2.2.2 Землетрясения

Землетрясением называется резкое сотрясение земной поверхности, проявляющееся в виде толчков различной силы и быстрых упругих колебаний, вызванных рядом геологических факторов, действующих в земной коре. Изучением землетрясений занимается наука сейсмология. Явления, связанные с землетрясениями, называются сейсмическими. Землетрясения происходят в определенных областях, связанных с глубинными разломами в земной коре, с зонами горообразования, которые называются сейсмическими областями. Районы земного шара, где землетрясения были очень редки и не причинили ущерба людям, получили название асейсмических.

Землетрясения исключительно опасны не только прямым воздействием, но и негативными последствиями в виде оползней, обвалов, снежных лавин, селей, цунами и других неблагоприятных процессов.

Величайшая сейсмическая катастрофа произошла в высокогорной части Тибета 15 августа 1950 г. Учёные подсчитали, что энергия этого землетрясения была эквивалентна энергии взрыва 100 тыс. атомных бомб. Немногие очевидцы, оставшиеся в живых, свидетельствовали об огромных изменениях в

рельефе, об оглушительном грохоте, сопровождавшем подземные толчки, о небе, померкшем от поднявшейся пыли.

Землетрясения стирают с лица Земли целые поселения, разрушают мосты и дороги, вызывают пожары и наводнения при прорыве плотин и приводят к другим губительным последствиям.

В среднем в мире ежегодно происходит 1 катастрофическое, 10 сильно разрушительных и 100 разрушительных землетрясений.

Область зарождения подземного удара, вызывающего землетрясение, называется очагом землетрясения. Очаги землетрясений находятся на глубине в десятки и сотни километров. Центр очага называют гипоцентром. Проекция гипоцентра на земную поверхность, где землетрясение проявляется с большей разрушительной силой, называется эпицентром (рис.9). Сила удара в эпицентре землетрясения максимальная, так как расстояние от поверхности земли до очага здесь наименьшая.

Если очаги землетрясений залегают под океанами и морями, то они вызывают моретрясения.. В результате подводного землетрясения возникает зона локального возмущения уровня водной поверхности, как правило, над эпицентральной областью. Это возмущение обусловлено быстрым поднятием или опусканием морского дна, которое приводит к возникновению на поверхности океана длинных гравитационных волн. При этом образуются особые волны - цунами, высотой до 20м и более. Скорость распространения цунами - 400 - 800 км / ч. Распространяясь во все стороны от эпицентральной области, волны проходят очень большие расстояния.

Землетрясения зарождаются на разных глубинах в земной коре и по глубине гипоцентра подразделяются на следующие типы:

• поверхностные (зарождающиеся на глубине менее 10 км);

• нормальные (10-60 км);

• промежуточные (60-300 км);

• глубокофокусные (300-800 км).

В зависимости от причин выделяются три типа землетрясений: тектонические, вулканические и обвальные.

1. Тектонические землетрясения являются наиболее распространенными и разрушительными. Причина их проявления - резкое смещение на глубине в веществе Земли, связанное с внезапным сдвигом или скольжением. Тектонические землетрясения происходят в областях горообразования и глубинных разломов в земной коре. Землетрясение тектонического типа представляет собой процесс растрескивания, идущий не мгновенно, а с некоторой скоростью. Скорость распространения разрывов составляет несколько км/с. Основному подземному сейсмическому удару предшествуют землетрясения - форшоки, свидетельствующие о критическом нарастании напряжений в горных породах. После главного сейсмического удара обычно наблюдаются сейсмические толчки, но более слабые, чем главный удар. Их называют афтершоками, которые свидетельствуют о процессе разрядки напряжений при образовании новых разрывов в толще пород.

2. Вулканические землетрясения приурочены к вулканическим областям, обычно они предшествуют вулканическим извержениям или сопровождают их.

3. Обвальные землетрясения происходят в результате подземных обвалов горных пород.

Силу землетрясений измеряют с помощью специальных приборов -сейсмографов. Землетрясения фиксируются на движущейся ленте, где получается сейсмограмма. С ее помощью определяют расстояние до эпицентра землетрясения, глубину гипоцентров, энергию в очаге и другие параметры (рис.10).

Сейсмическая шкала (схематизировано)

Балл	Название землетрясения	Краткая характеристика
5	Довольно сильное	Общее сотрясение зданий, колебание мебели. Трещины в оконных стеклах и штукатурке. Пробуждение спящих
6	Сильное	Ощущается всеми. Картины падают со стен. Откалываются куски штукатурки, легкое повреждение зданий
7	Очень сильное	Трещины в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные постройки остаются невредимыми. Ветхие здания разрушаются.
8	Разрушительное	Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повреждаются
9	Опустошительное	Сильное повреждение и разрушение каменных домов. Падение дымовых труб.
10	Уничтожающее	Крупные трещины в земле. Оползни и обвалы. Разрушение каменных построек. Искривление ж.-д. рельсов. Водопроводные и канализационные трубы разрываются.
11	Катастрофа	Широкие трещины в земле. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома совершенно разрушаются. Разрушаются мосты, плотины, насыпи.
12	Сильная катастрофа	Ни одно сооружение не выдерживает. Большие изменения в рельефе. Заметны поверхностные волны. Образуются водопады. Изменяются русла рек.

Несмотря на все усилия различных исследователей, предсказать десятилетие, год, месяц, день, час и место, где произойдет землетрясение, пока невозможно. Сейсмический удар происходит внезапно и застигает врасплох. Прогнозирование землетрясений использует много факторов, в которые включаются различные модели подготовки землетрясения и разные предвестники: сейсмологические, геофизические, гидродинамические, геохимические. Предвестники землетрясений весьма разнообразны. Например, предвестники электросопротивления, когда за пару месяцев перед землетрясением наблюдается понижение электросопротивления глубоких слоев

земной коры, что связано с изменением парового давления подземных вод. Гидродинамические предвестники основываются на изменениях уровня воды в скважинах. Обычно за несколько лет до сильного землетрясения наблюдается падение уровня вод, а перед землетрясением - резкий подъем. Геохимические предвестники указывают на аномальное увеличение содержания радона перед землетрясениеми.

Наряду с прогнозом землетрясений в сейсмически опасных районах широко практикуется строительство сейсмостойких конструкций с учетом специальных требований. Это специальные фундаменты, и способы крепления стен зданий, и металлические «обручи», которыми, как бочку, опоясывают здание, предотвращая тем самым развал панелей стен дома, а также ограничение этажности и другие специальные антисейсмические приемы, направленные на усиление конструкции в уязвимых местах. Колебание сооружения зависит от многих факторов: формы и глубины заложения фундамента, жесткости конструкции, типа грунтов, резонансных частот и т.д. Разработаны проекты антисейсмических зданий применительно к определенной интенсивности землетрясений. Конструкции, созданные с учетом требований антисейсмического строительства, выдерживают сильные толчки.