Вулканизм и сейсмичность России

Сила сейсмических сотрясений по шкале MSK-64 оценивается комплексно по различным показателям: по повреждениям различных типов зданий, по ощущениям людей и колебаниям предметов, по деформациям грунтов, изменениям режима грунтовых и поверхностных вод.

В сейсмостойком отношении строительные сооружения подразделяются на три типа – А, Б, В. Тип А – здания из рваного камня, сельские постройки, дома из кирпича-сырца, глинобитные дома. Тип Б – кирпичные дома, здания крупноблочного типа, здания из естественного тесаного камня. Тип В – здания MSK-64, подразделяются на пять степеней.

Первая степень – легкие повреждения: тонкие трещины в штукатурке и откалывание небольших ее кусков.

Вторая степень – умеренные повреждения: небольшие трещины в стенах, откалывание довольно больших кусков штукатурки, падение кровельной черепицы, трещины в дымовых трубах, падение частей труб.

Третья степень – тяжелые повреждения: большие, глубокие, сквозные трещины в стенах, падение дымовых труб.

Четвертая степень – разрушения: обрушение внутренних стен и стен заполнения каркасов, проломы в стенах, обрушения частей зданий, разрушение связей между частями зданий.

Пятая степень – обвалы: полное разрушение зданий.             

Пять баллов. Легкий скрип полов и перегородок. Дребезжание стекол в окнах. Осыпание побелки. Движение незакрытых дверей и окон. В отдельных зданиях легкие повреждения. Качаются висячие предметы. Из наполненных сосудов выплескивается жидкость. Неустойчивые предметы на полках опрокидываются. Небольшие волны в непроточных водоемах. В единичных случаях меняется дебит источников. Землетрясения ощущаются всеми людьми внутри зданий и большинством вне их.

Шесть баллов. Повреждения первой степени в отдельных зданиях типа Б и во многих зданиях типа А; в отдельных зданиях типа А повреждения второй степени. Сильно качаются висячие предметы. Останавливаются маятниковые часы. В немногих случаях – оползни, на сырых грунтах возможны трещины до 1см; в горных районах – отдельные оползни. Возможны изменения дебита источников и уровня воды в колодцах. Ощущается всеми людьми.

Семь баллов. Во многих зданиях типа В повреждения первой степени, а в отдельных - второй степени,. Во многих зданиях типа Б повреждения второй степени  и в отдельных – третьей степени. Во многих зданиях типа А повреждения третьей степени, а в отдельных – четвертой степени. Трещины в каменных оградах. В домах легкая мебель сдвигается. С полок падают книги, посуда. В отдельных случаях оползни на проезжей части дорог на крутых склонах, трещины на дорогах. Нарушения стыков трубопроводов. В отдельных случаях – изменения дебита источников и уровня воды в колодцах. В немногих случаях возникают новые или пропадают существующие источники. Отдельные случаи оползней на песчаных или гравелистых берегах рек. Всеобщий испуг – люди покидают здания.

Восемь баллов. Во многих зданиях типа В повреждения второй степени, а в отдельных случаях – третьей степени. Во многих зданиях типа Б повреждения третьей степени и в отдельных – пятой степени. Во многих зданиях типа А повреждения четвертой степени, а в отдельных – пятой степени. Мебель сдвигается с места.  Люди с трудом удерживаются на ногах. Памятники и статуи сдвигаются, надгробные памятники опрокидываются. Каменные ограды разрушаются.  Небольшие оползни на крутых откосах выемок и насыпей дорог; трещины в грунтах достигают ширины нескольких сантиметров. Возможно возникновение новых водоемов. Во многих случаях изменяется дебит источников и уровень воды в колодцах, иногда пересохшие колодцы наполняются водой, а существующие иссякают.

Девять баллов. Во многих зданиях типа В повреждения третьей, а в отдельных – четвертой степени. Во многих зданиях типа Б повреждения четвертой, а в отдельных – пятой степени. Опрокидывание и поломка мебели в домах. Значительные повреждения берегов искусственных водоемов. Разрывы частей подземных трубопроводов. В отдельных случаях – искривление рельсов и повреждения проезжих частей дорог. На равнинах происходят наводнения, насосы песка и ила. Трещины в грунтах достигают ширины 10 см., а по склонам и берегам – свыше 10 см. Частые оползни и осыпание грунтов, обвалы горных пород.

Десять баллов. Во многих зданиях типа Б обвалы. Во многих зданиях типа В разрушения и в отдельных – обвалы. Значительные повреждения насыпей и домов. Местные искривления железнодорожных рельсов. Разрывы трубопроводов. Деформация дорог. Обвалы фабричных труб, башен, памятников. Трещины в грунтах шириной несколько дециметров и в отдельных случаях до метра. Обвалы скал в горных районах и у морских берегов. Большие оплывины песчаных и глинистых масс. Прибой и выплескивание воды в водоемах и реках. Возникновение озер.

Одиннадцать баллов. Общее разрушение зданий. Разрушение насыпей на больших протяжениях. Трубопроводы приходят в полную негодность. Железнодорожные пути искривляются на больших отрезках. Образуются небольшие трещины на поверхности земли. Вертикальные перемещения пластов. Большие обвалы и оползни. Из трещин выступают водонасыщенные рыхлые отложения. Сильно меняется режим в источниках и водоемах, а также уровень грунтовых вод. Гибель многих людей и животных.

Двенадцать баллов. Всеобщее разрушение зданий и сооружений. Громадные обвалы и оползни. Значительные вертикальные и горизонтальные разрывы и сдвиги. Большие изменения режима подземных и поверхностных вод. Образуются водопады, новые озера. Изменяются русла рек. Гибнет значительная часть населения.

Шкала МSK -64 дополнялась. Последние изменения в нее внесены в 1982 г. Институтом физики Земли АН СССР (Ершов, Шебалин, 1984). Новая шкала получила название ММSК-84 (Модифицированная МSК-84). В ней уточнена степень разрушения зданий в зависимости от их типа, уточнено воздействие толчков на предметы быта. По сравнению со шкалой МSК-64 она дает незначительное усиление балльности. Так, при Кумдагском землетрясении 14 марта 1983 г. при балльности 8 баллов это усиление по новой шкале составило 0,2 балла ( Гарагозов, Ершов, Попова, 1985). На практике сейчас применяются обе эти шкалы балльности землетрясений. [2]

2.Метод сейсмического районирования.

2.1.Общая характеристика метода.

Основа метода состоит в развитии известного принципа – от очагов землетрясений внутри Земли  сотрясениям на е поверхности.

Очаг тектонического землетрясения представляет собой разрыв сплошности материала Земли по некоторой более или менее плоской площадке. Разрыв возникает под действием упругих напряжений, накопленных в процессе тектонической деформации, и приводит к полному или частичному снятию этих напряжений на площадке разрыва. Разрыв возникает сначала в малой области (гипоцентре), а затем распространяется от нее со скоростью не превосходящей скорости продольных волн.

Выделение зон вероятного возникновения таких крупных, а следовательно, и наиболее опасных землетрясений производится на основе анализа геолого-геофизической информации в сейсмоопасных регионах, таких, как Средняя Азия, Прибайкалье и т.п.

Последовательность выполнения отдельных этапов этой работы, состоит в переходе от сбора и анализа фактических данных (магнитуд, координат эпицентров и глубин очагов землетрясений, карт изосейст, геолого-геофизических характеристик среды, где возникают очаги землетрясений) к пониманию основных закономерностей размещения очагов землетрясений (уже происходивших и в будущих) в пространстве, т.е. к выделению очаговых зон.

Наиболее существенными этапами в этом цикле являются: пересмотр, уточнение и обобщение инструментальных и макросейсмических данных о землетрясениях; использование геофизических, геологических и геоморфологических материалов для выделения зон наиболее вероятного возникновения очагов землетрясений; оценка параметров графиков повторяемости землетрясений.

Выделение очаговых зон и оценка параметров и вероятных глубин очаговых землетрясений необходимы для составления карты сейсмического районирования в шкале баллов с учетом повторяемости землетрясений. Без решения этой задачи нельзя получить представление о количественных характеристиках колебаний грунта, являющихся функциями. Для наиболее обоснованного использования имеющихся акселерограмм, полученных в одном районе, для характеристики колебаний грунта в тех случаях, когда таких записей еще нет, необходимо установить подобие очаговых зон и инженерно-геологических условий в пунктах, где получена данная акселограмма и где ее предполагается применить для расчетов.

Вероятностный подход к выбору расчетов интенсивности землетрясений отражен в части программы, связанной с расчетом повторяемости землетрясений и с оценкой сейсмического риска. Вероятность землетрясений варьирует в сейсмоактивных зонах России в широких пределах.[4]

2.2.Зоны наиболее вероятного возникновения очагов землетрясений (зоны ВОЗ).

Геологические критерии сейсмичности. Современный уровень знаний позволяет утверждать, что землетрясения приурочены к альпийским складчатым зонам, а также к участкам более древних складчатых областей или даже платформ в том случае, если они испытали активизацию тектонических движений в новейший, в особенности четвертичный этап развития Земли. Чаще всего очаги землетрясений приурочены к областям интенсивных, контрастных, новейших тектонических движений. В общем случае это справедливо как по отношению к неглубоким, так и к глубоким коровым очагам, которые часто обнаруживают тесную связь с видимыми на поверхности структурными элементами земной коры. Как правило, именно такие землетрясения выражаются в колебаниях опасной интенсивности на поверхности Земли, т.е. контролируют конфигурацию зон той или иной интенсивности на картах сейсмического районирования.

Что касается глубокофокусных землетрясений, то их связь наиболее очевидно устанавливается с такими крупными геотектоническими структурными элементами, как зоны сочленения океанов и материков. В пределах же континентов (горы Вранча, Гиндукуш) возникновение глубокофокусных землетрясений не находит обоснованной, доказанной приуроченности к тем или иным геотектоническим структурам, нашедшим свое выражение на дневной поверхности. [4]

Энергия, связанная с полем упругих напряжений в недрах Земли, накапливается в течении более или менее длительного времени, распределяясь в зависимости от конкретной геологической обстановки, т. е. от истории, состава, физических свойств, размещения и взаимоотношений крупных структурных единиц. В процессе разрядки при землетрясении потенциальная энергия переходит в кинетическую (особенно а зонах тектонических разрывов) с излучением упругих сейсмических волн во все стороны от очагов.

Первой и основной стадией изучения сейсмической активности того или иного региона нужно считать выявление его геологической истории не только за новейший и современный этапы, но и по возможности за более ранние периоды – мезозойский и палеозойский. В результате проведения этого цикла работ в настоящее время можно констатировать, что в пределах альпийских складчатых областей и активизированных участков земной коры наиболее высокой сейсмической активностью отличаются краевые части, как правило связанные с зонами глубинных разломов. Повышенная сейсмичность характерна также для областей перестройки альпийского структурного плана новейшими и современными движениями, для периферических частей молодых наложенных депрессий, для участков крутых поворотов простираний альпийских складчатых структур. Тектоническая активность в новейший и современный этапы хорошо выражается в поверхностных структурных формах, отраженных в современном рельефе. Это участки контрастного рельефа, сопровождающегося интенсивными деформациями поверхностей выравнивания, морских и речных террас, а также другими геоморфологическими признаками. 

Несомненна четкая связь сейсмических явлений с разрывными нарушениями, с их масштабами и площадным распространением. Наиболее сейсмичны глубинные, активные в новейший и современный этапы зоны разломов, а также современные рифты. Показателем контрастности новейших тектонических движений – одного из важных геологических критериев сейсмичности – являются градиенты скоростей вертикальных тектонических движений.

В океанических бассейнах высокой сейсмической активностью отличаются полосы резко выраженных, узких и крутых континентальных склонов в зоне перехода от коры материкового типа к коре океанического типа, участки коры и мантии, отвечающие глубоководным океаническим желобам.

Важным критерием сейсмичности являются рельеф поверхности Мохоровичича, ее наклон, разрывы и другие деформации. Поля крупных гравиметрических аномалий и их градиентов, в особенности изостатических, отражающих глубинное строение, также во многом определяют возможность возникновения сильных землетрясений.

Изучение современных и палеосейсмотектонических дислокаций может быть использовано как вспомогательный метод, позволяющий оценить сейсмическую активность того или иного региона. Не всегда данные о так называемых дислокациях  позволяют достоверно оценить силу прошедших землетрясений, но они отражают площадное распространение последних.

Каждый признак в отдельности не всегда служит свидетельством повышенной сейсмичности, но наложение перечисленных признаков в одном и том же регионе дает право уверенно относить данный регион к сейсмоопасным, т.е. ожидать здесь возникновения очагов сильных землетрясений. [5]

Заключение

              Природные катастрофы, и прежде всего землетрясения, в последние годы, к сожалению все чаще и чаще оказываются в центре внимания человечества. В результате меняются очертания морей и континентов, рельеф и климат нашей планеты.

              Накапливая опыт в освоении внутриземного тепла, наука и практика нередко нуждаются в новых идеях порою не в меньшей степени, чем  совершенной технологии, материалах, аппаратуре.

              Не располагая данными о прежних сильных землетрясениях, невозможно правильно определить сейсмическую опасность. Надежды на корреляционные методы с использованием геолого-геофизической информации, в том числе сейсмологической, не вполне оправдались. Многие сильнейшие землетрясения последних десятилетий произошли там, где их совсем не ожидали, или же их повторяемость не соответствовало расчетной.