Техногенні землетруси. Дивитись що таке "Землетрус" в інших словниках

Земна твердь завжди була символом безпеки. І сьогодні людина, яка боїться польотів літаком, почувається захищеною, тільки відчувши під ногами рівну поверхню. Найстрашніше тому стає, коли в буквальному значенні ґрунт виходить з-під ніг. Землетруси, навіть найслабші, настільки сильно підривають почуття безпеки, що багато наслідків пов'язані не з руйнуваннями, а з панікою і мають психологічний, а не фізичний характер. Крім того, це одна з тих катастроф, запобігти які людство не в змозі, а тому багато вчених досліджують причини виникнення землетрусів, розробляють методи фіксації поштовхів, прогнозування та попередження. Вже накопичений людством обсяг знань з цього питання дозволяє мінімізувати втрати в деяких випадках. У той же час приклади землетрусів останніх років явно свідчать про те, що ще багато чого доведеться дізнатися і зробити.

Суть явища

В основі кожного землетрусу лежить сейсмічна хвиля, що приводить до її виникнення в результаті потужних процесів різної глибини. Досить незначні землетруси відбуваються через дрейф на поверхні, часто вздовж розломів. Глибокі за своїм розташуванням причини виникнення землетрусів частіше мають руйнівні наслідки. Вони протікають в зонах вздовж країв плит, що зміщуються, які занурюються в мантію. Процеси, що тут відбуваються, призводять до найбільш помітних наслідків.

Землетруси трапляються щодня, проте більшу частину їх люди не помічають. Вони лише фіксуються особливими приладами. При цьому найбільша сила поштовхів і максимальні руйнування припадають на зону епіцентру, місця над вогнищем, що породило сейсмічні хвилі.

Шкали

Сьогодні є кілька способів, що дозволяють визначити силу явища. У основі лежать такі поняття, як інтенсивність землетрусу, його енергетичний клас і магнітуда. Остання з названих є величиною, яка характеризує кількість енергії, що виділилася у вигляді сейсмічних хвиль. Такий спосіб виміру сили явища був запропонований в 1935 Ріхтером і тому в народі називається шкалою Ріхтера. Вона використовується і сьогодні, проте в ній, всупереч поширеній думці, кожному землетрусу приписуються не бали, а певна величина магнітуди.

Бали землетрусів, які завжди наводяться в описі наслідків, стосуються іншої шкали. В її основі лежить зміна амплітуди хвилі або величини коливань в епіцентрі. Значення цієї шкали також описують інтенсивність землетрусів:

• 1-2 бали: досить слабкі поштовхи, реєструються лише приладами;
• 3-4 бали: відчутно у висотних будинках, часто помітно по розгойдування люстри та зміщення невеликих предметів, людина може відчути запаморочення;
• 5-7 балів: поштовхи можна відчути вже на землі, можлива поява тріщин на стінах будівель, обсипання штукатурки;
• 8 балів: потужні поштовхи призводять до появи глибоких тріщин у землі, помітних ушкоджень будівель;
• 9 балів: руйнуються стіни будинків, часто-густо підземні споруди;
• 10-11 балів: такий землетрус призводить до обвалів та зсувів, обвалення будівель та мостів;
• 12 балів: призводить до катастрофічних наслідків, аж до сильної зміни ландшафту і навіть напрямку руху води в річках.

Бали землетрусів, що наводяться у різних джерелах, визначаються саме за цією шкалою.

Класифікація

Можливість пророкувати будь-яку катастрофу пов'язана з чітким розумінням того, що її викликає. Основні причини виникнення землетрусів можна розділити на великі групи: природні і штучні. Перші пов'язані зі змінами у надрах, і навіть із впливом деяких космічних процесів, другі викликані діяльністю людини. Класифікація землетрусів заснована на причині, що його викликала. Серед природних виділяють тектонічні, обвальні, вулканічні та інші. Зупинимося на них докладніше.

Тектонічні землетруси

Кора нашої планети постійно перебуває у русі. Саме воно є основою більшості землетрусів. Тектонічні плити, що становлять кору, переміщуються одна щодо одної, стикаються, розходяться і сходяться. У місцях розломів, де проходять межі плит і з'являється сила стиску чи натягу, накопичується тектонічне напруга. Наростаючи, воно, рано чи пізно, призводить до руйнування та усунення гірських порід, внаслідок чого і народжуються сейсмічні хвилі.

Вертикальні зрушення призводять до утворення провалів або підняття порід. Причому зміщення плит може бути незначним і складати всього кілька сантиметрів, проте кількості енергії, що вивільняється при цьому, достатньо для серйозних руйнувань на поверхні. Сліди таких процесів землі дуже помітні. Це можуть бути, наприклад, усунення однієї частини поля щодо іншої, глибокі тріщини та провали.

Під товщею вод

Причини виникнення землетрусів на дні океану ті ж, що й на суші, — рух літосферних плит. Дещо відрізняються їхні наслідки для людей. Дуже часто усунення океанічних плит викликає цунамі. Зародившись над епіцентром, хвиля поступово набирає висоту і біля берега часто сягає десяти метрів, інколи ж і п'ятдесяти.

За статистикою, понад 80% цунамі обрушуються на береги моря. Сьогодні існує безліч служб у сейсмонебезпечних зонах, які трудяться над прогнозуванням виникнення та поширення руйнівних хвиль і сповіщають населення про небезпеку. Однак людина, як і раніше, мало захищена від подібних стихійних лих. Приклади землетрусів і цунамі початку нашого століття - зайве підтвердження цього.

Вулкани

Коли йдеться про землетруси, мимоволі в голові виникають і бачені колись зображення виверження розжареної магми. І це не дивно: два природні явища пов'язані між собою. Причиною землетрусу може стати вулканічна діяльність. Вміст вогняних гір чинить тиск на поверхню землі. Протягом іноді досить тривалого періоду підготовки до виверження відбуваються періодичні вибухи газу та пари, що породжують сейсмічні хвилі. Тиск на поверхню створюється так званий вулканічний тремор (тремтіння). Він є серією дрібних струсів грунту.

Причиною землетрусів є процеси, що протікають у надрах як вулканів, що діють, так і згаслих. В останньому випадку вони є ознакою того, що вогненна гора, що завмерла, ще може прокинутися. Дослідники вулканічної діяльності часто використовують мікроземлетруси для прогнозування виверження.

У багатьох випадках буває важко однозначно віднести землетрус до тектонічної чи вулканічної групи. Ознаками останньої вважається розташування епіцентру в безпосередній близькості від вулкана та відносно невелика магнітуда.

Обвали

Причиною землетрусу може бути і обвалення гірських порід. у горах виникають внаслідок як різноманітних процесів у надрах та природних явищ, так і людської діяльності. Обрушуватись і породжувати сейсмічні хвилі можуть порожнечі та печери у землі. Обвалу гірських порід сприяє недостатнє відведення води, яка руйнує, начебто, тверді структури. Причиною обвалу може стати і тектонічне землетрус. Обвалення великої маси у своїй викликає незначну сейсмічну активність.

Для таких землетрусів характерна невелика сила. Як правило, обсягу породи, що обрушилася недостатньо, щоб викликати значні коливання. Тим не менш, іноді землетруси такого типу призводять до помітних руйнувань.

Класифікація за глибиною виникнення

Основні причини виникнення землетрусів пов'язані, як говорилося, з різними процесами в надрах планети. Один із варіантів класифікації подібних явищ ґрунтується на глибині їхнього зародження. Землетруси поділяють на три типи:

• Поверхневі – вогнище розташовується на глибині не більше 100 км, до цього типу відноситься приблизно 51% землетрусів.
• Проміжні - глибина варіюється в діапазоні від 100 до 300 км, на цьому відрізку розташовуються осередки 36% землетрусів.
• Глибокофокусні - нижче 300 км, цього типу припадає близько 13 % подібних катастроф.

Найбільший морський землетрус третього виду стався в Індонезії в 1996 році. Його осередок розташовувався на глибині понад 600 км. Ця подія дозволила вченим просвітити надра планети на значну глибину. З метою дослідження структури надр використовуються практично всі глибокофокусні землетруси, безпечні для людини. Багато даних про будову Землі були отримані в результаті вивчення так званої зони Вадати-Беньофа, яку можна подати у вигляді кривої похилої лінії, що позначає місце заходження однієї тектонічної плити під іншу.

Антропогенний фактор

Природа землетрусів від початку розвитку технічних знань людства дещо змінилася. Крім природних причин, що викликають підземні поштовхи та сейсмічні хвилі, з'явилися й штучні. Людина, освоюючи природу та її ресурси, а також нарощуючи технічну міць, своєю діяльністю може спровокувати стихійне лихо. Причини виникнення землетрусів — це підземні вибухи, створення великих водоймищ, видобуток великого обсягу нафти та газу, наслідком чого стають порожнечі під землею.

Однією з досить серйозних проблем у цьому плані є землетруси, що виникають через створення та заповнення водосховищ. Величезні за обсягом і масою товщі води чинять тиск на надра і призводять до зміни гідростатичної рівноваги в породах. При цьому, чим вище створена гребля, тим більша ймовірність появи так званої наведеної сейсмічної активності.

У місцях, де відбуваються землетруси з природних причин, часто діяльність людини нашаровується на тектонічні процеси та провокує виникнення стихійних лих. Подібні дані накладають певну відповідальність на компанії, що займаються розробкою нафтових та газових родовищ.

Наслідки

Сильні землетруси призводять до великих руйнувань на широких територіях. Катастрофічність наслідків зменшується в міру віддалення від епіцентру. Найбільш небезпечні результати руйнувань - це різні обвалення або деформація виробництв, пов'язаних з небезпечними хімічними речовинами, призводить до їх викиду в навколишнє середовище. Те саме можна сказати і про могильники та місця поховання ядерних відходів. Сейсмічна активність може стати причиною зараження величезних територій.

Крім численних руйнувань у містах, землетруси мають наслідки та іншого характеру. Сейсмічні хвилі, як зазначалося, можуть викликати обвали, сіли, повені і цунамі. Зони землетрусів після стихійного лиха часто змінюються до невпізнання. Глибокі тріщини та провали, змив ґрунту – ці та інші «перетворення» ландшафту призводять до значних екологічних змін. Вони можуть призвести до загибелі флори та фауни місцевості. Цьому сприяють різні гази та з'єднання металів, що надходять з глибоких розломів, і просто знищення цілих ділянок зони проживання.

Сильні та слабкі

Найбільш значні руйнування залишаються після мегалоземлетрусів. Їх характеризує магнітуда понад 8,5. Такі лиха, на щастя, дуже рідкісні. В результаті подібних землетрусів у далекому минулому утворювалися деякі озера та русла річок. Мальовничим прикладом «діяльності» стихійного лиха є озеро Гек-Голь в Азербайджані.

Слабкі землетруси - прихована загроза. Про ймовірність їх виникнення на місцевості, як правило, дізнатися дуже важко, тоді як більш значні явища по магнітуді завжди залишають розпізнавальні знаки. Тому під загрозою знаходяться всі виробничі та житлові об'єкти поблизу сейсмічно активних зон. До таких будівель відносяться, наприклад, багато АЕС та електростанції США, а також місця поховання радіоактивних та отруйних відходів.

Райони землетрусів

З особливостями причин виникнення стихійного лиха пов'язаний і нерівномірний розподіл сейсмічно небезпечних зон на карті світу. У Тихому океані розташований сейсмічний пояс, з яким так чи інакше пов'язана велика частина землетрусів. Він включає Індонезію, західне узбережжя Центральної та Південної Америки, Японію, Ісландії, Камчатку, Гаваї, Філіппіни, Курили та Аляску. Другий за рівнем активності пояс - Євроазіатський: Піренеї, Кавказ, Тибет, Апенніни, Гімалаї, Алтай, Памір та Балкани.

Карта землетрусів сповнена та інших зон потенційної небезпеки. Всі вони пов'язані з місцями тектонічної активності, де велика ймовірність зіткнення літосферних плит або з вулканами.

Карта землетрусів Росії також сповнена достатньої кількості потенційних та діючих вогнищ. Найбільш небезпечні зони в цьому сенсі - Камчатка, Східний Сибір, Кавказ, Алтай, Сахалін і Курильські острови. Найруйнівніший за своїми наслідками землетрус останніх років у нашій країні стався на острові Сахалін у 1995 році. Тоді інтенсивність стихійного лиха становила майже вісім балів. Катастрофа призвела до руйнування великої частини Нафтогорська.

Величезна небезпека стихійного лиха та неможливість його запобігання змушує вчених всього світу докладно вивчати землетруси: причини виникнення та наслідки, «пізнавальні» знаки та можливості прогнозування. Цікаво, що технічний прогрес, з одного боку, допомагає все точніше передбачати грізні події, вловлювати найменші зміни у внутрішніх процесах Землі, а з іншого — він стає джерелом додаткової небезпеки: до розломів поверхні додаються аварії на ГЕС і АЕС, у місцях видобутку, жахливі за своїми масштабами пожежі на виробництві. Сам землетрус - явище так само неоднозначне, як і науковий і технічний прогрес: воно руйнівне і небезпечне, але свідчить про те, що планета живе. На думку вчених, повне припинення вулканічної діяльності та землетрусів означатиме смерть планети в геологічному плані. Завершиться диференціація надр, закінчиться паливо, що розігріває нутро Землі вже кілька мільйонів років. І поки що незрозуміло, чи буде місце людям на планеті без землетрусів.

Техногенні землетруси

Вулканічні землетруси

Куруми.

Куруми – великі уламки брили міцних скельних порід, що утворюються внаслідок вивітрювання на пологих схилах та біля їхнього підніжжя. Характерною особливістю курумів є повільне переміщення їх униз схилом.

Вулканічні землетрусирізновид землетрусів, у яких землетрус виникає у результаті високої напруги надрах вулкана. Причина таких землетрусів – лава, вулканічний газ. Землетруси цього слабкі, але тривають довго, багаторазово - тижня і місяці. Проте небезпеки для людей цього виду землетрус не становить.

Останнім часом з'явилися відомості, що землетруси можуть викликати діяльність людини. Так, наприклад, у районах затоплення при будівництві великих водосховищ посилюється тектонічна активність – збільшується частота землетрусів та їх магнітуда. Це пов'язано з тим, що маса води, накопичена у водосховищах, своєю вагою збільшує тиск у гірських породах, а вода, що просочується, знижує межу міцності гірських порід. Аналогічні явища відбуваються під час виїмки великих кількостей породи з шахт, кар'єрів, будівництва великих міст із привізних матеріалів.
Обвальні землетруси

Землетруси також можуть бути спричинені обвалами та великими зсувами. Такі землетруси називаються обвальними, вони мають локальний характер та мають невелику силу.

Землетрус може бути викликаний і штучний: наприклад, вибухом великої кількості вибухових речовин або при ядерному вибуху. Такі землетруси залежать від кількості підірваної речовини. Наприклад, під час випробування КНДР ядерної бомби у 2006 році стався землетрус помірної сили, зафіксований у багатьох країнах.

Кількість санітарних (тимчасових) та безповоротних втрат залежить від:

ü сейсмічної та геологічної активності регіону;

ü конструктивних особливостей забудови;

ü щільності населення та його статево-вікового складу;

ü особливостей розселення мешканців населеного пункту;

ü часу доби у разі землетрусу;

ü місцезнаходження громадян (у будинках або поза ними) у момент ударів.

Як приклад можна порівняти результати землетрусів у Нікарагуа (Манагуа, 1972, 420 тис. жителів) та в США (Сан-Фернандо, 1971, 7 млн ​​жителів). Сила поштовхів склала відповідно 5,6 та 6,6 бала за шкалою Ріхтера, а тривалість обох землетрусів – близько 10с. Але якщо в Манагуа загинуло 6000 і було поранено 20 тис. осіб, то в Сан-Фернандо загинуло 60, а поранено 2450 осіб. У Сан-Фернандо землетрус стався рано-вранці (коли на дорогах мало автомобілів), а будівлі міста відповідали вимогам сейсмостійкості. У Манагуа землетрус стався на світанку, споруди не відповідали вимогам сейсмостійкості, а територію міста перетнули 5 тріщин, що спричинило руйнування 50 тис. житлових будинків (у Сан-Фернандо постраждало 915 житлових будинків).

При землетрусах співвідношення загиблих і поранених у середньому становить 1:3, а тяжко- та легкопоранених приблизно 1:10, причому до 70% поранених одержують травми м'яких тканин; до 21% – переломи, до 37% – черепно-мозкові травми, а також травми хребта (до 12%), тазу (до 8%), грудної клітки (до 12%). У багатьох постраждалих спостерігаються множинні травми, синдром тривалого стискання, опіки, реактивні психози та психоневрози.

Найчастіше жертвами землетрусів стають жінки та діти. Наприклад:

1) Ашхабад (1948), серед загиблих - 47% жінок, 35% дітей;

2) Ашкент (1966) серед санітарних втрат жінок було на 25% більше, ніж чоловіків, а серед безповоротних втрат переважали діти віком від року до 10 років;

3) Токіо (1923 р.), до 65% загиблих жінок та дітей мали опіки.

Для оцінки сили та характеру землетрусу використовують певні параметри.

У 1935р. Професор Каліфорнійського технологічного інституту Ч. Ріхтер запропонував оцінювати енергію землетрусів. магнітудою.

Шкала Ріхтера – це сейсмічна шкала магнітуд, що ґрунтується на оцінці енергії сейсмічних хвиль, що виникають при землетрусах.

Інтенсивність - міра струсу ґрунту. Визначається ступенем руйнування, ступенем зміни земної поверхні та відчуттями людей. Вимірюється за 12-бальною міжнародною шкалою МЗК-64.

КЕМЕРІВСЬКИЙ ОБ'ЄДНАНИЙ НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ ЦЕНТР З ГО та НС

МАТЕРІАЛ

для проведення занять за програмою додаткової підготовки населення сейсмонебезпечних територій Кемеровської області.

Кемерове. 2005р.

Пропонований матеріал рекомендується як посібник для проведення занять з тем програми додаткової підготовки учнів освітніх установ сейсмонебезпечних територій Кемеровської області до дій при загрозі та виникненні надзвичайних ситуацій, пов'язаних із землетрусами.

Матеріал підготовлений Кемеровським об'єднаним УМЦ з ГО та НС відповідно до вимог розпорядження адміністрації Кемеровської області від 01.01.2001 року.

ТЕМА №1 « Землетруси. ЇХ ПОХОДЖЕННЯ І ХАРАКТЕРИСТИКА»

Імовірність того, що вам колись доведеться зазнати землетрусу, і справді досить велика. З більшістю людей це трапляється кілька разів протягом їхнього життя, і для багатьох зустріч із землетрусом виявляється досить серйозною. У середньому по Землі одна людина з кожних 8000 гине під час землетрусу, і вдесятеро більше за своє життя так чи інакше страждають від землетрусу.

Землетрус – підземні поштовхи та коливання земної поверхні, що виникають внаслідок раптових зсувів та розривів у земній корі або верхній частині мантії Землі та передається на великі відстані у вигляді пружних коливань.

З причин виникнення землетрусу поділяються на природні і антропогенні . Землетруси природного характеру виникають у результаті тектонічних процесів у корі Землі, при виверженні вулканів, сильних обвалах, зсувах, обвал карстових порожнин, падінні метеоритів, зіткненні Землі з космічними об'єктами.

Землетруси антропогенного характеру виникають внаслідок діяльності людини і є наслідком вибухів великої потужності, обвалення підземних інженерних споруд, продавлювання верхнього шару земної поверхні при спорудженні штучних водосховищ із великим обсягом утримання води, зведення міст із високою щільністю забудови багатоповерховими будинками.

Землетруси бувають вулканічні, провальні, або обвальні, глибокофокусні, пов'язані з ударами про Землю космічних тіл, наведені землетруси, тектонічні.

Вулканічні землетрусиє наслідком локального виверження лави та вибухів газів. Вони зустрічаються порівняно рідко, слабкі за інтенсивністю та мають обмежену сферу впливу.

Провальні, або обвальні землетрусивикликаються великими обвалами карстових порожнин усередині Землі, покинутих копалень, вигорілих торфовищ. При цьому сейсмічні хвилі мають незначну силу та поширюються на невеликі відстані.

ГлибокофокусніЗемлетруси відбуваються на дуже великих глибинних під Землею (близько 700 км). Причини їх мало вивчені. Вони дуже потужні, але через видалення вогнища від поверхні Землі на сотні кілометрів не є великою небезпекою.

Землетруси, пов'язані з ударами про Землю космічних тіл, є результатом ударів про Землю або вибухів у навколоземному просторі метеоритів, астероїдів, комет.

НаведеніЗемлетруси виникають в результаті діяльності людини, наприклад, при спорудженні штучних водосховищ з великим запасом води, будівництві багатоповерхових будівель на обмеженій площі, видобутку корисних копалин, створенні підземних сховищ, вибухах великої потужності.

Тектонічні землетруси.

Найбільш руйнівними і часто повторюваними з перерахованих вище землетрусів є тектонічні . Вони – результат раптового розриву суцільної речовини Землі та усунення окремих ділянок земної кори. Відповідно до теорії земна кора складається з 7 основних (великих) та 12 малих плит, розташованих відносно один одного під різними кутами та з'єднаних між собою ділянками меншої міцності. Плити перебувають у постійному русі, переміщаються під впливом конвекційних течій, що піднімаються з високотемпературних глибин. Таким чином, межі між плитами є геологічно активними зонами, які називаються сейсмічними швами . Одні плити рухаються назустріч один одному і іноді навіть перекриваються, інші розходяться в сторони, треті ковзають уздовж меж протилежних напрямків. Кожен тип цих рухів породжує певний тип розломів, і вони викликають тектонічні землетруси. Поки дрейф плит проходить безперешкодно, землетруси бувають слабкими. Але коли плити насуваються одна на одну і їхній рух гальмується, тоді гірська порода, що утворює величезні блоки, починає деформуватися. У ній, як і в пружині, накопичується пружна енергія, тим більша, чим більший обсяг охоплений деформаціями, доки не буде перевищено міцність гірської породи. Як тільки це відбувається і порода починає руйнуватися, блоки отримують можливість рухатись стрибками, а тектонічна енергія, накопичена в породі, звільняється у вигляді сейсмічних хвиль – відбувається сильний землетрус.

Іноді у світі трапляються і землетруси у внутрішніх частинах плит – так зване внутрішньоплитові землетруси .

Область виникнення підземного удару в товщі земної кори або верхньої мантії, що є причиною землетрусу, називають осередком землетрусу . Він може бути на різній глибині: від декількох до десятків, а часом і сотень кілометрів. Найбільш небезпечними є землетруси із глибиною розташування вогнища 10 – 100 км.

Центр вогнища землетрусу називається гіпоцентром , а його проекція на земній поверхні епіцентром . Епіцентр і прилегла до нього область називаються плейстосейсмовою зоною . Вона характеризується найбільшим впливом землетрусу та найбільшими руйнуваннями.

Сейсмічні хвилі

Більшість пружної енергії, що виділилася при землетрусі, витрачається на розламування і дроблення порід, на вертикальне і горизонтальне зміщення прилеглих блоків земної кори і на утворення тепла. Невелика частина енергії випромінюється у всіх напрямках у навколишній простір у вигляді сейсмічних хвиль, які поширюються на тілі Землі. Коли хвилі досягають земної поверхні, вони породжують ті коливання ґрунту, які ми сприймаємо як землетрус.

Існують два основні типи сейсмічних хвиль об'ємні хвилі , що поширюються в обсязі (або тілі) Землі і подібні до звукових хвиль, і поверхневі хвилі , що йдуть вздовж земної поверхні, подібно до морських хвиль.

Об'ємні хвилі утворюються безпосередньо під час розпарювання порід. Вони випромінюються у навколишньому середовищі в усіх напрямках, слабшаючи в міру віддалення джерела. Коли сейсмічні хвилі стикаються з різким зміною властивостей речовини Землі чи досягають її поверхні, вони відбиваються і заломлюються, утворюючи об'ємні хвилі кількох типів. Однак два основних типи об'ємних хвиль – це хвилі Р (від латинського primae – перші) та S (secondae – другі).

Хвилі Р, що біжать швидше за хвилі S, приходять в точку спостереження першими і викликають там перший поштовх, що сигналізує про те, що сталося землетрусу. Хвилі S зазвичай запізнюються на кілька секунд, викликаючи наступний, більш різкий удар.

У хвилях Р частки середовища рухаються вперед і назад вздовж напрямку поширення хвилі, тому для цієї хвилі відбулася б назва «тягни-штовхай». Коли частинки рухаються вперед-назад, вони по черзі то стискають, то розтягують речовину, як у підводній звуковій хвилі.

Хвилі S зовсім інші, тому що в них окремі частини речовини коливаються перпендикулярно до напряму поширення хвиль; з цієї причини хвилі S часто називають поперечними (оскільки хвилі S створюють в речовині не стискування, а напруги зсуву, їх називають також зсувними хвилями).

Рух, який ми відчуваємо у будь-якій точці земної поверхні, є результатом накладання хвиль різних типів. Вимірювання цього руху – нелегке завдання, але саме такі виміри служать нам визначення магнітуди та інших характеристик землетрусів.

Сейсмографи.

Прилади, що записують рух ґрунту при землетрусах, називаються сейсмографами . Записи сейсмографів, звані сейсмограмами , використовуються для визначення місцезнаходження та магнітуди землетрусів.

Сейсмограма показує, як змінюється у часі зміщення ґрунту. Поки немає землетрусу, на сейсмограмі креслиться пряма лінія, яку порушують лише невеликі тремтіння – відгомони місцевих перешкод («шуми»). Та рухома складова частина сейсмографа, в якій безпосередньо утворюється сейсмограма, називається сейсмометром . Зазвичай це маятник чи вантаж, підвішений на пружині. У сейсмометрі встановлений механізм загасання, важливий для точного відтворення рухів. Рух сейсмографа перетворюється на сейсмограму одним з наступних способів: перо залишає чорнильну лінію на папері, одягнений на барабан, що обертається; світловий промінь залишає свій слід на фотоплівці, що рухається; електромагнітна система генерує струм, який електронним пристроєм записується на магнітній стрічці.

Рух ґрунту в будь-якій точці відбувається у трьох вимірах. Це означає, що точка рухається у просторі, а не просто у площині або по прямій. Щоб повністю записати такий рух, кожен сейсмограф повинен складатися з трьох сейсмометрів, що рухаються у трьох взаємно перпендикулярних напрямках (двох горизонтальних та одному вертикальному) і дозволяють отримувати відповідні сейсмограми. За трьома рухами у взаємно перпендикулярних напрямках сейсмологи можуть побудувати справжні рухи ґрунту в просторі.

Визначення координат вогнища землетрусу.

Хвилі P, S розповсюджуються з різною швидкістю і приходять з різних сторін, тому вони реєструються станцією у різний час. У різних скельних породах швидкості хвиль Р дорівнюють 3-8 км/с км/год), а хвиль S – 2-5 км/скм/год). Точний час приходу кожної хвилі визначається за відмітками часу, що є на сейсмограмі. За часом приходу хвиль Р і S, знаючи швидкості розповсюдження цих хвиль, можна розрахувати відстань від місця встановлення приладів гіпоцентру землетрусу. Після того, як для кількох станцій визначено відстані до гіпоцентру, можна визначити координати гіпоцентру та епіцентру. І лише після цього можна приступати до визначення магнітуди землетрусу за Ріхтером.

Магнітуда Ріхтера.

Магнітуда – це міра повної енергії сейсмічних хвиль. Розроблена Ч. Ріхтером кількісна шкала для оцінки енергії вогнища (або інтенсивності в осередку) землетрусу за своєю ідеєю схожою на ту, яка використовується астрономами для градуювання зірок за шкалою зоряних величин, заснованої на порівняльній яскравості зірок при спостереженні через телескоп. Ріхтер визначив магнітуду як число, пропорційне десятковому логарифму амплітуди (вираженої в мікрометрах) найбільш сильної хвилі, записаної стандартним сейсмографом на відстані 100 км від епіцентру землетрусу.

Оскільки шкала магнітуд логарифмічна, збільшення магнітуди на одиницю означає десятикратне зростання амплітуди коливань хвилі (або усунення ґрунту). Амплітуди сейсмічних хвиль у землетрусу з магнітудою 6,0 в 10 разів більше, ніж у землетрусу з магнітудою 5,0, у 100 разів більше, ніж у землетрусу з магнітудою 4,0 і в 1000 разів більше, ніж у землетрусу з магнітудою 3, 0. Нульова магнітуда не означає, що землетрусу немає; оскільки нуль – це логарифм одиниці, такий землетрус записується стандартним сейсмографом з відривом 100 км з амплітудою 1 мкм. Землетрус із магнітудою 0 і справді дуже слабкий, абсолютно невідчутний для людей, проте він цілком може бути записаний сейсмографом. Можна виявити та виміряти навіть ще слабші землетруси з магнітудами -1, -2, -3.

Найслабший із відчутних землетрусів має магнітуду 1,5, а найменший землетрус, здатний завдати шкоди (хоча б і мінімальної), - близько 4,5.

У самій шкалі верхня межа магнітуди не передбачено, оскільки це розрахункова величина. Тому шкалу Ріхтера часто називають «відкритою» шкалою. Насправді ж сама Земля створює практичну верхню межу, подібно до того, як чутливість апарату створює нижню межу. Найсильніший із коли-небудь зареєстрованих землетрусів мали магнітуду 8,9.

Акселерографи.

Сейсмографи призначені для запису малих переміщень ґрунту, що викликаються віддаленими землетрусами. Сейсмологи використовують їх для визначення положення гіпоцентрів, оцінки магнітуд та вивчення механізму землетрусів. Інженерів, однак, цікавить, як поводяться конструкції, що зазнають впливу сильних коливань ґрунту при близьких землетрусах, тобто тому виду струсу який завдає шкоди. Щоб записати ці коливання ґрунту, потрібен інший тип приладів, здатний виміряти не зміщення ґрунту, а його прискорення. Такі прилади називаються акселерографами , а система з вантажу та підвісу всередині акселерографа – це акселерометр . Отриманий запис, званий акселерограмою , зовні схожа на сейсмограму, та її математичні показники зовсім інші. Акселерографи на відміну сейсмографів немає системи безперервної реєстрації; натомість вони включаються від землетрусу і мають живлення від батарей (оскільки при сильних землетрусах електрика часто відключається). Акселерографи призначені для вимірювання сильних місцевих землетрусів та не реагують на віддалені землетруси. Сейсмографи, навпаки, досить чутливі, щоб виявити землетрус, що стався в будь-якому місці земної кулі, проте їх «зашкалює», коли землетрус відбувається неподалік.

Інтенсивність.

Ще сотні років тому люди намагалися оцінити величину землетрусу за розмірами завданих їм збитків. Якщо один землетрус зруйнував більше будівель, ніж інший, його можна вважати сильнішим. Хоча такий підхід здається природним, він може призвести до помилок. Адже обсяг руйнувань дуже сильно залежить від відстані до гіпоцентру та від місцевих факторів, наприклад, від якості будівель і від властивостей ґрунту. Сьогодні ми називаємо ступінь збитків у певному місці інтенсивністю землетрусу та вимірюємо її в балах за допомогою спеціальної цифрової шкали. Для кожного землетрусу існує лише одна магнітуда по Ріхтеру, однак цей землетрус може викликати струси різної інтенсивності: від високої в найбільш сильно постраждалих районах і до найнижчої, не пов'язаної з жодною шкодою, - далеко від епіцентру.

Інтенсивність не є безпосередньо вимірюваною величиною; її визначення цілком суб'єктивне. Щоб отримати значення інтенсивності, треба обстежити постраждалі райони, оглянути пошкодження будівель, резервуарів, доріг, каналів, гірських схилів і всього, що могло зазнати впливу землетрусу.

Інтенсивність позначається римськими цифрами, щоб уникнути плутанини з магнітудою і її шкала містить бали від I до XII. Початковий варіант цієї шкали виник 1902 р. Його запропонував Італії Джузеппе Меркаллі. У нашій країні та низці європейських країн для оцінки інтенсивності землетрусів використовується 12-бальна міжнародна шкала MSK-64.

Умовно землетруси поділяються на слабкі (I-IV бали), сильні (V-VII балів) та найсильніші (руйнівні – вісім балів і більше).

Шкала Меркаллі для оцінки інтенсивності землетрусів

(MSK-64)

I. Землетрус людьми не відчувається (за винятком поодиноких спостерігачів, що знаходяться в особливо чутливих умовах), поштовхи реєструються спеціальними приладами.

ІІ. Землетрус дуже слабкий.Коливання відчуваються лише небагатьма людьми, що у спокої, особливо у верхніх поверхах будинків.

ІІІ. Землетрус слабкий.Коливання помітно відчуваються у приміщеннях, особливо на верхніх поверхах будівель: розгойдуються підвішені предмети, відчинені двері. Автомобілі, що стоять, можуть злегка погойдуватися на ресорах. Відчувається вібрація, як від минулої поблизу вантажної машини. Можна оцінити тривалість землетрусу.

IV. Помірний землетрус.Воно відчувається багатьма, хто знаходиться у приміщенні, і лише небагатьма – на відкритому повітрі. У нічний час деякі сплячі прокидаються. Розгойдуються підвішені предмети, деренчать вікна, грюкають двері, дзвенить посуд, тріщать дерев'яні стіни та каркаси. Автомашини, що стоять біля будинку, помітно похитуються на ресорах.

V. Досить сильний землетрус.Відчувається майже всіма, прокидаються сплячі. Двері розгойдуються на петлях, зачиняються, відчиняються, стукають віконниці. Рідина в судинах коливається, іноді розплющується. Б'ється частина посуду, тріскають шибки у вікнах, місцями з'являються тріщини в штукатурці, перекидаються нестійкі меблі. Маятниковий годинник зупиняється, починає йти, сповільнює хід. Іноді спостерігається розгойдування стовпів, дерев та інших високих предметів.

VI. Сильний землетрус.Відчувається усіма. Багато хто з переляку вибігає з будинків. Хода стає нестійкою. Б'ються вікна, тарілки, скляний посуд. Книги, окремі предмети падають із полиць. Падають картини. Приходить у рух і перекидаються меблі. З'являються тріщини у штукатурці та кладці. Помітно стрясаються дерева і кущі, чути шелест листя.

VII. Дуже сильний землетрус.Важко триматись на ногах. Усі мешканці вибігають із будинків. Тремтять повішені предмети. Ламаються меблі. Багато будинків зазнають значних пошкоджень. Пічні труби обламуються лише на рівні дахів. Обвалюються штукатурка, погано укладена цегла, каміння, черепиця, карнизи, а також неукріплені парапети та архітектурні прикраси. З'являються тріщини у сухих ґрунтах. Відбуваються невеликі зсуви та провали на піщаних та гравійних схилах. Дзвонять великі дзвони. Мутніє вода у водоймах та річках від мулу. Пошкоджуються бетонні зрошувальні канали.

VIII. Руйнівний землетрус.Типові будівлі зазнають значних пошкоджень, іноді частково руйнуються. Старі споруди руйнуються. Відбувається відрив панелей від каркасів. Повертаються та падають пічні та фабричні труби, пам'ятники, вежі, колони, водонапірні вежі. Ламаються палі, що підгнили. Обламуються гілки на деревах, виникають тріщини у вологому ґрунті та на крутих схилах. Змінюється температура води в джерелах та колодязях.

IX. Спустошливий землетрус.Спільна паніка. Вдома руйнуються. Серйозно ушкоджуються греблі та борти водосховищ. Рвуться підземні трубопроводи. З'являються значні тріщини на поверхні землі.

X. Знищуючий землетрус.Більшість будівель руйнується вщент. Обрушуються деякі добре збудовані дерев'яні будівлі та мости серйозно пошкоджуються греблі, греблі, насипи. На земній поверхні з'являються численні тріщини (в окремих випадках – шириною до 1 м). Виникають великі зсуви, вода виплескується з каналів, річок, озер тощо. Приходить в рух піщаний і глинистий грунт на пляжах і низинних ділянках. Злегка згинаються рейки на залізницях. Ламаються гілки та стовбури дерев. Тварини кидаються і кричать.

XI. Катастрофа.Тільки деякі кам'яні будівлі зберігають стійкість. Руйнуються греблі насипу, мости. Видно широкі тріщини на поверхні землі. Підземні трубопроводи повністю виходять із ладу. Сильно спучуються рейки на залізницях. Спливи та зсуви на пухких ґрунтах.

XII. Сильна катастрофа.Повна руйнація будівель та споруд. На очах до невпізнання змінюється ландшафт, зміщуються великі скельні масиви, на землі з'являються хвилі, утворюються водоспади , з'являються нові озера, змінюються русла річок. Рослинний та тваринний світ гинуть від обвалів та осипів у гірських районах. Уламки ґрунту, предметів літають у повітрі.

Зразкове співвідношення між магнітудою за Ріхтером та максимальною інтенсивністю за шкалою ММ

Розробили викладачі

Обговорено на методичній нараді КОУМЦ ГОНС.

ТЕМА №2 «НЕБЕЗПЕКИ ЗЕМЛЕТРЯСУ ДЛЯ НАСЕЛЕННЯ»

Наслідки землетрусів.

Наслідки тектонічних землетрусів різноманітні та надзвичайно небезпечні. Під їх впливом опиняються великі території, внаслідок чого знищуються матеріальні цінності, порушується екологічна обстановка, змінюються клімат та ландшафт місцевості, виникають пожежі, ушкоджується система комунального господарства, знищуються сільськогосподарські, природні угіддя.

Поразки уламками зруйнованих будівель, тривалі знаходження у завалах, відсутність своєчасної допомоги, паніка призводять до травм та загибелі великої кількості людей.

Землетруси здатні викликати пожежі внаслідок руйнування печей, пошкодження електричних мереж, технологічного обладнання, на якому використовуються легкозаймисті речовини, сховищ газу та палива.

Викид радіоактивних, аварійно-хімічно небезпечних та інших речовин відбувається через пошкодження або руйнування сховищ, комунікацій, технологічного та дослідницького обладнання на об'єктах атомної енергетики, хімічної промисловості, комунального господарства та інших галузей, наукових установах.

Наслідком впливу сейсмічних хвиль на транспортні засоби та елементи транспортних комунікацій є транспортні аварії та катастрофи.

Ушкодження чи порушення систем тепловодопостачання, засобів зв'язку призводить до кризи у забезпеченні життєдіяльності населення.

Втрата державного, громадського та особистого надбання відбувається внаслідок руйнування чи пошкодження будівель, споруд, комунікацій, технічних засобів та комплексів, сільськогосподарських та природних угідь, дії вторинних факторів землетрусу.

Для зменшення негативних наслідків землетрусів доцільно проводити сейсмічні спостереження, використовувати сейсмостійкі та технології, постійно підвищувати рівень підготовки населення до дій за умов землетрусів.

Правові основи забезпечення сейсмобезпеки населення

Населення Росії живе в умовах наростання загроз та постійного впливу НС природного та техногенного характеру. І з кожним роком вони набувають все більш масштабного і стійкого характеру. На території Росії великою різноманітністю геологічних, кліматичних і ландшафтних особливостей зустрічається понад 30 небезпечних природних явищ, серед яких найбільш руйнівними є: повені, землетруси, зсуви, селі, смерчі, лавини і т.д.

Основним документом, що визначає загальні для Російської Федерації організаційно-правові норми в галузі захисту громадян РФ та навколишнього природного середовища, є Федеральний закон «Про захист населення та територій від НС природного та техногенного характеру» від 21.12.94 р..

Понад 50 відсотків території Росії зазнають впливу землетрусів, що викликають катастрофічні або серйозні збитки.

На сейсмонебезпечних територіях - Камчатці, Сахаліні, в Бурятії, Прибайкаллі і особливо на Північному Кавказі сильні землетруси, як правило, викликали не тільки мільярдні збитки, поранення та загибель людей, а й соціальні потрясіння.

Катастрофічні землетруси ведуть до злиднів, хвороб, безробіття, ставлять під загрозу соціальні програми, що реалізуються в країні.

На сейсмонебезпечних територіях проходять багато важливих комунікацій країни (транспорт, газові та нафтові магістралі), знаходяться гідростанції, атомні електростанції та інші об'єкти, руйнування яких веде до екологічної деградації територій та загибелі людей.

За всі роки історії СРСР і Російської Федерації в країні не були реалізовані загальнодержавні програми з сейсмічної безпеки, внаслідок чого десятки мільйонів людей на сейсмонебезпечних територіях живуть у будинках, що характеризуються дефіцитом сейсмостійкості 2-3 бали. У країні немає системи страхування від землетрусів.

В основі робіт з оцінки сейсмічної небезпеки та сейсмічного ризику використовуються сучасні карти загального сейсмічного районування території Російської Федерації. Ці карти дозволяють більш достовірно оцінювати рівень сейсмічної небезпеки та планувати "сейсмічну перспективу", а також визначати прийнятний рівень сейсмічного ризику.

У 1997 р. колективом співробітників Інституту фізики Землі РАН (відповідальний виконавець і редактор) розроблено комплект карт загального сейсмічного районування Росії (ОСР-97),призначений для будівництва об'єктів різних категорій відповідальності та термінів служби. Карти побудовані з урахуванням фундаментальної закономірності: що більше масштаб явища, то рідше воно виникає. Виходячи з цього складено три карти (А, В,С), що відображають розрахункову інтенсивність сейсмічних струсів (у балах шкали MSK-64), очікуваних на даній площі із заданою ймовірністю Р (10%, 5%, 1%) протягом певного інтервалу часу t, що дорівнює 50 рокам.

В даний час на основі ОСР розробляється методика оцінки небезпеки на основі розрахунку величини сейсмічної струсу, що дозволяє для кожної ділянки території визначати ймовірність повторюваності струсу рівних або перевищують певний рівень інтенсивності. Побудована на цій основі карта сейсмічної струсу дозволить у балах з певним періодом повторюваності струсу дати ймовірну оцінку сейсмічної небезпеки для будь-якої території.

Близько 25 відсотків території Російської Федерації з населенням понад 20 млн. чоловік може зазнавати землетрусів 7 балів та вище. У районах Північного Кавказу, Сахаліну, Камчатки, Курильських островів та Прибайкалля прогнозуються землетруси інтенсивністю 9 балів та більше. Площа сейсмонебезпечних районів від 6 до 10 балів становить Російської Федерації 6,4 млн. кв. км. У сейсмічно небезпечних районах Росії розташовано 330 населених пунктів.

У районі мм. Сочі, Грозний, Петропавловськ-Камчатський, в Прибайкаллі та інших густонаселених територіях Російської Федерації відповідно до сейсмологічним прогнозам може статися землетрус інтенсивністю 9 балів і від, тобто можна порівняти за масштабами із землетрусом у м. Спитак (Вірменія, 7 грудня 1988) коли загинуло 35 тис. осіб, а матеріальні збитки перевищили 10 млрд. доларів США.

Істотне збільшення площ територій підвищеної сейсмічної небезпеки порівняно з колишніми уявленнями робить необхідним проведення масштабних робіт з уточнення регіональної сейсмічності, детальному об'єктному та сейсмічному мікрорайонуваннюз метою використання даних для проведення заходів щодо підвищення сейсмічної безпеки та захисту об'єктів різного призначення на території Російської Федерації.

Детальне сейсмічне районуваннямає своїм завданням виявлення або уточнення сейсмогенеруючих зон, сейсмічні події в яких становлять небезпеку для конкретних об'єктів (міст, населених пунктів, великих промислових та енергетичних об'єктів тощо).

Сейсмічне мікрорайонуваннядозволяє врахувати вплив різноманітних місцевих ґрунтово-геологічних умов на прогнозовані сейсмічні дії. Карти сейсмічного мікрорайонування є основою для оцінки сейсмічної небезпеки будівельного майданчика і повинні містити всю необхідну інформацію для проектування ефективного сейсмозахисту будівель та споруд.

Оскільки значна частина території Російської Федерації характеризується високим чи підвищеним рівнем сейсмічного ризику, а розвиток небезпечних геологічних процесів природного та природно-техногенного характеру посилює можливі руйнівні наслідки землетрусів, необхідність збереження життя та здоров'я людей, запобігання або зниження рівня матеріальних втрат та шкоди навколишньому середовищу. комплексне завдання: забезпечити сейсмічну безпеку населення та стійкість матеріально-технічних об'єктів у межах показників прийнятного ризику, значення якого мають бути диференційовані по регіонах Російської Федерації.

Високий рівень сейсмічного ризику визначається значною мірою високою вразливістю сейсмічної, тобто недостатньою сейсмостійкістю частини побудованих цивільних, промислових, гідротехнічних та інших споруд, а також неготовністю до землетрусів більшості населених пунктів.

У майбутньому очікується як землетрусів у межах інтенсивності, прогнозованої картами загального сейсмічного районування, а й землетрусів вищої інтенсивності, перевищує розрахункові сейсмічні на споруди.

Таким чином, проблема забезпечення сейсмічної безпеки є комплексною, яка потребує міжвідомчих рішень та погоджень, оцінки та прогнозу не тільки прямої, а й непрямої шкоди, реалізації великої кількості багаторівневих завдань у масштабах країни.

Постановою Уряду РФ від 25.09.01 р. № 000 затверджено федеральну цільову програму «Сейсмобезпека території Росії» (р.р.)(З ізм., Внесеним розпорядженням Урядом РФ від 01.01.2001 р.).

ЦілямиПрограми є

· максимальне підвищення сейсмічної безпеки,

· Зниження соціального, економічного, екологічного ризику в сейсмічно небезпечних районах Російської Федерації,

· зниження збитків від руйнівних землетрусів шляхом посилення та реконструкції існуючих споруд,

· а також підготовки міст та інших населених пунктів, транспортних та енергетичних споруд, трубопроводів до сильних землетрусів.

Основними завданнямиПрограми є:

1) здійснення заходів щодо сейсмопосилення найважливіших споруд та розробка необхідних містобудівних заходів з метою максимального зниження сейсмічного ризику, починаючи з найбільш сейсмічно небезпечних районів;

2) проведення обстеження та паспортизації будівель та споруд у сейсмонебезпечних районах;

3) створення та розвиток науково-методичної бази, механізмів реалізації нормативних документів щодо оцінки сейсмічної небезпеки територій;

4) формування нормативної бази для забезпечення сейсмічної надійності житлових, громадських, промислових будівель, енергетичних і транспортних споруд, що будуються та експлуатуються;

5) розробка науково-методичної бази для зниження сейсмічної вразливості існуючих споруд та населених пунктів;

6) розробка інноваційних технологій сейсмоізоляції та інших нових систем сейсмозахисту будівель та споруд, їх основ та фундаментів;

Пам'ятайте, ми з вами обговорювали статтю про те, що , але там ще писалося, що « сланцеві землетруси поки що залишаються маловивченим і важко прогнозованим феноменом«

А тепер геологічна служба США представила перший офіційний звіт про вплив нафтогазових розробок на сейсмічну активність. Вчені виявили 17 небезпечних зон у восьми штатах, а також заявили, що такого роду техногенні землетруси можуть досягати магнітуди в 7 балів за шкалою Ріхтера - цього достатньо для обвалення будівель. Про доповідь повідомляє видання Science News.

Геологам давно відомо, що введення рідини в підземні свердловини здатне підняти тиск у порах глибинних порід - це завдає останнього, вирішального удару по розломах. Проте різке зростання кількості слабких землетрусів у центральних штатах США останніми роками привернув особливу увагу до цього явища. Посилення сейсмічної активності збіглося з початком застосування нових методів вилучення нафти та газу.

Йдеться, головним чином, про фрекінг (гідравлічний розрив пласта), коли в підземні свердловини вводиться суміш під високим тиском, внаслідок чого газ або нафта надходять до поверхні. Однак причиною підземних поштовхів зазвичай стає не сам фрекінг (займає ця операція кілька годин, максимум днів), а закачування відпрацьованих вод у підземні горизонти, де розташовані ширші та небезпечніші розломи.

"Червоні" зони на карті (наприклад, центральна Оклахома) за рівнем сейсмічної небезпеки вже наближаються до таких штатів, як Каліфорнія - епіцентр природних землетрусів на заході країни. Поки що найбільш руйнівним штучним землетрусом у США був 5,6-бальний, епіцентр якого припав на місто Прагу в Оклахомі (тоді обрушилося кілька десятків будинків).

Але геофізики заявляють, що нафтогазова промисловість здатна і більше. «Є розломи досить великі, щоб спричинити землетрус у сім балів. Ми не відкидаємо такої можливості», - зазначив співавтор доповіді Джастін Рубінштайн (Justin Rubinstein).

Зазвичай карти сейсмічної небезпеки складаються Геологічною службою США для 50 років (це також є середньої «тривалістю життя» будинків). Однак інтенсивність техногенних землетрусів залежить від факторів, що швидко змінюються: свердловини для стічних вод бурять у нових районах, падіння цін на нафту змушує зупиняти видобуток, уряди штатів змінюють закони, що регулюють нафтогазову галузь.

З цієї причини у новій карті враховується ймовірність землетрусів у межах одного року. Крім того, вже до кінця 2015 року її переглянуть - але навіть зараз вона приносить практичну користь: влада, наприклад, може вирішити, які мости штату ремонтувати насамперед.

Останнім часом і вчені, і офіційні особи почали серйозніше ставитися до загрози техногенних землетрусів. Так, 21 квітня 2015 року Геологічна служба Оклахоми вперше визнала, що нещодавнє почастішання підземних поштовхів пов'язане не з природними причинами, а із закачуванням у пласти відпрацьованої води.

Те, що зміна напруги в земній корі при великих обсягах видобутку корисних копалин або вуглеводнів автоматично спричиняє загрози руху пластів земної кори, тим самим викликаючи небезпеку землетрусів знають давно.

Один із перших техногенних землетрусів, пов'язаних із видобутком нафти, стався в 1939 році на родовищі Вілмінгтон у Каліфорнії. Воно стало початком цілого циклу стихійних лих, що призвели до руйнування будівель, доріг, мостів, нафтових свердловин та трубопроводів. Проблему вирішили закачавши воду у нафтоносний пласт. Але цей метод далеко не панацея. Вода, закачена в глибинні пласти, може вплинути на температурний режим масиву та стати однією з причин землетрусу.

Родовище простягається через південно-західні райони міста Лос-Анджелеса і через затоку Лонг-Біч доходить до прибережних кварталів однойменного курортного міста. Площа нафтогазоносності 54 км2. Родовище було відкрито 1936 року, а вже 1938 року стало центром нафтовидобутку Каліфорнії. До 1968 з надр було видобуто майже 160 млн. тонн нафти і 24 млрд. м 3 газу, всього ж сподіваються отримати тут більше 400 млн. тонн нафти.

Розташування родовища в центрі високоіндустріальної та густонаселеної області південної Каліфорнії, а також близькість його до великих нафтопереробних заводів Лос-Анджелеса мало важливе значення у розвитку економіки всього штату Каліфорнія. У зв'язку з цим початку експлуатації родовища до 1966 року у ньому постійно підтримувався найвищий рівень видобутку проти іншими нафтовими родовищами Північної Америки.

1939 року жителі міст Лос-Анджелес та Лонг-Біч відчули досить відчутні струси поверхні землі — почалося просідання ґрунту над родовищем. У сорокових роках інтенсивність цього процесу посилилася. Намітився район осідання у вигляді еліптичної чаші, дно якої припадало якраз на склепіння антиклінальної складки, де рівень відбору на одиницю площі був максимальний. У 60-х роках амплітуда осідання досягла вже 8,7 метрів. Площі, присвячені краям чаші осідання, відчували розтягнення. На поверхні з'явилися горизонтальні усунення з амплітудою до 23 см, спрямовані до центру району. Переміщення ґрунту супроводжувалося землетрусами.

У період із 1949 по 1961 роки було зафіксовано п'ять досить сильних землетрусів. Земля буквально йшла з-під ніг. Руйнувалися пристані, трубопроводи, міські будівлі, шосейні дороги, мости та нафтові свердловини. На відновлювальні роботи витрачено 150 млн доларів США. 1951 року швидкість просідання досягла максимуму — 81 см/рік. Виникла загроза затоплення суші. Налякані цими подіями, міська влада Лонг-Біча припинила розробку родовища до вирішення проблеми.

До 1954 було доведено, що найбільш ефективним засобом боротьби з просіданням є закачування в пласт води. Це обіцяло також збільшення коефіцієнта нафтовіддачі. Перший етап роботи із заводнення був розпочато в 1958 році, коли на південному крилі структури стали закачувати в продуктивний пласт майже 60 тис. м 3 води на добу. Через десять років інтенсивність закачування вже зросла до 122 тис. м3/добу. Просідання практично припинилося.

В даний час у центрі чаші воно не перевищує 5 см/рік, а по деяких районах зафіксовано навіть підйом поверхні на 15 см. Родовище знову вступило в експлуатацію, при цьому на кожну тонну відібраної нафти нагнітають близько 1600 л води. Підтримка пластового тиску дає нині на старих ділянках Вілмінгтона до 70% добового видобутку нафти. Усього на родовищі видобувають 13700 т/добу нафти.

Останнім часом з'явилися повідомлення про просідання дна Північного моря в межах родовища Екофіск після вилучення з його надр 172 млн т нафти і 112 млрд м 3 газу. Воно супроводжується деформаціями стовбурів свердловин та самих морських нафтових платформ. Наслідки важко передбачити, але їхній катастрофічний характер очевидний.

Просідання ґрунту та землетрусу відбуваються і в старих нафтовидобувних районах Росії. Особливо це дуже відчувається на Старогрозненському родовищі. Слабкі землетруси, як результат інтенсивного відбору нафти з надр, відчувалися тут у 1971 році, коли стався землетрус інтенсивністю 7 балів в епіцентрі, розташованому за 16 км від м. Грозного. Внаслідок цього постраждали житлові та адміністративні будівлі не лише селища нафтовиків на родовищі, а й самого міста. На старих родовищах Азербайджану - Балахани, Сабунчі, Романи (у передмісті м. Баку) відбувається осідання поверхні, що веде до горизонтальних зрушень. У свою чергу, це є причиною зминання та поломки обсадних труб експлуатаційних нафтових свердловин.

Зовсім недавні відлуння інтенсивних нафтових розробок сталися у Татарії, де у квітні 1989 року було зареєстровано землетрус силою до 6 балів (м. Менделєєвськ). На думку місцевих фахівців, існує пряма залежність між збільшенням видобутку нафти з надр та активізацією дрібних землетрусів. Зафіксовано випадки обриву стовбурів свердловин, зминання колон. Підземні поштовхи у цьому районі особливо насторожують, адже тут споруджується Татарська АЕС. У всіх цих випадках одним із дієвих заходів також є нагнітання в продуктивний пласт води, що компенсує відбір нафти.

Не менше 20% землетрусів, що відбуваються останніми роками в американському штаті Оклахома, найімовірніше, пов'язані зі видобутком газу, який виробляється методом гідравлічних розривів пласта, повідомляється в опублікованому в науковому журналі Science дослідженні. З початку року в Оклахомі на півдні центральної частини США було зареєстровано вже 240 землетрусів магнітудою 3,0 або вище, що вдвічі більше за підземні поштовхи такої сили, ніж у Каліфорнії, яка вважається «сейсмічним центром» країни. При цьому до 2008 року, коли в Оклахомі почався масовий видобуток газу та нафти шляхом закачування у свердловини води, у штаті зазначалося не більше одного землетрусу такої сили на рік.

Вчені з Корнелльського університету та інших організацій у своєму дослідженні дійшли висновку, що п'ята частина всіх землетрусів у штаті пов'язана з чотирма найбільшими свердловинами з видобутку газу на південний схід від міста Оклахома-сіті. На думку дослідників, діяльність на цих об'єктах може викликати підземні поштовхи в радіусі до 35 кілометрів від їхнього розташування.

Один із авторів доповіді, викладач Колумбійського університету Джеффрі Ейберс (Geoffrey Abers) виключив природне походження сплеску сейсмічної активності в Оклахомі. «Така велика кількість землетрусів, що повторюються, не може бути частиною природної системи», - цитує вченого британська газета Guardian. Місцева влада в США і раніше пов'язувала серії землетрусів із новими методами видобутку корисних копалин, які активно впроваджуються в країні останні роки. Оприлюднена у четвер доповідь вперше надає цим здогадам наукового обґрунтування.

Почавши експлуатацію родовищ нафти та газу, людина, сама того не підозрюючи, випустила джина з пляшки. Спочатку здавалося, що нафта приносить людям лише зиск, але поступово з'ясувалося, що використання її має і зворотний бік. Чого ж більше приносить нафту, користь чи шкоду? Якими є наслідки її застосування? Чи не виявляться вони фатальними для людства?

Щороку на планеті відбуваються сотні тисяч землетрусів. Більшість їх настільки малі і незначні, що зафіксувати їх здатні лише спеціальні датчики. Але, бувають і серйозніші коливання: двічі на місяць земна кора здригається досить сильно для того, щоб зруйнувати все довкола.

Оскільки більшість поштовхів подібної сили трапляються на дні Світового океану, якщо їх не супроводжує цунамі, люди про них навіть не підозрюють. А от коли здригається суша, стихія буває настільки руйнівною, що рахунок жертв йде на тисячі, як це трапилося в XVI столітті в Китаї (під час підземних поштовхів магнітудою 8,1 загинуло понад 830 тис. людей).

Землетрусом називають підземні поштовхи та коливання земної кори, викликані природними чи штучно створеними причинами (рухом літосферних плит, виверженням вулканів, вибухами). Наслідки поштовхів великої інтенсивності нерідко трапляються катастрофічні, за кількістю жертв поступаючись лише тайфунам.

На жаль, зараз вчені не настільки добре вивчили процеси, що відбуваються в надрах нашої планети, а тому прогноз землетрусів дають досить приблизний і неточний. Серед причин виникнення землетрусів фахівці виділяють тектонічні, вулканічні, обвальні, штучні та техногенні коливання земної кори.

Тектонічні

Більшість зафіксованих у світі землетрусів виникло внаслідок рухів тектонічних плит, коли відбувається різке усунення гірських порід. Це може бути як зіткнення один з одним, так і опускання тоншої плити під іншу.

Хоча це зрушення зазвичай невелике, і становить лише кілька сантиметрів, в рух приходять розташовані над епіцентром гори, які виділяють величезну силу енергію. В результаті на земній поверхні утворюються тріщини, по краях яких починають зміщуватись величезні ділянки землі разом з усім, що на ній знаходиться – полями, будинками, людьми.

Вулканічні

А ось вулканічні коливання хоч і слабкі, але продовжуються довго. Зазвичай особливої ​​небезпеки вони не становлять, але катастрофічні наслідки зафіксовані все ж таки були. Внаслідок найпотужнішого виверження вулкана Кракатау наприкінці XIX ст. вибухом була знищена половина гори, а наступні за цим підземні поштовхи були такої сили, що розкололи острів на три частини, зануривши дві третини в безодню. Цунамі, що піднялося після цього, знищило всіх, хто зумів до цього вижити і не встиг залишити небезпечну територію.

Обвальні

Не можна не згадати про обвали та великі зсуви. Зазвичай ці струси несильні, але в деяких випадках їх наслідки бувають катастрофічні. Так, сталося одного разу в Перу, коли величезна лавина, спричинивши землетрус, на швидкості 400 км/год зійшла з гори Аскаран, і, зрівнявши із землею не одне поселення, занапастила понад вісімнадцять тисяч людей.

Техногенні

У деяких випадках причини та наслідки землетрусів нерідко пов'язані з людською діяльністю. Вченими зафіксовано збільшення кількості підземних поштовхів у районах великих водосховищ. Пов'язано це з тим, що зібрана маса води починає тиснути на нижню земну кору, а вода, що проникає крізь грунт, – руйнувати її. Крім того, збільшення сейсмічної активності було помічено у місцях видобутку нафти та газу, а також у районі шахт та кар'єрів.

Штучні

Землетруси можна викликати і штучним шляхом. Наприклад, після того, як КНДР зазнавала нової ядерної зброї, в багатьох місцях планети датчики зафіксували землетрус помірної сили.

Підводний землетрус виникає під час зіткнення тектонічних плит на океанічному дні або неподалік узбережжя. Якщо вогнище розташоване неглибоко, а магнітуда дорівнює 7 балам, підводний землетрус є надзвичайно небезпечним, оскільки викликає цунамі. Під час здригання морської кори одна частина дна опускається, інша - піднімається, внаслідок чого вода в спробах повернутися до початкового положення починає рухатися по вертикалі, породжуючи серію величезних хвиль, що йдуть у напрямку до узбережжя.

Подібний землетрус разом із цунамі нерідко можуть мати катастрофічні наслідки. Наприклад, один із найсильніших моретрусів стався кілька років тому в Індійському океані: у результаті підводних поштовхів піднялося велике цунамі і, обрушившись на довколишні узбережжя, призвело до загибелі понад двохсот тисяч людей.

Початок поштовхів

Осередок землетрусу є розривом, після утворення якого земна поверхня миттєво зміщується. Слід зазначити, що розрив цей відбувається не відразу. Спочатку плити наштовхуються одна на одну, в результаті чого виникає тертя і утворюється енергія, яка поступово починає накопичуватися.

Коли напруга стає максимальною і починає перевищувати силу тертя, гірські породи розриваються, після чого звільнена енергія перетворюється на сейсмічні хвилі, що рухаються зі швидкістю 8 км/с і викликають коливання землі.

Характеристика землетрусів по глибині епіцентру поділяється на три групи:

1. Нормальні – епіцентр до 70 км;
2. Проміжні – епіцентр до 300 км;
3. Глибокофокусні епіцентр на глибині, що перевищує 300 км, типові для Тихоокеанського кільця. Що глибше епіцентр, то далі дійдуть породжені енергією сейсмічні хвилі.

Характеристика

Складається землетрус із кількох етапів. Основному, найбільш сильному користі, передують попереджувальні коливання (форшоки), а після нього починаються афтершоки, подальші струси, причому магнітуда найсильнішого афтершоку на 1,2 менше, ніж у основного поштовху.

Період від початку форшоків до кінця афтершоків може тривати кілька років, як це, наприклад, сталося в кінці XIX століття на острові Лісса в Адріатичному морі: тривало воно три роки і за цей час вчені зафіксували 86 тисяч поштовхів.

Що стосується тривалості основного поштовху, вона зазвичай нетривала і рідко коли триває більше хвилини. Наприклад, найпотужніший поштовх на Гаїті, який стався кілька років тому, тривав сорок секунд – і цього виявилося достатньо, щоб перетворити місто Порт-о-Пренс на руїни. А ось на Алясці було зафіксовано серію поштовхів, які трясли землю близько семи хвилин, при цьому три з них призвели до значних руйнувань.

Розрахувати, який саме поштовх виявиться основним і матиме найбільшу магнітуду, вкрай складно, проблематично та стовідсоткових способів немає. Тому сильні землетруси нерідко застають населення зненацька. Так, наприклад, трапилося у 2015 році в Непалі, в країні, де настільки часто фіксувалися несильні струси, що люди просто не звертали на них особливої ​​уваги. Тому здригання грунту магнітудою в 7,9 бала призвело до великої кількості жертв, а наступні за ним через півгодини і наступного дня слабкіші афтершоки з магнітудою 6,6 не покращили ситуації.

Нерідко буває, що сильні здригання, що відбуваються з одного боку планети, стрясають протилежний бік. Наприклад, землетрус із магнітудою 9,3, що стався 2004 року в Індійському океані, дещо послабив зростаючу напругу в розломі Сан-Андреас, що знаходиться на стику літосферних плит уздовж узбережжя Каліфорнії. Воно виявилося такої сили, що трохи видозмінило вигляд нашої планети, згладив її опуклість у середній частині і зробивши більш округлою.

Що таке магнітуда

Одним із способів заміряти амплітуду коливань і кількість енергії, що звільняється, є шкала магнітуд (шкала Ріхтера), що містить умовні одиниці від 1 до 9,5 (її дуже часто плутають з дванадцятибальною шкалою інтенсивності, що вимірюється в балах). Збільшення магнітуди землетрусів лише одну одиницю означає збільшення амплітуди коливань у десять, а енергії – в тридцять двічі.

Проведені розрахунки показали, що розмір епіцентру під час слабких коливань поверхні як завдовжки, і по вертикалі вимірюється кількома метрами, коли середньої сили – кілометрами. А ось землетруси, що спричиняють катастрофи, мають протяжність до 1 тис. кілометрів і від точки розриву йдуть на глибину до п'ятдесяти кілометрів. Таким чином, максимальний зареєстрований розмір епіцентру землетрусів на планеті становив 1000 на 100 км.

Виглядає магнітуда землетрусів (шкала Ріхтера) таким чином:

• 2 – слабкі майже невідчутні коливання;
• 4 - 5 - хоч поштовхи слабкі, вони можуть призвести до незначних руйнувань;
• 6 – середні руйнування;
• 8,5 – одні з найсильніших зафіксованих землетрусів.
• Найбільшим вважається Великий Чилійський землетрус з магнітудою в 9,5, який породив цунамі, який, подолавши Тихий океан, дістався Японії, подолавши 17 тис. кілометрів.

Орієнтуючись на магнітуду землетрусів, вчені стверджують, що з десятків тисяч коливань, що відбуваються на нашій планеті, на рік, лише одне має магнітуду 8, десять – від 7 до 7,9 і сто – від 6 до 6,9. Потрібно враховувати, що й магнітуда землетрусу 7, наслідки може бути катастрофічними.

Шкала інтенсивності

Щоб зрозуміти, чому відбуваються землетруси, вченими було розроблено шкалу інтенсивності, засновану на таких зовнішніх проявах, як вплив на людей, тварин, будівлі, природу. Що ближче епіцентр землетрусів до земної поверхні, то більша інтенсивність (ці знання дають можливість дати хоча б приблизний прогноз землетрусів).

Наприклад, якщо магнітуда землетрусу дорівнювала восьми, а епіцентр знаходився на глибині десяти кілометрів, інтенсивність землетрусу складе від одинадцяти до дванадцяти балів. А от якщо епіцентр був розташований на глибині п'ятдесяти кілометрів, інтенсивність виявиться меншою і буде вимірюватися 9-10 балів.

Згідно з шкалою інтенсивності, перші руйнування можуть статися вже за шестибальних поштовхів, коли з'являються тонкі тріщини в штукатурці. Землетрус на одинадцять балів вважається катастрофічним (поверхня земної кори покривається тріщинами, будівлі руйнуються). Найсильніші землетруси, здатні значно змінити вигляд місцевості, оцінюються у дванадцять балів.

Що робити при землетрусах

За приблизними підрахунками вчених кількість людей, які загинули у світі через землетруси за останні півтисячоліття, перевищує п'ять мільйонів людей. Половина з них посідає Китай: він розташований у зоні сейсмічної активності, а на його території проживає велика кількість людей (у XVI ст. загинуло 830 тис. осіб, у середині минулого століття – 240 тисяч).

Подібних катастрофічних наслідків можна було запобігти, якби захист від землетрусів був добре продуманий на державному рівні, а при конструюванні будівель враховувалася можливість виникнення сильних підземних поштовхів: більшість людей загинуло саме під уламками. Нерідко люди, які проживають або перебувають у сейсмічно активній зоні, не мають жодного уявлення про те, як саме потрібно діяти в умовах надзвичайної ситуації та в який спосіб можна врятувати своє життя.

Необхідно знати, що якщо підземні поштовхи застали вас у будівлі, потрібно зробити все можливе, щоб якнайшвидше вибратися на відкритий простір, при цьому ліфтами користуватися категорично не можна.

Якщо піти з будівлі неможливо, а землетрус уже почався, залишати його вкрай небезпечно, тому потрібно встати або в дверному отворі, або в кутку біля стіни, що несе, або залізти під міцний стіл, захистивши голову м'якою подушкою від предметів, які можуть впасти зверху. Після того, як поштовхи закінчаться, будівлю потрібно покинути.

Якщо під час початку землетрусів людина опинилася на вулиці, потрібно відійти від будинку мінімум на одну третину від її висоти і, уникаючи високих будівель, огорож та інших будівель, рухатись у напрямку широких вулиць чи парків. Також необхідно триматися якнайдалі від обірваних електричних проводів промислових підприємств, оскільки там можуть зберігатися вибухонебезпечні матеріали або отруйні речовини.

А от якщо перші підземні поштовхи застали людину, коли вона перебувала в автомобілі чи громадському транспорті, потрібно терміново залишити транспортний засіб. Якщо машина знаходиться на відкритій місцевості, навпаки, зупинити машину і перечекати землетрус.

Якщо так вийшло, що вас повністю завалило уламками, головне, не впадати в паніку: людина може протриматися без їжі і води кілька днів і дочекатися, поки його знайдуть. Після катастрофічних землетрусів працюють рятувальники із спеціально навченими собаками, а ті здатні відчути життя серед завалів та подати знак.