Землетрясение: причины, характеристика, признаки

Список  литературы:

1. С.В. Поляков «Последствия сильных землетрясений» Издательство «Стройиздат» Москва, 1978г.
2. Зденек Кукал «Природные катастрофы» Издательство «Знание» Москва, 1985г.
3. Л.А.Михайлова «Безопасность жизнедеятельности» Издательство «Питер» Москва 2009г.
4. И.Г. Киссин «Землетрясение и подземные воды» Издательство «Наука» Москва, 1982г.
5. «Общее сейсмическое районирование территории России и сопредельных стран - ОСР-97»,И.Уломов, Объединенный институт физики Земли Российской академии наук.
6. http://www.ecosystema.ru
7. http://www.arspas.ru

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

Землетрясения - это подземные толчки, удары и колебания поверхности Земли, вызванные естественными процессами, происходящими в земной коре.

На земном шаре ежегодно происходит более 100землятресений, приводящих к различного рода разрушениям. По своим разрушающим последствиям землетрясения не имеют себе равных среди стихийных бедствий. Землетрясения занимают 1-е место по числу погибших и экономическому ущербу. В недрах нашей планеты непрерывно происходят внутренние процессы, изменяющие лик Земли. Чаще всего эти изменения медленные, постепенные. Не остаются постоянными даже расстояния между континентами. Под угрозой землетрясений находятся обширные территории, многие густонаселенные области и даже целые страны, например Япония. Наибольшая опасность землетрясений заключается в их неожиданности и неотвратимости. Однако научные достижения последних лет открывают реальные возможности не только предсказывать землетрясения, но и влиять на их ход.

Слово “землетрясение” - русское, и смысл его ясен: землетрясение – это трясение земли. А точнее, землетрясение – это колебание земной поверхности при прохождении волн от подземного источника энергии.

Сейсмология –  это часть более широкой науки - геофизики, возникшей как пересечение и связующее звено двух более старых наук – геологии и физики. Геология в широком смысле слова занимается всесторонним изучением Земли, однако в настоящее время ее предметом, как правило, считают преимущественно описательное изучение происхождения и свойств горных пород и содержащихся в них ископаемых, а также преобразований земной поверхности под воздействием высоких температур, давления, электричества и других сил. В сферу действия геофизики попадают, таким образом, разделы геологии, связанные с физическими измерениями и расчетами, и разделы физики, рассматривающие Землю и ее атмосферу. 

Причины землетрясений.

Поверхность Земной коры делиться на несколько огромных частей, которые называются тектоническими плитами. Их несколько: североамериканская, евроазиатская, африканская, тихоокеанская, атлантическая, южноамериканская. Тектонические плиты находятся в непрерывном движении, скорость которого составляет не более нескольких сантиметров в год. Согласно теории тектонических плит, землетрясения являются результатом столкновения этих плит и сопровождаются изменениями поверхности Земли в виде складок, трещин и т.п., которые могут быть очень длинными (до нескольких тысяч километров).

Районы расположенные  вблизи границ тектонических плит, в наибольшей степени подвержены землетрясениям. Это прежде всего Калифорния, Япония, Греция, Турция. К счастью для человечества, основная часть линий раскола земной коры проходит по морям и океанам. Гигантские плиты трутся друг о друга на дне океана, и потому львиная доля землетрясений на Земле (90%) даже сильных, происходит незамеченной для человека. 
 

Характеристика  Землетрясений.

Очагом поражения  при землетрясениях называется территория, в пределах которой произошли  массовые разрушения и повреждения  зданий, сопровождающиеся поражением и гибелью людей, животных. Растений.

Землетрясения принято характеризовать тремя  параметрами:

Глубиной очага.

 В зависимости   от глубины очага  Землетрясения  делятся на нормальные (глубина  очага 0-70км), промежуточные (70-300км) и глубокофокусные (300-700км). Опасными считаются землетрясения с очагом глубиной 5-300км, а наиболее опасными – с глубиной 10-100км.

Магнитудой (характеризует общую энергию землетрясения).

Одной из главных  характеристик землетрясения является его энергия. Энергия сейсмических волн (или магнитуда) может составлять от нескольких мегаватт в час до сотен тысяч миллионов киловатт в час.

Американский  учёный Ч. Рихтер в 1935г. предложил  для  характеристики энергии землетрясения  в качестве эталона принять такую  энергию, при которой на расстоянии 100км от эпицентра стрелка сейсмографа отклоняется на 1 мкм. Таким образом, энергия землетрясения определяется как десятичный логарифм отношения амплитуды сейсмических волн, измеренных на каком-либо расстоянии от эпицентра, к эталону.

Интенсивностью  энергии на поверхности  Земли.

В ряде европейских  государств наряду со шкалой Рихтера  используется двенадцати балльная шкала  МСК (названная так по первым буквам фамилий её авторов: Медведев, Спонхевер, Карник), которая характеризует силу землетрясений в соответствиями с их последствиями. Эта шкала используется с 1964г.

 Наука о землетрясениях, сейсмология, хотя и молода, но сделала серьезные успехи в познании объекта своего исследования. Имена А.П. Орлова, И.В. Мушкетова, К.И. Богдановича, В.Н. Вебера, Б.Б. Голицина, Г.А.Гамбурцева, С.В. Медведева, Ю.В. Ризниченко – яркие опорные точки на кривой роста отечественной и мировой сейсмологии.

Ценою усилий нескольких поколений исследователей специалисты  теперь неплохо представляют, что  происходит при землетрясении и как оно проявляется на поверхности Земли. Но ведь поверхностные явления – это результат того, что происходит в недрах. И основное внимание специалистов теперь сосредоточено на познании глубинных процессов в недрах Земли, процессов, приводящих к землетрясению, его сопровождающих и за ним следующих.

Теория землетрясений  как геофизического процесса еще  только разрабатывается. Хотя в исследованиях  такого рода ныне широко используется физическое и математическое моделирование, познание различных природных феноменов, связанных с землетрясениями, в значительной мере основывается на наблюдениях на земной поверхности.

Научная геология (ее становление относится к ХVIII в.) сделала правильные выводы о том, что сотрясаются главным образом  молодые участки земной коры. Во второй половине ХIХ в. была выбрана общая теория, согласно которой земная кора была подразделена на древние стабильные щиты и молодые, подвижные горные сооружения. Выяснилось, что молодые горные системы – Альпы, Пиренеи, Карпаты, Гималаи, Анды – подвержены сильным землетрясением, в то время как древние щиты (к ним относится Чешский массив) являются областями, где сильные землетрясения отсутствуют.

Под очагом тектонического землетрясения понимается замкнутый  объем земного вещества, в котором достаточно короткого, до 1-3 минут, времени произошли разрушения. Как правило, в области очага происходит смещение (подвижка) одной части объема относительно другой. Место, в котором начинается подвижка, именуется гипоцентром.

Именно с этой точки начинается процесс генерации сейсмических волн, которые могут привести к разрушениям за пределами очага. Проекция гипоцентра по вертикали на земную поверхность получила название эпицентра.

Понятие балла  характеризует интенсивность сотрясения в точке наблюдения. В нашей стране с 1964 года используется 12-бальная шкала MSK – 64. Следует отметить, что не сейсмологи в баллах зачастую характеризуют саму силу землетрясения в очаге. Это неверно, однако в газетных сообщениях встречается регулярно. Как правило, это касается шкалы Рихтера, в которой используется безразмерная величина магнитуды землетрясения, пропорциональная логарифму выделенной в очаге энергии. Путаница возникла в связи с двумя обстоятельствами:

1) магнитуды  известных до сих пор землетрясения  не превышает 9 единиц (в каталогах есть только М (макс.) равна 8,9 ,то есть магнитуда численно близка к значениям баллов сотрясений;

2) мы привыкли  к тому, что любой параметр  имеет размерность (метры, килограммы, градусы), а ведь логарифмы любых параметров всегда безразмерны.

 Поэтому,  если в печати появляется сообщения  типа “ землетрясение имело  7 баллов по шкале Рихтера”, то  в действительности это означает, что магнитуда землетрясения  М=7. А ощущаться в разных пунктах  оно может силой 10 баллов, 8 баллов,5 баллов - это зависит от расстояния до очага. Таким образом, если балльность зависит от расстояния до очага, то магнитуда – не зависит.

Разрушительная  сила землетрясений наиболее заметна  в больших городах. Самое могучее  землетрясение может быть в 10 тысяч  раз мощнее атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму в 1945 году.

На Земле есть места, где землетрясения случаются  постоянно. В Японии каждые лет сто  происходят особенно крупные, во время  которых гибнут десятки тысяч  людей, поэтому её часто называют «страной землетрясений». Древние японцы виновником землетрясений считали огромного сома — намадзу, который живет под землей и иногда колотится об нее своим телом. За поведением намадзу следит доброе божество — даймедзин — с большой каменной колотушкой в руках. Если бы сом не был под надзором этого доброго бога, то земля сотрясалась бы постоянно. Но когда даймедзин отвлекается от своих обязанностей, намадзу начинает шевелиться и земля содрогается. В районе Японских островов активность земных недр настолько велика, что в среднем в год здесь фиксируется более полутора тысяч весьма ощутимых толчков. Сильные землетрясения ощущаются лишь на открытой местности. Сначала в земле образуются небольшие трещины, затем они становятся все шире, почва растрескивается, словно вспаханная плугом. При наиболее сильных землетрясениях наблюдаются волнообразные колебания земной поверхности. 
Вид волн на земной поверхности может показаться зрелищем фантастическим, хотя волнения такого рода происходят при каждом землетрясении. Но только при сильных землетрясениях они видны невооруженным взглядом, как было, например, при землетрясении 1923 года. 
Двадцатые и тридцатые годы XX века вообще оставили о себе в Японии печальную память. Первого сентября 1923 года двенадцати балльное землетрясение охватило область Южного Канто (включая Токио и Йокогаму). Это были экономические, политические и культурные центры Японии. Эпицентр землетрясения, получившего название от провинции Канто, более других пострадавшей от сейсмического толчка, находился в восьмидесяти километрах к юго-западу от Токио — возле острова Осима в заливе Сагами. 
Западные ученые называют это землетрясение Токийским (или Йокогамским), но сами японцы называют его «Великое землетрясение Канто», по названию района, где после него были наибольшие разрушительные последствия. Эпицентр землетрясения находился под заливом Сагами. В расположенных на его побережье городках была разрушена почти половина домов. Наибольшими были повреждения в тех частях городов, которые построены на рыхлом аллювии. Удар буквально за несколько секунд полностью и частично разрушил более 254 тысяч домов. Остальное довершили вспыхнувшие пожары, легкие домики из дерева, фанеры и бумаги были уничтожены огнем в течение считанных часов. Здания, построенные на каменном фундаменте, пострадали меньше. Мощнейший подземный (вернее, подзаливный) толчок изменил глубину залива, что в свою очередь вызвало 12-метровые волны. Многие маленькие города на берегу залива были уничтожены этими гигантскими цунами. 
Для Японии это было, вероятно, одно из самых разрушительных землетрясений. Из великого множества японских землетрясений на сей раз оно постигло наиболее густонаселенные области. В Токио и Йокогаме царил настоящий ужас. В японской столице погибли шесть тысяч человек, а возникший при этом пожар уничтожил почти весь город. Главный порт Японии — город Йокогама — расположен на берегу Токийского залива, примерно в 65 километрах от эпицентра землетрясения. Очевидцы потом рассказывали: «Сначала раздался подземный рев, потом почти сразу же начались следовавшие друг за другом толчки. В городе в одно мгновение обрушилась одна пятая часть всех зданий. Землетрясение случилось в полдень, когда в большинстве домов готовились к обеду. Почти тотчас во многих местах возникли пожары. Правда, вначале они были небольшими, локальными, но потом распространились, и справиться с ними было трудно, так как все противопожарное оборудование было разрушено землетрясением». 
Действительно, сильный ветер разносил огонь в разные стороны. Отдельные пожары соединялись друг с другом, и вскоре уже полыхало со всех сторон. Невообразимый ужас наводил на людей и пожар, полыхавший в гавани Йокогамы от разлитого по воде бензина. Столбы пламени этого пожара достигали высоты 60 метров. Власти Йокогамы сначала не знали о размерах землетрясения и думали, что только их город подвергся стихийному бедствию. Они послали курьеров в столицу, прося о помощи, но там глазам курьеров предстала ужасающая картина. 
Токио находился в 90 километрах от эпицентра, и само землетрясение нанесло меньше разрушений, но пожары принесли большие бедствия. Они возникали одновременно в разных районах города. Особенно трудно было добираться в улицы, которые были так узки, что туда не могли въехать пожарные машины. Противопожарные средства хоть и уцелели, но все водные магистрали столицы были разрушены. Таким образом, пожар, разносимый сильным ветром, уничтожил почти половину города. 
Спасаясь от огня, люди бежали в парки и в менее поврежденные части города. На одной из площадей (Милитэри-Клозинг-Депо) скопилось одновременно более 40000 человек. Внезапно вспыхнувшие здания в один момент погубили всех людей: они задохнулись в раскаленном воздухе. 
Жестокая подземная буря, разрушив Токио и Йокогаму, оставила без крова 3,5 миллиона человек и унесла 150000 жизней. Материальные убытки, понесенные страной, в пять раз превысили ее расходы в Русско-японской войне. 
Почти полностью разрушенный подземными толчками и пожарами, Токио потом был еще раз опустошен налетами американской авиации во время второй мировой войны. Сейчас в городе насчитывается четверть жилых домов, построенных до 1945 года. Его исторические памятники — лишь воспроизведение формы сооружений, неоднократно подвергавшихся разрушению.  

Признаки  землетрясения. 
В результате исследований различных свойств Земли сейсмологи пытаются постоянно установить связи между этими переменами и возникающими землетрясениями. Предвестниками называются те изменения, которые начинаются непосредственно перед землетрясением. Но существуют еще и другие изменения, так сказать отклонения. Эти отклонения называются аномалиями.  
В настоящее время ученым-сейсмологам известны почти двести предвестников. К наиболее надежным и часто повторяющимся относится: сейсмическое затишье, резкое увеличение уровня подземных вод в скважинах, сжатие или расширение участков земной поверхности, а также изменение электрического или магнитных полей Земли и электрического сопротивления горных пород.

 Главным предвестником  землетрясения служит сейсмичность. Из данных о землетрясениях  по всему миру можно сделать  выводы о приближающихся ненастьях. Чтобы получать такие данные нужно много оборудования и специалистов. 
Можно считать предвестниками и движения земной коры. Такие наблюдения постоянно ведутся спутниками и другими космическими аппаратами. Делаются съемки и непосредственно с Земли. Это более точная съемка, которая требует больших финансовых затрат, поэтому такие высокоточные снимки делаются достаточно редко.  
Измеряются и постоянно фиксируются движения участков земной коры вверх и вниз. Делается это с помощью нивелиров и мареографов. С помощью мареографов постоянно фиксируется уровень воды. Сам аппарат установлен на суше. Долговременно поднятие и опускание уровня воды в море говорит о поднятии участка земной коры на дне.  
Еще один прибор, с помощью которого можно предсказывать землетрясения – наклономер. С помощью этого устройства фиксируются наклоны земной поверхности. За наклонами земной поверхности наблюдают обычно в местах разлома. Данные о наклонах позволяют говорить о землетрясения задолго до его начала.  
Обязательными данными при прогнозировании и предсказании землетрясений являются и деформации. Чтобы измерить деформацию, нужно пробурить скважину и углубить туда деформограф. Деформографы настолько чувствительные устройства, что реагируют даже на деформации, вызванные земными приливами и отливами. Земные приливы – это движение масс земной коры.  
Некоторые данные можно получить даже от горных пород. Эти данные получили название сейсмических волн. Скорость сейсмических волн перед землетрясением значительно снижается, а перед землетрясением возвращаются к своему нормальному значению.  
Геомагнетизм, земное электричество, содержание радона в подземных водах, уровень воды в колодцах, изменения температуры, изменения химического состава воды и газов и, конечно, поведение домашних и диких животных – все это, особенно в комплексе позволяют достаточно точно предсказать время и место очередной трагедии.