Землетруси - це підземні поштовхи та коливання земної поверхні.
Більшість Росії руйнівні землетрусине загрожують - вони відбуваються, головним чином, у гірських районах, де земна кора більш рухлива і нестійка, тому що гірські хребти є молодими формуваннями, тому в таких районах надається важливе значення антисейсмічному будівництву.
Руйнування будівель та споруд викликаються як коливаннями ґрунту, так і
Виникаючі коливання поширюються Землі, і, через підстави, передаються споруди. Руйнівні тагігантські приливні хвилі (цунамі), що виникають при сейсмічних усуненнях на морському дні.Небезпечні також і наслідки землетрусів – паніка, пожежі, порушення транспортного сполучення.
Щороку Землі відбувається до ста тисяч землетрусів, фіксованих приладами; з них люди відчувають близько десяти тисяч, причому приблизно сто землетрусів призводять до великих землетрусів, і в середньому один землетрус на рік носить катастрофічний характер.
Прикладом їхньої можливої руйнівної сили може бути землетрус, що стався в Японії 1 вересня 1923 року. Землетрус охопив площу близько 56 тис. км². Упротягом кількох секунд булипрактично повністю знищені Токіо, Йокогама, Йокосука та ще 8 менших міст. У Токіо лише пожежею було знищено понад 300 тисяч будівель (з мільйона), у Йокогамі підземними поштовхами було зруйновано 11 тисяч будівель та ще 59 тисяч згоріло. Ще 11 міст постраждали менш серйозно.Із 675 мостів 360 було знищено вогнем. Токіо втратив всі кам'яні будівлі, встояв лише готель «Імперіал», зведений за рік до цього знаменитим Френком Ллойдом Райтом. Цей готель був першим у Японії сейсмостійкою кам'яною будівлею.Офіційна кількість загиблих - 174 тисячі, ще 542 тисячі вважаються зниклими безвісти, понад мільйон залишилися без даху над головою. Загальна кількість постраждалих становила близько 4 мільйонів.Матеріальні збитки, завдані Японією від землетрусу Канто, оцінюються в 4,5 мільярда доларів, що становило на той момент два річні бюджети країни.
Згідно наукової класифікації, За глибиною виникнення землетрусу діляться на 3 групи: «нормальні» - 33 - 70 км, «проміжні» - до 300 км, «глибокофокусні» - понад 300 км.
До останньої групи належить землетрус, який стався 24 травня 2013 року в Охотському морі, тоді сейсмічні хвилі досягли багатьох куточків Росії, зокрема й Москви. Глибина цього землетрусу сягала 600 км.
ПРИЧИНИ ЗЕМЛЕТРЯСІВ
Однією з причин землетрусів є швидке зміщення ділянки літосфери ( літосферних плит) як цілого в момент релаксації (розрядки) пружної деформації напружених порід у вогнищі землетрусу.
Більшість вогнищ землетрусів виникає поблизу Землі.
При землетрусі внаслідок переміщення частинок гірських порід виникають пружні хвилі, які називаються сейсмічними. Вони поширюються в поверхневих шарах Землі з величезною швидкістю: поздовжні – від 5 до 8 км/сек, поперечні – від 3 до 5 км/сек.
Ковзанню порід уздовж розлому спочатку перешкоджає тертя. Внаслідок цього, енергія, що викликає рух, накопичується у формі пружних напруг порід. Коли напруга досягає критичної точки, що перевищує силу тертя, відбувається різкий розрив порід з їх взаємним усуненням; накопичена енергія, звільняючись, викликає хвилеві коливання землі — землетрусу.
Землетруси можуть виникати також при зминанні порід у складки, коли величина пружної напруги перевищує межу міцності порід, і вони розколюються, утворюючи розлом.
Сейсмічні хвилі, що породжуються землетрусами, поширюються на всі боки від вогнища подібно до звукових хвиль. Точка, в якій починається рух порід, називається фокусом, осередком або гіпоцентром, а точка на земній поверхні над осередком - епіцентром землетрусу. Ударні хвилі поширюються на всі боки від вогнища, у міру віддалення від нього їх інтенсивність зменшується.
Сейсмічні хвилі поділяються на хвилі стиснення та хвилі зсуву.
Хвилі стиснення, або поздовжні сейсмічні хвилі, викликають коливання частинок порід, крізь які вони проходять, вздовж напряму поширення хвилі, зумовлюючи чергування ділянок стиснення та розрідження у породах. Швидкість поширення хвиль стиснення в 1,7 рази більша за швидкість хвиль зсуву, тому їх першими реєструють сейсмічні станції. Хвилі стиснення також називають первинними (P-хвилі). Швидкість P-хвилі дорівнює швидкості звуку у відповідній гірській породі. При частотах P-хвиль, Великі 15 Гц, ці хвилі можуть бути сприйняті на слух як підземний гул і гуркіт.
Хвилі зсуву, або поперечні сейсмічні хвилі, змушують частки порід коливатися перпендикулярно до напряму поширення хвилі. Хвилі зсуву також називають вторинними (S-хвилі).
Існує ще третій тип пружних хвиль – довгі або поверхневі хвилі (L-хвилі). Саме вони спричиняють найсильніші руйнування.
Швидкості сейсмічних хвиль можуть сягати 8 км/с.
Сила землетрусу, що зазнає споруди, залежить від видалення та глибини вогнища, від геології місцевості та гідрогеології ділянки забудови.
ВПЛИВ СЕЙСМІЧНИХ ХВИЛЬ НА СПОРУДИ
Наслідки землетрусів залежать від просторової жорсткості, розмірів, форми та ваги будівель, а також від кількості та характеру поштовхів. Найбільш небезпечні для будівель горизонтальні складові коливань ґрунту, оскільки під час землетрусу будівлі працюють як вертикальний брус або пластина, консольно закріплені в ґрунт. Вертикальні сейсмічні навантаження, що виникають в районі епіцентру, більш небезпечні для горизонтальних конструкцій – перекриттів, карнизів тощо.
Ступінь руйнування будівель та споруд в одному сейсмічному районі може бути неоднаковим внаслідок різних конструктивних типів споруд, різної якості будівельних матеріалів(наприклад, при однієї і тієї ж інтенсивності землетрусу одні будівлі можуть зазнати більших пошкоджень, ніж інші, якщо у них погане зчеплення каменю з розчином), специфіки виконання робіті характеру підстав (наприклад, на слабких підставах руйнування завжди більше, ніж на міцних).
ОЦІНКА І ВИМІР СИЛИ І ВПЛИВ ЗЕМЛЕТРЯСІВ
Для оцінки та порівняння землетрусів використовуються шкала магнітуд (наприклад, шкала Ріхтера) та різні шкали інтенсивності.
Шкала магнітуд розрізняє землетруси за величиною магнітуди, яка є відносною енергетичною характеристикою землетрусу. Існує кілька магнітуд та відповідно магнітудних шкал: локальна магнітуда (ML); магнітуда, що визначається поверхневими хвилями (Ms); магнітуда, що визначається за об'ємними хвилями (mb); моментна магнітуда (Mw).Найбільш популярною шкалою оцінки енергії землетрусів є локальна шкала магнітуд Ріхтера. За цією шкалою зростанню магнітуди на одиницю відповідає 32-кратне збільшення звільненої сейсмічної енергії.
Інтенсивність землетрусів(Не може бути оцінена магнітудою) оцінюється за тими ушкодженнями, які вони завдають у населених районах.
Інтенсивність є якісною характеристикою землетрусу і вказує на характер та масштаб впливу землетрусу на поверхню землі, на людей, тварин, а також на природні та штучні споруди в районі землетрусу. У світі використовується кілька шкал інтенсивності: у Європі – європейська макросейсмічна шкала (EMS), у Японії – шкала Японського метеорологічного агентства (Shindo), у США та Росії – модифікована шкала Меркаллі (MM):
1 бал (непомітне) - відзначається лише спеціальними приладами
2 бали (дуже слабке) - відчувається тільки дуже чуйними домашніми тваринами та деякими людьми у верхніх поверхах будівель
3 бали (слабке) - відчувається тільки всередині деяких будівель, як струс від вантажівки
4 бали (помірний) - землетрус відзначається багатьма людьми; можливе коливання вікон та дверей;
5 балів (досить сильне) - хитання висячих предметів, скрип підлог, деренчання стекол, осипання побілки;
6 балів (сильне) - легке пошкодження будівель: тонкі тріщини в штукатурці, тріщини в печах тощо;
7 балів (дуже сильне) - значне пошкодження будівель; тріщини у штукатурці та відламування окремих шматків, тонкі тріщини у стінах, пошкодження димових труб; тріщини у сирих ґрунтах;
8 балів (руйнівне) - руйнування у будинках: великі тріщини у стінах, падіння карнизів, димових труб. Зсуви та тріщини шириною до кількох сантиметрів на схилах гір;
9 балів (спустошливе) - обвали в деяких будинках, обвалення стін, перегородок, покрівлі. Обвали, осипи та зсуви в горах. Швидкість просування тріщин може досягати 2 см/с;
10 балів (знищувальне) - обвали у багатьох будинках; в інших – серйозні ушкодження. Тріщини в ґрунті до 1 м завширшки, обвали, зсуви. За рахунок завалів річкових долин з'являються озера;
11 балів (катастрофа) - численні тріщини на Землі, великі обвали в горах. Загальна руйнація будівель;
12 балів (сильна катастрофа) - зміна рельєфу в великих розмірах. Величезні обвали та зсуви. Загальна руйнація будівель та споруд.
Землетруси силою в 6 балів і менш не викликають небезпечних пошкоджень, а землетруси силою в 10 балів і більш настільки руйнівні, що протидіяти їм звичайними способами підвищення сейсмостійкості неможливо, а тому в районах, де ймовірні такі землетруси, будівництво зазвичай не ведеться. Відтак будівлі можуть бути захищені від землетрусів силою 7-9 балів. У районах із сейсмічності в 9 балів зведення споруд першої категорії супроводжується додатковими антисейсмічними заходами.
Не без використання матеріалів книги М. Бойка "Діагностика пошкоджень та методи відновлення експлуатаційних якостей будівель" та wikipedia.org
Землетрус- Це різкі імпульсні струсу ділянок земної поверхні. Ці струси можуть бути викликані різними причинами, що дозволяє за походженням землетрусу розділяти на такі основні групи:
- тектонічні, зумовлені вивільненням енергії, що виникає внаслідок деформацій товщ гірських порід;
- вулканічні, пов'язані з рухом магми, вибухом та обваленням вулканічних апаратів;
- денудаційні, пов'язані з поверхневими процесами(великими обвалами, обваленням склепінь карстових порожнин);
- техногенні, пов'язані з діяльністю людини (видобуток нафти та газу, ядерні вибухи та ін.).
Найбільш частими та потужними є землетруси тектонічного походження. Напруження, спричинені тектонічними силами, накопичуються протягом деякого часу. Потім, коли перевищується межа міцності, відбувається розрив гірських порід, що супроводжується виділенням енергії та деформацією у вигляді пружних коливань (сейсмічних хвиль). Область усередині Землі, де відбувається утворення розломів та виникнення сейсмічних хвиль, називають осередком землетрусу; осередок є областю зародження землетрусу. Як правило, головному сейсмічному удару передують попередні слабші точки - форшоки (англ. "fore" - попереду + "shock" - удар, поштовх), пов'язані з початком утворення розломів. Потім відбувається головний сейсмічний удар і наступні за ним афтершоки. Афтершоки- Це підземні поштовхи, що йдуть за головним поштовхом з однієї з ним осередкової області. Число афтершоків та тривалість їх виникнення зростає із зростанням енергії землетрусу, зменшенням глибини його вогнища і може досягати кількох тисяч. Їх освіта пов'язана з виникненням нових розломів у вогнищі. Таким чином, землетрус зазвичай проявляється у вигляді групи сейсмічних поштовхів, що складається з форшоків, головного поштовху (найсильнішого землетрусу в групі) і афтерошоків. Сила землетрусу визначається обсягом його осередку: чим більше обсягвогнища, тим сильніший землетрус.
Умовний центр вогнища землетрусу називають гіпоцентром, або фокусомземлетрусу. Його обсяг можна окреслити за розташуванням гіпоцентрів афтершоків. Проекція гіпоцентру на поверхню називається епіцентромземлетрусу. Поблизу епіцентру коливання земної поверхні та пов'язані з ними руйнування проявляються з найбільшою силою. Територія, де землетрус виявився з максимальною силою, називається плейстосейстової областю. У міру віддалення від епіцентру інтенсивність землетрусу та ступінь пов'язаних з ним руйнувань зменшується. Умовні лінії, що з'єднують території з однаковою інтенсивністю землетрусу, називаються ізосейстами. Від вогнища землетрусу ізосейсти внаслідок різної густини та типу ґрунтів розходяться у вигляді еліпсів або вигнутих ліній.
По глибині гіпоцентрів землетруси поділяються на дрібнофокусні (0-70 км від поверхні), середньофокуні (70-300 км) та глибокофокусні (300-700 км). Заснована частина землетрусів зароджується у вогнищах глибині 10-30 км, тобто. відноситься до дрібнофокусних.
Реєстрація та вимірювання інтенсивності землетрусів
Щороку Землі реєструється кілька сотень тисяч землетрусів, частина їх виявляються руйнівними, частина взагалі відчувається людьми. Інтенсивність землетрусів можна оцінити з двох позицій: 1) зовнішнього ефекту землетрусу і 2) вимірювання фізичного параметра землетрусу – магнітуди.
Визначення зовнішнього ефекту землетрусу ґрунтується на визначенні його інтенсивності, що є мірою величини струсу грунту. Вона визначається ступенем руйнування будівель, характером зміни земної поверхні та відчуттями, які зазнають люди під час землетрусів. Інтенсивність землетрусів вимірюється у балах.
Розроблено кілька шкал визначення інтенсивності землетрусів. Першу з них було запропоновано у 1883-1884 роках. М. Россі та Ф. Форелем, інтенсивність відповідно до цієї шкали вимірювалася в інтервалі від 1 до 10 балів. Пізніше, в 1902 р. в США була розроблена досконаліша 12-бальна шкала, що отримала назву шкали Меркаллі (на ім'я італійського вулканолога). Цією шкалою, дещо видозміненою, і в даний час широко користуються сейсмологи США та інших країн. У нашій країні та деяких європейських країнах використовується 12-бальна міжнародна шкала інтенсивності землетрусів (MSK-64), що отримала назву за першими літерами її авторів (Медведєв - Шіонхойєр - Карнік).
| Бали | Критерії |
| ОДИН БАЛ | Людьми такий землетрус не відчувається, за винятком поодиноких спостерігачів, які перебувають у особливо чутливих місцях і які займають певні становища. Поштовхи реєструються лише спеціальними сейсмографами. |
| ДВА БАЛА | Землетрус дуже слабкий. Коливання грунту відчувається небагатьма людьми, які перебувають у спокої, головним чином найвищих поверхах будинків, розташованих у безпосередній близькості від епіцентру. |
| ТРИ БАЛЛИ | Землетрус слабкий. Коливання відчуваються у приміщеннях, головним чином у верхніх поверхах висотних будівель. Під час цього землетрусу розгойдуються підвішені предмети, особливо люстри, скриплять і починають рухатися відчинені двері. Автомобілі, що стоять, починають злегка розгойдуватися на ресорах. Деякі люди здатні оцінити тривалість струсу. |
| Чотири бали | Помірний землетрус. Воно відчувається багатьма людьми і особливо тими, хто перебуває у приміщенні. Лише небагато людей можуть відчути такий землетрус на відкритому повітрі, і лише ті, хто зараз перебуває у спокої. Деякі люди вночі від такого землетрусу прокидаються. У момент землетрусу розгойдуються підвішені предмети, деренчать скла, грюкають двері, дзвенить посуд, тріщать дерев'яні стіни, карнизи та перекриття. Помітно погойдуються на ресорах автомашини, що стоять. |
| П'ять балів | Відчутний землетрус. Воно відчувається всіма людьми, де б вони не були. Прокидаються усі сплячі. Двері розгойдуються на петлях і відчиняються мимоволі, стукають віконниці, зачиняються і відчиняються вікна. Рідина в судинах розгойдується і іноді переливається через край. Б'ється частина посуду, тріскають шибки, місцями в штукатурці з'являються тріщини, перекидаються меблі. Маятниковий годинник зупиняється. Іноді розгойдуються телеграфні стовпи, опорні щогли, дерева та всі високі предмети. |
| ШІСТЬ БАЛІВ | Сильний землетрус. Відчувається усіма людьми. Багато людей з переляку залишають приміщення. У момент коливання ґрунту та після них хода стає нестійкою. Б'ються вікна та скляний посуд. Окремі предмети падають зі столу. Падають картини. Приходить у рух і перекидаються меблі. З'являються тріщини на стінах у цегляній кладці. Помітно стрясаються дерева та кущі. |
| СІМ БАЛІВ | Дуже сильний землетрус. Люди важко утримуються на ногах. У переляку інстинктивно вибігають із приміщень. Тремтять підвішені предмети. Ламаються меблі. Багато будинків зазнають сильних пошкоджень. Пічні труби обламуються лише на рівні дахів. Обвалюється штукатурка, погано укладена цегла, каміння, черепиця, карнизи та спеціально неукріплені парапети. З'являються значні тріщини у ґрунті. Відбуваються зсуви та обвали на кам'янистих та глинистих схилах. Мимоволі дзвонять дзвони. У річках та відкритих водоймах мутніє вода. З басейнів вода виплескується. Пошкоджуються бетонні зрошувальні канали. |
| вісім балів | Руйнівний землетрус. Типові будівлі зазнають значних пошкоджень. Іноді частково руйнуються. Старі споруди руйнуються. Відбувається відрив панелей від каркасів. Похитуються і падають пічні та фабричні труби, пам'ятники, башти, колони, водонапірні башти. Ламаються палі. Обламуються гілки на деревах, виникають тріщини у вологому ґрунті та на крутих схилах. |
| Дев'ять балів | Спустошливий землетрус. Від дії такого землетрусу виникає паніка. Вдома руйнуються. Серйозно ушкоджуються греблі та борти водосховищ. Рвуться підземні трубопроводи. На земній поверхні утворюються значні тріщини. |
| ДЕСЯТЬ БАЛІВ | Знищуючий землетрус. Більшість будівель руйнується вщент. Обрушуються деякі добре збудовані дерев'яні будівлі та мости. Серйозні ушкодження одержують греблі, насипи та греблі. На земній поверхні з'являються численні тріщини, деякі мають ширину близько 1 м. Виникають великі провали і великі зсуви. Вода виплескується з каналів, русел річок та з озер. Починають рухатися піщані і глинисті грунти на пляжах і низинних ділянках. Злегка згинаються рейки на залізницях. Ламаються великі гілки та стовбури дерев. |
| ОДИННАДЦЯТЬ БАЛІВ | Катастрофічне землетрус. Зберігаються лише небагато, особливо міцні кам'яні будівлі. Руйнуються греблі, насипи, мости. На поверхні землі з'являються широкі тріщини, що глибоко йдуть у надра. Підземні трубопроводи повністю виходять із ладу. Сильно спучуються рейки на залізницях. На схилах з'являються великі зсуви. |
| ДВАНАДЦЯТЬ БАЛІВ | Сильний катастрофічний землетрус. Повна руйнація будівель та споруд. До невпізнанності змінюється ландшафт, зміщуються скельні масиви, сповзають схили, виникають великі провали. Поверхня землі стає хвилеподібною. Утворюються водоспади, з'являються нові озера, змінюються русла річок. Рослинність і тварини гинуть під обвалами та осипами. Уламки каміння та предметів змітаються високо в повітря. |
Відповідно до цієї шкали землетруси поділяються на слабкі – від 1 до 4 балів, сильні – від 5 до 7 балів та найсильніші – понад 8 балів.
Оцінка інтенсивності землетрусів, хоч і спирається на якісну оцінку ефекту землетрусу (вплив землетрусу на поверхню), але не дозволяє проводити математично точне визначенняпараметрів землетрусу.
У 1935 р. американським сейсмологом Ч. Ріхтером була запропонована об'єктивніша шкала, заснована на вимірі магнітуди (ця шкала згодом стала широко відома як шкала Ріхтера). Магнітуда (від латів. "magnitudo" - величина), згідно з визначенням Ч. Ріхтера та Б. Гуттенберга, це величина, що є десятковий логарифммаксимальної амплітуди сейсмічної хвилі (у тисячних частках міліметра), записаної стандартним сейсмографом на відстані 100 км від епіцентру землетрусу.
Хоча в цьому визначенні не уточнюється, які існуючих хвильтреба брати до уваги, стало загальноприйнятим вимірювати максимальну амплітуду поздовжніх хвиль (для землетрусів, вогнище яких розташовується поблизу поверхні, зазвичай вимірюється амплітуда поверхневих хвиль). У цілому нині, магнітуда характеризує ступінь усунення частинок грунту при землетрусах: що більше амплітуда, то значніше зміщення частинок.
Шкала Ріхтера теоретично не має верхньої межі. Чутливі прилади реєструють поштовхи з магнітудою 1,2, тоді як люди починають відчувати поштовхи тільки з магнітудою 3 або 4. Найбільш сильні землетруси, що відбулися в історичний час, досягали магнітуди 8,9 (сумно знаменитий землетрус у Лісабоні 1755 р.).
Між інтенсивністю землетрусу в епіцентрі (I 0), що виражається в балах, та величиною магнітуди (М) існує залежність, що описується формулами
I 0 = 1,7 М-2,2і М = 0,6 I 0 +1,2.
Співвідношення між бальністю та магнітудою залежить від відстані між вогнищем та точкою реєстрації на поверхні землі. Чим менша глибина вогнища, тим більша інтенсивність струсу на поверхні при одній і тій же магнітуді.
Отже, землетруси з однаковою магнітудою можуть викликати різні руйнування поверхні залежно від глибини вогнища.
Реєстрація землетрусів проводиться на сейсмічних станціях за допомогою спеціальних приладів – сейсмографів, які записують навіть найменші коливання ґрунту. Запис коливань називають сейсмограмою. Сейсмограми повинні реєструвати коливання ґрунту у двох взаємоперпендикулярних напрямках у горизонтальній площині та коливання у вертикальній площині, для чого до складу сейсмографів включені три записувальні пристрої (сейсмометри). З визначення різниці у часі реєстрації різних типів сейсмічних хвиль, і знаючи швидкість їх поширення, можна визначити положення гіпоцентру землетрусу. Точність таких визначень досить висока, особливо з огляду на те, що до сьогодні діє розвинена міжнародна мережа сейсмічних станцій.
Для характеристики землетрусів важливе значення мають також їх енергія та прискорення при струсі ґрунту.
Енергія, що виділяється при землетрусі, може бути розрахована, виходячи зі значення магнітуди за формулою
log Е = 11,5 M, де Е – енергія, М – магнітуда.
Величина прискорення показує, з якою швидкістю відбувається струс грунту. Прискорення, одержувані ґрунтом, передаються спорудам, які починають розгойдуватися та руйнуватися. Для вимірювання прискорення користуються показаннями спеціальних приладів – акселерографів, якими оснащені сучасні сейсмографи. Прискорення у горизонтальному напрямку завжди більше, ніж у вертикальному. Так, максимально високі із зареєстрованих горизонтальних прискорень становлять 1,15g, а максимально високі вертикальні – до 0,7g. Саме тому найнебезпечнішими вважаються горизонтальні поштовхи.
Розміщення сейсмічно активних зон
Переважна більшість землетрусів присвячена тектонічно активним зонам земної кори, пов'язані з межами літосферних плит. Так високосейсмічний район є обрамлення Тихого океану, де океанічна літосферна плита підсувається під континентальні або більш древні океанічні плити (процес підсуву океанічної плити називають субдукцією). Зони підсуву плити та її занурення в мантію трасується положенням вогнищ землетрусів, що фіксуються до поверхні нижньої мантії (кордон 670 км, пов'язаний із зростанням щільності речовини) і іноді глибше. Ці зони отримали назву сейсмофокальних зон Беньоф. Ще одна область активної сейсмічності пов'язана з Альпійсько-Гімалайським поясом, що простягається від Гібралтару до Бірми. Цей грандіозний складчастий пояс утворений внаслідок зіткнення континентальних літосферних плит. У межах цього поясу осередки землетрусів приурочені головним чином до земної кори (глибинам до 40-50 км) і не утворюють виражених сейсофокальних зон. Їх утворення пов'язане з процесами нудьгування і розколювання на пластини товщ континентальної літосфери, що насуваються одна на одну. Вогнища землетрусів приурочені і до зон розсування та розколювання плит. Процес розсування літосферних, що супроводжується формуванням нової океанічної кори за рахунок мантійних розплавів, активно протікає у зонах серединно-океанічних хребтів. Розтягування континентальних літосферних плит (що відбувається, наприклад, Східної Африкиабо у районі озера Байкал).
Землетруси досягають іноді шаленої сили, і досі не вдається передбачити, коли і де вони виникнуть. Вони так часто змушували людину почуватися безпорадною, що вона стала постійно боятися землетрусів. У багатьох країнах народна легенда пов'язує їх із буянням гігантських чудовиськ, що тримають на собі Землю.
Перші систематичні та вільні від містики уявлення про землетруси виникли у Греції. Мешканці її часто були свідками виверження вулканів в Егейському морі та страждали від землетрусів, що відбувалися на берегах Середземного моряі іноді супроводжувалися "приливними" хвилями (цунамі). Багато давньогрецьких філософів пропонували для цих природних явищ фізичні пояснення. Наприклад, Страбон зауважив, що землетруси частіше відбуваються на узбережжі, ніж далеко від моря. Він, як і Аристотель, вважав, що землетруси викликаються найсильнішими підземними вітрами, що займають горючі речовини.
На початку ХХ століття у багатьох місцях земної кулі було створено сейсмічні станції. Там постійно працюють чутливі сейсмографи, які реєструють слабкі сейсмічні хвилі, що виникають при віддалених землетрусах. Наприклад, Сан-Франциський землетрус 1906 р. було чітко записано десятками станцій у низці країн поза США, зокрема у Японії, Італії та Німеччини.
Значення цієї розгорнутої по всьому світу мережі сейсмографів полягало в тому, що документація землетрусів вже більше не обмежувалася розповідями про суб'єктивні відчуття та ефекти, що візуально спостерігалися. Було розроблено програму міжнародного співробітництва, яка передбачала обмін записами землетрусів, що допомагало б точно визначати розташування вогнищ. Вперше виникла статистика часу виникнення землетрусів та їхнього географічного розподілу.
Слово "цунамі" походить з японської мови і означає "гігантська хвиля в гавані". Виникають цунамі на поверхні океану внаслідок виверження підводних вулканів чи землетрусів. Водні масипочинають розгойдуватися і поступово приходять у повільний, але несе в собі величезну енергію рух, який з центру поширюється на всі боки. Довжина хвилі, тобто. відстань від однієї водяної гори до іншої становить від 150 до 600 км. Поки сейсмічні хвилі мають під собою велику глибину, їх висота не перевищує одного метра і вони цілком нешкідливі. Жахлива сила цунамі виявляється лише біля берегів. Там хвилі сповільнюють свій рух, вода здіймається на неймовірну висоту; що крутіше берег, то вищі хвилі. Як за сильного відливу, вода спочатку відкочується від берега, оголюючи дно на цілі кілометри. Потім приливає знову вже за лічені хвилини. Висота хвиль може досягати 60 метрів, і мчать вони на берег зі швидкістю 90 км/год, все змітаючи на своєму шляху.
У надалі можливістьвизначати з однаковою точністю розташування землетрусів помірної сили у будь-якому районі земної поверхні сильно зросла внаслідок створення - з ініціативи США - вимірювального комплексу, названого Світовий мережею стандартизованих сейсмічних станцій (WWWSSN - World Standardized Seismograph Network).
Інтенсивність землетрусу – на поверхні землі вимірюється у балах. У нашій країні прийнято міжнародну М8К-64 (шкала Медведєва, Шпонхойтера, Карника), відповідно до якої землетруси поділяються за силою поштовхів на поверхні землі на 12 балів. Умовно їх можна розділити на слабкі (1-4 бали), сильні (5-8 балів) та найсильніші, або руйнівні (8 балів і вище).
При 3-бальному землетрусі коливання відзначаються небагатьма людьми і лише у приміщенні; при 5-ти бальному - хитаються висячі предмети і всі, що знаходяться в приміщенні відзначають поштовхи; при 6-бальному – з'являються пошкодження у будинках; при 8-бальному – виникають тріщини у стінах будівель, обвалюються карнизи та труби; 10-бальний землетрус супроводжується загальним знищенням будівель та порушенням поверхні землі. Залежно від сили підземних поштовхів можуть руйнуватися цілі селища та міста.
1.2 Глибина вогнищ землетрусу
Землетрус – це просто коливання ґрунту. Хвилі, що викликають землетрус, називаються сейсмічними хвилями; подібно до звукових хвиль, що розходяться від гонгу при ударі по ньому, сейсмічні хвилі також випромінюються з деякого джерела енергії, що знаходиться десь у верхніх шарах Землі. Хоча джерело природних землетрусів займає певний обсяг гірських порід, часто його зручно визначати як точку, з якої розходяться сейсмічні хвилі. Цю точку називають фокусом землетрусу. При природних землетрусах вона, звичайно, знаходиться на певній глибині під поверхнею земної. У разі штучних землетрусів, таких як підземні ядерні вибухи, фокус розташований близько до поверхні. Точку на земній поверхні, розташовану безпосередньо над фокусом землетрусу, називають епіцентром землетрусу.
Наскільки глибоко в тілі Землі є гіпоцентри землетрусів? Одним із перших разючих відкриттів, зроблених сейсмологами, було те, що, хоча фокуси багатьох землетрусів розташовані на невеликій глибині, в деяких районах їх глибина становить сотні кілометрів. До таких районів відносяться американські Анди, острови Тонга, Самоа, Нові Гебриди, Японське море, Індонезія, Антильські острови в Карибському морі; у всіх цих районах є глибоководні океанічні ринви. У середньому частота землетрусів тут різко зменшується на глибинах понад 200 км, але деякі фокуси досягають навіть глибин 700 км. Землетрус, що виникають на глибинах від 70 до 300 км, досить довільно відносять до категорії проміжних, а ті, що виникають на більшій глибині, називають глибокофокусними. Проміжні та глибокофокусні землетруси відбуваються також далеко від Тихоокеанського району: у Гіндукуші, Румунії, Егейському морі та під територією Іспанії.
Дрібнофокусні поштовхи – це ті, осередки яких розташовані безпосередньо під земною поверхнею. Саме дрібнофокусні землетруси викликають найбільші руйнування, і в загальній сумі енергії, що виділяється у всьому світі під час землетрусів, їх внесок становить 3/4. У Каліфорнії, наприклад, усі відомі досі землетруси були дрібнофокусними.
У більшості випадків після помірних або сильних дрібнофокусних землетрусів у тій же місцевості протягом кількох годин, а то й кількох місяців відзначаються численні землетруси меншої сили. Вони називаються афтершоками, і їх число при дійсно великому землетрусі іноді буває надзвичайно великим.
Деяким землетрусам передують попередні поштовхи з тієї ж осередкової області - форшоки; передбачається, що їх можна використовувати для передбачення головного поштовху.
1.3 Типи землетрусів
Ще нещодавно була поширена думка, що причини землетрусів будуть приховані в темряві невідомості, оскільки вони виникають на глибинах, занадто далеких від сфери людських спостережень.
Сьогодні ми можемо пояснити природу землетрусів та більшу частину їх видимих властивостей з позиції фізичної теорії. Згідно сучасним поглядам, Землетруси відображають процес постійного геологічного перетворення нашої планети. Розглянемо тепер прийняту в наш час теорію походження землетрусів і те, як вона допомагає нам глибше зрозуміти їхню природу і навіть передбачати їх.
Перший крок до сприйняття нових поглядів полягає у визнанні тісного зв'язку в розташуванні тих районів земної кулі, які найбільш схильні до землетрусів, і геологічно нових і активних областей Землі. Більшість землетрусів виникає на околицях плит: тому ми робимо висновок, що ті ж глобальні геологічні, або тектонічні, сили, що створюють гори, рифтові долини, серединно-океанічні хребти і глибоководні жолоби, ті самі сили є і первинною причиною найсильніших землетрусів. Природа цих глобальних сил в даний час ще не зовсім ясна, але безсумнівно, що їх поява обумовлена температурними неоднорідностями в тілі Землі - неоднорідностями, що виникають завдяки втраті тепла шляхом випромінювання в навколишній простір, з одного боку, і додавання тепла від розпаду радіоактивних елементів, що містяться в гірських породах, - з іншого.
Корисно запровадити кваліфікацію землетрусів за способом їхнього утворення. Найбільше поширені тектонічні землетруси. Вони виникають, як у гірських породах під впливом тих чи інших геологічних сил відбувається розрив. Тектонічні землетруси мають важливе наукове значення для пізнання надр Землі та величезне практичне значеннядля людського суспільства, оскільки вони є найнебезпечнішим природним явищем.
Проте землетруси виникають і з інших причин. Підземні поштовхи іншого типу супроводжують вулканічні виверження. І в наш час багато людей все ще вважають, що землетруси пов'язані головним чином із вулканічною діяльністю. Ця ідея походить від давньогрецьких філософів, які звернули увагу на широке поширення землетрусів та вулканів у багатьох районах Середземномор'я. Сьогодні ми також виділяємо вулканічні землетруси - ті, які відбуваються у поєднанні з вулканічною діяльністю, але вважаємо, що як виверження вулканів, так і землетруси є результатом дії тектонічних сил на гірські породи, і вони не обов'язково виникають разом.
Третю категорію утворюють обвальні землетруси. Це невеликі землетруси, що виникають у районах, де є підземні порожнечі та гірничі виробки. Безпосередня причина коливань ґрунту полягає при цьому в обваленні покрівлі шахти чи печери. Часто спостерігається різновид цього явища - звані «гірські удари». Вони трапляються, коли напруги, що виникають навколо гірничої виробки, змушують великі маси гірських порід різко, з вибухом, відокремлюватися від її вибою, що збуджує сейсмічні хвилі. Гірські удари спостерігалися, наприклад, у Канаді; особливо часто вони відзначаються у Південній Африці.
Великий інтерес викликає різновид обвальних землетрусів, які іноді виникають при розвитку великих зсувів. Наприклад, у результаті гігантського зсуву, що утворився 25 квітня 1974 р. на річці Мантаро в Перу, виникли сейсмічні хвилі, еквівалентні землетрусу помірної сили.
Останній тип землетрусів - це штучні вибухові землетруси, що виникають людиною, що виникають при звичайних або ядерних вибухах. Підземні ядерні вибухи, що проводилися протягом останніх десятиліть на низці випробувальних полігонів у різних місцях земної кулі, викликали досить значні землетруси. Коли в свердловині глибоко під землею вибухає ядерний пристрій, вивільняється величезна кількість ядерної енергії. За мільйонні частки секунди тиск там підскакує до величин, що у тисячі разів перевищують атмосферний тиск, а температура збільшується в цьому місці на мільйони градусів. Навколишні породи випаровуються, утворюючи сферичну порожнину діаметром багато метрів. Порожнина розростається, поки кипляча порода випаровується з її поверхні, а породи навколо порожнини під впливом ударної хвилі пронизуються дрібними тріщинами.
За межами цієї тріщинуватої зони, розміри якої вимірюються іноді сотнями метрів, стиск у гірських породах призводять до виникнення сейсмічних хвиль, що поширюються у всіх напрямках. Коли перша сейсмічна хвиля стиснення досягає поверхні, ґрунт вигинається вгору і, якщо енергія хвилі досить велика, може статися викид поверхневих та корінних порід у повітря утворенням вирви. Якщо свердловина глибока, то поверхня тільки злегка розтріскається і порода на мить підніметься, щоб потім знову впасти на шари, що підстилають.
Деякі підземні ядерні вибухи були настільки сильні, що сейсмічні хвилі, що поширилися від них, пройшли через внутрішні області Землі і були записані на далеких сейсмічних станціях з амплітудою, еквівалентною хвилях землетрусів з магнітурою 7 за шкалою Ріхтера. У деяких випадках ці хвилі похитнули будівлі у віддалених містах.
1.4 Ознаки землетрусу, що готується
Насамперед, особливий інтерес сейсмологів привертають передвісні зміни швидкості поздовжніх сейсмічних хвиль, оскільки сейсмологічні станції спеціально сконструйовані так, щоб точно відзначати час приходу хвиль.
Другий із параметрів, які можуть бути використані для прогнозу, - це зміна рівня земної поверхні, наприклад нахил поверхні ґрунту в сейсмічних районах.
Третій параметр - виділення інертного газу радону в атмосферу вздовж зон активних розломів, особливо глибоких свердловин.
Четвертий параметр, що приваблює велика увага, електропровідність порід у зоні підготовки землетрусу З лабораторних експериментів, проведених на зразках гірських порід, відомо, що електричний опір водонасиченої породи, наприклад граніту, різко змінюється перед тим, як порода починає руйнуватися під дією високого тиску.
П'ятий параметр – варіації рівня сейсмічної активності. За цим параметром є більше відомостей, ніж з чотирьох інших, але отримані досі результати неможливо зробити певних висновків. Реєструються сильні зміни нормального фону сейсмічної активності - це збільшення частоти слабких землетрусів.
Розгляньмо ці п'ять стадій. Перша стадія полягає у повільному накопиченні пружної деформації завдяки дії головних тектонічних сил. Протягом цього періоду всі сейсмічні параметрихарактеризуються нормальними значеннями. На другій стадії в корових породах зон розлому розвиваються тріщини, що призводить до загального зростання обсягу - до дилатансії. Коли відкриваються тріщини, швидкість поздовжніх хвиль, що проходять через таку область, що роздується, падає, денна поверхня при цьому піднімається, виділяється газ радон, зменшується електричний опір може змінитися частота мікроземлетрусів, що відзначаються на даній площі. На третій стадії відбувається дифузія води з навколишніх порід у пори та мікротріщини, що створює умови нестійкості. У міру заповнення тріщин водою швидкість, що проходять через даний районР-хвиль починає знову зростати, підняття поверхні ґрунту припиняється, виділення радону зі свіжих тріщин згасає, а електричний опір продовжує зменшуватися. Четверта стадія відповідає моменту землетрусу, після чого відразу настає п'ята стадія, коли на площі виникають численні афтершоки.
1.2. Землетрус
Є найнебезпечнішим проявом геологічних процесів. Це раптове звільнення потенційної енергії земних надр як поздовжніх і поперечних хвиль. За період, тобто. за останні 4 тис. років від землетрусів, за неповними даними, загинули близько 13 млн осіб. Лише під час одного землетрусу в Китаї в 1976 р., за різними даними, загинули від 240 тис. до 650 тис. осіб та понад 700 тис. осіб отримали поранення.
За генезою природні землетруси поділяються на тектонічні, вулканічні та екзогенні. Найбільш руйнівними є тектонічні, викликані швидким усуненням крил тектонічних порушень.
Сила землетрусу залежить від кількості енергії, що виділилася в області вогнища, що характеризується магнітудою (умовною енергетичною характеристикою) і глибиною залягання вогнища. Інтенсивність – якісний показник наслідків, що включає розмір збитків, кількість жертв та ступінь сприйняття людьми наслідків землетрусу.
Для визначення інтенсивності коливання поверхні в епіцентрі використовується 12-бальна шкала сили землетрусів, що базується на ступені руйнування будівель. Ширше застосовують шкалу магнітуд, яка невірно називається балами. Вона була запропонована Ч. Ріхтером і відповідає відносній кількості енергії, що виділилася в осередку землетрусу. Найбільш сильні землетруси характеризуються магнітудою (М) від 6 до 8,9. Магнітуда 6 відповідає землетрусу силою 8 балів, М = 7-9-10-бальному землетрусу, а М> 8-11-12-бальним землетрусам.
Слід зазначити, що оцінка землетрусів у магнітудах більш об'єктивна, ніж у балах, оскільки ступінь руйнування будівель залежить не тільки від кількості енергії, що виділилася, а й від інших факторів, зокрема від якості будівель та застосування антисейсмічної технології будівництва, глибини вогнища, водонасиченості гірських. порід і т.д.
Землетруси виражаються багатьма поштовхами, спрямованими вгору від вогнища, з яких тільки один або кілька є головними та найбільш руйнівними. Головному поштовху передують форшоки, а потім йдуть повторні поштовхи - афтершоки.
До 80% землетрусів відбуваються в земній корі, і в багатьох із них осередки розташовуються на глибині 8 - 20 км. Максимальна глибина вогнища землетрусу знаходиться приблизно на межі нижньої та верхньої мантії (620-720 км).
Більшість великих землетрусів присвячена Альпійсько-Гімалайській області та Тихоокеанському вогненному кільцю (рис. 8.5). До складу першої входять гірничо-складчасті споруди Північної Африки, Апенніни, Альпи, Карпати, Крим, Кавказ, гірські споруди Балканського півострова. Малої та Середньої Азії, Ірану, Афганістану, Паміру, Гімалаїв та Бірми. Тихоокеанське вогняне кільце включає Алеутські острови, Камчатку, Сахалін. Курильську гряду. Японські острови, гірські споруди Південно-Східної Азії. Центральної Америки. Анди та Кордильєри. У перерахованих районах відбуваються найсильніші землетруси, які зазвичай перевищують 9-10 балів. У сейсмонебезпечних областях проживає більше половини населення Японії, одна третина населення Китаю, одна сьома частина населення США та одна сота частина населення Росії.
Землетруси - це комплексне лихо з прямим і непрямим вторинним збитком, що виникає внаслідок сходження лавин і зсувів, селів, виникнення цунамі та пожеж. Причому у матеріальному обчисленні збитки через супутні стихійні лиха нерідко перевищують первинні збитки.
Величина збитків, завданих землетрусами, залежить від сили сейсмічних хвиль, що досягають земної поверхні, частоти, тривалості сейсмічних коливань, від конструктивних особливостей будівель та стану ґрунту основи. Загальні збитки від руйнування будівель під час землетрусу в Каракасі в 1967 р. перевищили 100 млн доларів і при цьому загинули 205 людей. Під час Ашхабадського землетрусу в 1948 р. місто було практично повністю зруйноване, а кількість жертв, можливо, перевищила 125 тис. осіб. Одним із найважчих за своїми соціально-економічними наслідками був Спітакський землетрус 7 грудня 1988 р. Число загиблих перевищило 25 тис. осіб, а збитки склали близько 8 млрд доларів.
Сильні землетруси призводять до серйозних змін природного середовища. Змінюються рельєф земної поверхні, конфігурація водороздільних просторів і гірських хребтів, з'являються нові прибережні і підводні рівнини, грабени і горсти, рови і тріщини, якими переміщаються блоки земної кори, утворюючи скиди і скидання.
Під час одного з найсильніших в історії людства Гобі-Алтайського 12-бального землетрусу в 1957 р. хребет Гурван-Соіхан заввишки до 4000 м і протяжністю 257 км був піднятий і зрушений на схід. Утворилися численні розривні порушення, зокрема, грабени шириною 800 м і довжиною до 3,5 км, довгі тектонічні рови з сяйвами до 19 м, а вододілова ділянка м. Бітут завдовжки 3 км і завдовжки 1,1 км опустилася на 328 м. північному схилі хребта Хамар-Дабан було зірвано і скинуто в долину гостроверхі вершини гір. Вони злилися разом у вигляді зрізаних конусів, утворивши плосковерхий вододіл.
Наслідки землетрусів бувають особливо катастрофічними, коли вони провокують екзогенні гравітаційні процеси - обвали, каменепади, зсуви та селі.
Землетруси через свою миттєву дію викликають сильні руйнування і призводять до великих жертв. Тривалість головного поштовху, що характеризується найбільшою магнітудою, рідко перевищує хвилину. Це лихо застає людей зненацька. Повторні підземні поштовхи – афтершоки – виявляються тривалий час, і населення встигає до них підготуватися.
Незважаючи на дослідницькі роботи з прогнозування землетрусів, що проводяться у великих масштабах, досі не запропоновано реальної методики прогнозу. У принципі передбачити виникнення землетрусу реально, оскільки після відповідних досліджень складають спеціальні сейсмогеологічні карти, але сказати точно, в якому конкретному місці і коли може статися землетрус, дуже складно і сьогодні практично неможливо.
Виходячи з неможливості на сучасному рівні розвитку науки та технічної її оснащеності передбачити та запобігти руйнівним землетрусам, велике значеннянабуває навчання населення поведінці у сейсмонебезпечних регіонах та сейсмостійке будівництво у цих районах. У комплекс антисейсмічних заходів входить створення залізобетонних сейсмічних поясів, зменшення ваги покрівлі та міжповерхових перекриттів, відмова від важких деталей, що виступають - карнизів, балконів, лоджій.
Теоретичний тур
Завдання 1.
Пожежна безпека. Дайте визначення.
Завдання 2.
Назвіть причини пожеж у побуті.
Завдання 3.
Що включає культура безпечної поведінки на дорозі
Завдання 4.
Що являють собою дорожні знаки
Завдання 5.
Дайте визначення стихійного лиха.
Завдання 6.
Наведіть основні джерела забруднення атмосфери
Завдання 7.
Дайте визначення аварії
Завдання 8.
Які об'єкти належать до радіаційно небезпечних об'єктів?
Завдання 9
1. Який сигнал ГО означає завивання сирени, переривчасті гудки підприємств та транспортних засобів?
1. Радіаційна небезпека
2. Увага всім
3. Повітряна тривога
2. Масові хвороби рослин називають
1.Епідемією
2.Епізоотією
3.Епіфітотіей
3. Геологічні природні явища це-
1. Природні явища, що утворюються в біосфері (зсув, землетрус, обвал)
2. Природні явища, що утворюються у гідросфері (виверження вулкана, цунамі, туман)
3. Природні явища, що утворюються в літосфері (землетруси, обвали, зсуви)
4. Місце руйнування гірської породи називають
1.Гіпоцентром
2.Магнітудою
3.Епіцентром
5. Поштовх, що передує головному сейсмічному поштовху землетрусу.
2.Афтершок
3.Моношок
6. До колективних засобів захисту належать:
1. Притулку та протирадіаційні укриття;
2 . Протигази та респіратори;
3. Засоби захисту шкіри та респіратори на всіх працівників підприємства.
7. Вулкани, які не виявляють вулканічної активності, називають:
1.Діючими
2.Дрімаючими
3.Потухлими
8. Загроза безпеці це-
1. Вкрай незвичайна за складною небезпечна ситуація, на межі нещасного випадку.
2. Сукупність чинників, створюють небезпеку життєво важливим інтересам особистості, суспільства, держави.
3. Надзвичайні ситуації техногенного, природного та соціального характеру
9. Які види займання заборонено гасити пінним вогнегасником?
1. Електропровід, електроустановки
2. дерев'яні будови
3. Сміття, папір
10. Область зниженого тиску у атмосфері – это:
2. Циклон
3. Антициклон
11. Мета йодної профілактики – не допустити:
1. Виникнення променевої хвороби;
2. Внутрішнього опромінення;
3. Ураження щитовидної залози
12. При аварії з витоком аміаку як індивідуальний засіб захисту ви вирішили застосувати ватно-марлеву пов'язку. Яким розчином її слід змочити? Назвіть правильну відповідь:
1. 2%-м розчином нашатирного спирту;
2. 2%-м розчином оцтової чи лимонної кислоти;
3. 2%-м розчином соди.
13. Короткочасне посилення вітру до швидкості 20-30 м/с називають
1.Ураганом
3.Шквалом
14. При аварії на хімічно небезпечному об'єкті стався витік хлору. Ви можете опинитися в зоні зараження, мешкаєте на четвертому поверсі дев'ятиповерхового будинку. Як ви вчините?
1. Сховаєтеся в підвалі будівлі
2. Підніміться на верхній поверх
3. Залишіть свою квартиру і спустіться на перший поверх
15. РСНС створена з метою:
1.Прогнозування НС на території Російської Федераціїта організації проведення аварійно-рятувальних та інших невідкладних робіт;
2. Об'єднання зусиль органів влади, організацій та підприємств, їх сил та засобів у галузі попередження та ліквідації надзвичайних ситуацій;
3. Забезпечення першочергового життєзабезпечення населення, що постраждав у надзвичайних ситуаціях на території Російської Федерації.
16. Морени це – …
1. Льодовикові відкладення
2. Застигла лава
3. Карстові провали
17. Які узбережжя Росії, найбільше схильні до впливів цунамі?
1. Чорноморське узбережжя Північного Кавказу
2. Узбережжя Камчатки, Сахаліну та Курильських островів
3. Узбережжя Північного льодовитого океану
18. Основним джерелом енергії для людини є:
1. Вітаміни
2. Вуглеводи
19. Інфекційні захворюваннясеред людей, що виходять за межі однієї держави, називають:
1.Епідемічним спалахом
2.Епідемією
3.Пандемією
20. Інфекційна хвороба, що характеризується ураженням товстої кишки явищами інтоксикації, називається:
1.Гепатит
2.Дизентерія
