишь одно имеет магнитуду 8, десять – от 7 до 7,9 и сто – от 6 до 6,9. Нужно учитывать, что если магнитуда землетрясения 7, последствия могут быть катастрофичными.

Шкала интенсивности

Чтобы понять, почему происходят землетрясения, учёными была разработана шкала интенсивности, основанная на таких внешних проявлениях, как воздействие на людей, животных, здания, природу. Чем ближе эпицентр землетрясений к земной поверхности, тем больше интенсивность (эти знания дают возможность дать хотя бы приблизительный прогноз землетрясений).

Например, если магнитуда землетрясения была равна восьми, а эпицентр находился на глубине десяти километров, интенсивность землетрясения составит от одиннадцати до двенадцати баллов. А вот если эпицентр был расположен на глубине пятидесяти километров, интенсивность окажется меньшей и будет измеряться в 9-10 баллов.

Согласно шкале интенсивности, первые разрушения могут произойти уже при шестибалльных толчках, когда появляются тонкие трещины в штукатурке. Землетрясение в одиннадцать баллов считается катастрофическим (поверхность земной коры покрывается трещинами, здания разрушаются). Самые сильные землетрясения, способные значительно изменить вид местности, оцениваются в двенадцать баллов.

Что делать при землетрясениях

По приблизительным подсчётам учёных число людей, которые погибли в мире из-за землетрясений за последние полтысячелетия, превышает пять миллионов человек. Половина из них приходится на Китай: он расположен в зоне сейсмической активности, а на его территории проживает большое число людей (в XVI ст. погибло 830 тыс. человек, в середине прошлого века – 240 тысяч).

Подобные катастрофические последствия можно было предотвратить, если бы защита от землетрясений была хорошо продумана на государственном уровне, а при конструировании зданий учитывалась возможность возникновения сильных подземных толчков: большинство людей погибло именно под обломками. Нередко люди, проживающие или пребывающие в сейсмически активной зоне, не имеют ни малейшего понятия о том, как именно нужно действовать в условиях чрезвычайной ситуации и каким способом можно спасти свою жизнь.

Необходимо знать, что если подземные толчки застали вас в здании, нужно сделать всё возможное, чтобы как можно быстрее выбраться на открытое пространство, при этом лифтами пользоваться категорически нельзя.

Если уйти из здания невозможно, а землетрясение уже началось, покидать его крайне опасно, поэтому нужно встать или в дверном проёме, или в углу возле несущей стены, или залезть под крепкий стол, защитив голову мягкой подушкой от предметов, которые могут упасть сверху. После того как толчки закончатся, здание нужно покинуть.

Если во время начала землетрясений человек оказался на улице, нужно отойти от дома минимум на одну треть от его высоты и, избегая высоких зданий, оград и других построек, двигаться по направлению широких улиц или парков. Также необходимо держаться как можно дальше от оборванных электрических проводов промышленных предприятий, поскольку там могут храниться взрывоопасные материалы или ядовитые вещества.

А вот если первые подземные толчки застали человека, когда тот пребывал в автомобиле или общественном транспорте, нужно срочно покинуть транспортное средство. Если же машина находится на открытой местности, наоборот, остановить машину и переждать землетрясение.

Если же так получилось, что вас полностью завалило обломками, главное, не впадать в панику: человек может продержаться без еды и воды несколько дней и дождаться, пока его найдут. После катастрофических землетрясений работают спасатели со специально обученными собаками, а те способны учуять жизнь среди завалов и подать знак.