Землетрясения и моретрясения

                                                        Содержание

 

 

• Введение
• Механизм возникновения землетрясения
• Изучение землетрясений
• Типы экологических последствий от землетрясений
• Причины возникновения цунами
• Формирование волн цунами и их характеристики
• Признаки приближения цунами
• Заключение
• Библиография

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                      Введение

 

Землетрясения происходят на нашей планете часто. Каждый год  они приносят смерть и разрушения во многие районы мира. Сейсмические катастрофы угрожают огромной территории, население которой исчисляется сотнями миллионов человек. Эта угроза неотвратима. Где именно произойдет очередная катастрофа, когда она разразится и какой силы достигнет, с уверенностью сказать не может никто.

Люди давно стремятся  проникнуть в тайну землетрясений, но очень долго все усилия казались тщетными. Да и теперь, когда мы научились  покорять космические дали, все еще  не удается даже с помощью самой  совершенной буровой техники  проникнуть в недра Земли (чтобы добыть образцы горных пород и изучить их свойства) глубже, чем на 10-15 километров. Конечно, если мы хотим узнать что-либо о предмете, нам не обязательно держать его в руках: можно попытаться его увидеть, услышать, измерить на расстоянии его размеры, температуру, плотность и т. д., проследить за его поведением, собрать некоторые сведения о вероятном его прежнем состоянии. Однако сделать это очень трудно, если объект изучения скрыт от наблюдателя многокилометровой толщей горных пород.

Трудно, но не невозможно. В наше время множество людей, вооруженных обширными знаниями и чуткими приборами, занимаются интереснейшими исследованиями в разных областях наук о Земле. Геологи, геофизики, геохимики изучают строение нашей  планеты, следят за происходящими в ней процессами, стремясь раскрыть тайны ее рождения, историю жизни, характер движущих сил современного развития. Размах проводимых исследований и объем получаемых результатов огромны. Большой прогресс достигнут и в сейсмологии-науке о землетрясениях.  К проблеме землетрясений, т.е. к изучению их природы, анализу воздействия, разработке способов прогноза, борьбе с их разрушительными последствиями, привлечено внимание не только научных работников, но и правительств и самой широкой общественности. В нашей стране, как и в других странах мира, решение этой проблемы стоит в ряду первоочередных народнохозяйственных задач. Люди самых разных специальностей хотят узнать о землетрясениях как можно больше, причем узнать, что называется, «из первых рук» от наиболее компетентных и авторитетных ученых. Быстрые, часто внезапные сотрясения земной коры, вызванные различного рода естественными причинами, называются землетрясениями. Основная причина землетрясений - разрядка внутренних напряжений Земли. Проявляются землетрясения главным образом в зонах активных движений земной коры. Эти зоны называются сейсмическими (сейсмос - колебание). В различных направлениях они опоясывают земной шар и совпадают с молодыми складчатыми областями, вулканическими поясами, срединными океаническими хребтами. Почти ежедневно в этих районах приборы регистрируют десятки и сотни подземных толчков различной интенсивности. Чаще всего они бывают слабыми, почти не ощутимыми для человека, реже сильными, разрушительными. При землетрясениях разрушаются здания, под обломками которых гибнут люди. За последние 100 лет от землетрясений погибло свыше 1 млн. человек. Отзвуки сильных землетрясений нередко распространяются на значительные площади, захватывают неактивные в сейсмическом отношении территории. "Надолго в памяти людей осталось одно из самых известных в истории Лиссабонское землетрясение. Оно произошло в праздничный день - первого ноября 1755 г., когда толпы нарядно одетых людей направлялись в церковь. Неожиданно почва в городе заколебалась, стали ощущаться подземные толчки, послышались громовые раскаты. Город на глазах людей стал разрушаться, здания падали одно за другим. От топившихся в домах печей начался пожар, город заволокло дымом. Часть людей погибла под обломками домов, оставшиеся в живых, охваченные ужасом, искали спасения. Многие бросились к берегу моря, надеясь найти спасение на каменном причале. Через 20 минут толчок повторился, и причал вместе с обезумевшими от страха людьми рухнул в море. На побережье со страшной силой обрушилась стремительная, двацатишестиметровая волна, уничтожившая и повредившая в гавани свыше 300 судов. Она углубилась на сушу до 15 км. В течение нескольких минут Лиссабон прекратил свое существование. После землетрясения было обнаружено, что недалеко от города произошло поднятие суши, в гавани из-под воды поднялась скала, изменилось очертание побережья. Лиссабонское землетрясение охватило пол-Европы. Оно отмечалось на площади 2,5 млн. км.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                 

                             Механизм возникновения землетрясения

 

 

Землетрясение тектонического типа, т.е. связанное с внутренними  эндогенными силами Земли, представляет собой процесс растрескивания,  идущий с некоторой конечной скоростью, а не мгновенно. Он  предполагает образование и обновление множества разномасштабных  разрывов, со вспарываением каждого из них не только с высвобождением, но и  перераспределением  энергии  в  некотором  объеме.  Когда  мы говорим  о  том,  что  сила  внешнего  воздействия  на  горные  породы  превысила  их прочность,  то  следует  иметь  в   виду,  что  в  геомеханике  четко  различают  прочность горных  пород  как  материала,  которая  относительно высока и прочность породного массива, включающего помимо материала горных пород еще и структурные ослабленные зоны. Благодаря последним, прочность  породного  массива  существенно  ниже,  чем прочность собственно пород.

Скорость  распространения  разрывов  составляет  несколько  км/сек  и  этот  процесс разрушения охватывает некоторый объем пород, носящий название очага землетрясения. Гипоцентром называется центр очага, условно  точечный  источник  короткопериодных колебаний.

Физико-химические процессы, происходящие внутри Земли, вызывают изменения физического состояния Земли, объема и других свойств вещества. Это приводит к накапливанию упругих напряжений в какой-либо области земного шара. Когда упругие напряжения превысят предел прочности вещества, произойдет разрыв и перемещение больших масс земли, которое будет сопровождаться сотрясениями большой силы. Вот это и вызывает сотрясение Земли — землетрясение.

Землетрясением так  же обычно называют любое колебание  земной поверхности и недр, какими бы причинами оно не вызывалось –  эндогенными или антропогенными и какова бы ни была его интенсивность.

Землетрясения происходят на Земле не повсеместно. Они концентрируются в сравнительно узких поясах, приуроченных в основном к высоким горам или глубоким океаническим желобам. Первый из них — Тихоокеанский — обрамляет Тихий океан; второй — Средиземнотрансазиатский — простирается от середины Атлантического океана через бассейн Средиземного моря, Гималаи, Восточную Азию вплоть до Тихого океана; наконец, Атланто-арктический пояс захватывает срединный Атлантический подводный хребет, Исландию, остров Ян-Майен и подводный хребет Ломоносова в Арктике. Землетрясения происходят также в зоне африканских и азиатских впадин, таких, как Красное море, озера Танганьика и Ньяса в Африке, Иссык-Куль и Байкал в Азии.

Дело в том, что высочайшие горы или глубокие океанические желоба в геологическом масштабе являются молодыми образованьями, находящимися в процессе формирования. Земная кора в таких областях подвижна. Подавляющая часть землетрясений связана с процессами горообразования. Такие землетрясения называют тектоническими. Ученые составили специальную карту, на которой показано, какой силы землетрясения бывают или могут быть в разных районах нашей страны: в Карпатах, в Крыму, на Кавказе и в Закавказье, в горах Памира, Копет-Дага, Тянь-Шаня, Западной и Восточной Сибири, Прибайкалье, на Камчатке, Курильских островах и в Арктике.

Бывают еще и вулканические  землетрясения. Лава и раскаленные  газы, бурлящие в недрах вулканов, давят на верхние слои Земли, как пары кипящей воды на крышку чайника. Вулканические землетрясения довольно слабы, но продолжаются долго: недели и даже месяцы. Замечены случаи, когда они возникают до извержения вулканов и служат предвестниками катастрофы.

Сотрясения земли могут  быть также вызваны обвалами и большими оползнями. Это местные обвальные землетрясения. Как правило, сильные землетрясения сопровождаются повторными толчками, мощность которых постепенно уменьшается. При тектонических землетрясениях происходят разрывы или перемещения горных пород в каком-нибудь месте в глубине Земли, называемом очагом землетрясения или гипоцентром.  Глубина его обычно достигает нескольких десятков километров, а в отдельных случаях и сотен километров. Участок Земли, расположенный над очагом, где сила подземных толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром. Иногда нарушения в земной коре — трещины, сбросы — достигают поверхности Земли. В таких случаях мосты, дороги, сооружения оказываются разорванными и разрушенными. При землетрясении в Калифорнии в 1906 г. образовалась трещина протяженностью в 450 км. Участки дороги около трещины сместились на 5—6 м. Во время Гобийского землетрясения (Монголия) 4 декабря 1957 г. возникли трещины общей протяженностью 250 км. Вдоль них образовались уступы до 10 м. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и заливаются водой, а в местах, где уступы пересекают реки, появляются водопады.        Как же часто на Земле происходят землетрясения? Современные точные приборы фиксируют ежегодно более 100 тыс. землетрясений. Но люди ощущают около 10 тыс. землетрясений. Из них примерно 100 бывают разрушительными.                                                                                             Сила сотрясения, или сила проявления землетрясения на земной поверхности, определяется баллами. Наиболее распространенной является 12-балльная шкала. Переход от неразрушительных к разрушительным сотрясениям соответствует 7 баллам.

Сила проявления землетрясения  на поверхности Земли в большей  степени зависит от глубины очага: чем ближе очаг к поверхности Земли, тем сила землетрясения в эпицентре больше. Разрушение на поверхности Земли зависит помимо энергии, выделившейся при землетрясении и глубины очага, еще и от качества грунтов. Наибольшие разрушения происходят на рыхлых, сырых и неустойчивых грунтах. Имеет значение и качество наземных построек.

                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     Изучение землетрясений

 

 

Информация, полученная при регистрации землетрясений, очень важна для науки, она дает сведения как об очаге землетрясения, так и о строении земной коры в отдельных областях и Земли в целом. Примерно через 20 мин после сильного землетрясения о нем узнают сейсмологи всего земного шара. Для этого не нужно ни радио, ни телеграфа. Как это происходит? При землетрясении перемещаются, колеблются частицы горных пород. Они толкают, колеблют соседние частицы, которые передают колебания еще дальше в виде упругой волны. Таким образом, сотрясение как бы передается по цепочке и расходится в виде упругих волн во все стороны. Постепенно, по мере удаления от очага землетрясения, волна ослабевает. Известно, например, что упругие волны передаются по рельсам далеко вперед от мчащегося поезда, наполняя их ровным, чуть слышным гулом. Упругие волны, которые возникают при землетрясении, называются сейсмическими. Они регистрируются сейсмографами на сейсмических станциях всего земного шара. Сейсмические волны, идущие от очага землетрясения к сейсмическим станциям, проходят через толщи Земли, которые недоступны для прямого наблюдения. Характеристики зарегистрированных сейсмических волн — время их появления, амплитуда, период колебаний и другие параметры — позволяют определять положение эпицентра землетрясения, его магнитуду, возможную силу в баллах. Сейсмические волны несут и информацию о строении Земли. Расшифровать сейсмограмму — все равно что прочитать рассказ сейсмических волн о том, что они встретили в глубине Земли. Это сложная, но увлекательная задача. При землетрясении вдоль поверхности Земли, как и вдоль океанов, распространяются очень длинные поверхностные сейсмические волны с периодами от нескольких секунд до нескольких минут. Эти волны по нескольку раз обегают вокруг Земли. Распространяясь от эпицентра навстречу друг другу, они заставляют колебаться весь земной шар в целом. Земной шар начинает «звучать», как гигантский колокол, когда по нему ударят, и таким ударом для Земли служит сильное землетрясение. В последние годы установлено, что основной тон такого «звучания (колебания) имеет период около одного часа и регистрируется особо чувствительной аппаратурой. Эти данные путем сложных расчетов на электронно-вычислительной машине позволяют делать выводы о физических свойствах нашей планеты, определять строение оболочки или мантии Земли на глубине в сотни километров. В особом приборе — сейсмографе, отмечающем землетрясения,  используется свойство инерции. Главная часть сейсмографа — маятник — представляет собой груз, подвешенный на пружине к штативу. Когда почва колеблется, маятник сейсмографа отстает от ее движения. Если к маятнику прикрепить иглу и к ней прижать закопченное стекло так, чтобы игла лишь соприкасалась с его поверхностью, получится наиболее простой сейсмограф, которым пользовались раньше. Почва, а вместе с ней штатив и стеклянная пластинка колеблются, маятник и игла вследствие инерции остаются неподвижными. На закопченной поверхности игла прочертит кривую колебания поверхности Земли в данной точке. Если вместо иглы к маятнику прикрепить зеркало и направить на него луч света, то отраженный луч — «зайчик» — будет воспроизводить колебания почвы в увеличенном виде. Такой «зайчик» направляют на равномерно движущуюся ленту фотобумаги; после проявления на этой ленте можно видеть записанные колебания — кривую колебаний Земли во времени — сейсмограмму. Интенсивность  или  сила  землетрясений  характеризуется  как  в  баллах (мера разрушений),  так  и  понятием  магнитуда (высвобожденная  энергия).  В  России используется 12-балльная шкала  интенсивности  землетрясений MSK – 64,  составленная С.В.Медведевым, В. Шпонхойером и В. Карником.

Согласно  этой  шкале,  принята  следующая  градация  интенсивности  или  силы землетрясений:

1  –3 балла – слабые;

4 – 5 баллов – ощутимые;

6 – 7 баллов – сильные  (разрушаются ветхие постройки);

8 – разрушительное (частично  разрушаются прочные здания, заводские трубы);

9 – опустошительное  (разрушаются большинство зданий);

10 – уничтожающее (разрушаются  почти все здания, мосты, возникают  обвалы и оползни)

11 – катастрофические (разрушаются все постройки, происходит  изменение ландшафта);

12 – губительные катастрофы (полное разрушение, изменение рельефа  местности на обширной площади).

Сейсмологи во всем мире пользуются одинаковыми определениями  в сейсмологии:                                                                                                            а) сейсмическая опасность – возможность (вероятность) сейсмических воздействий определённой силы на поверхности земли (в баллах шкалы сейсмической интенсивности, амплитудах колебаний или ускорениях) на заданной площади в течение рассматриваемого интервала времени;               б) сейсмический риск – рассчитанная вероятность социального и экономического ущерба от землетрясений на заданной территории в заданный интервал времени.

Новый шаг в мировой  сейсмологии сделал еще в 1902 г. академик Б. Б. Голицын, который предложил способ преобразования механических колебаний сейсмографа в электрические и регистрацию их с помощью зеркальных гальванометров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Типы экологических последствий от землетрясений

 

 

В широком смысле  экологические последствия, следует подразделять на социальные, природные и природно-антропогенные. В каждой из групп могут быть выделены прямые и косвенные последствия. В настоящее время мы довольно полно знаем прямые проявления (последствия) землетрясений на земной поверхности и, следовательно, их прямые воздействия на элементы социального организма, между тем как сопровождающие (предшествующие, последующие) косвенные явления на уровне микро- и даже макроаномалий процессов в литосфере и вне ее начали изучать совсем недавно. Наиболее изучены и наглядно отражают сейсмическую опасность экономические потери в результате землетрясений. За последние десятилетия учтённые экономические потери от землетрясений возросли на порядок и достигают теперь около 200 млрд. долл. за десятилетие. Если в предшествующее десятилетие в эпицентральной зоне, например, 8-балльного землетрясения средний убыток в расчёте на одного жителя составлял 1,5 тыс. долл., то теперь он достигает 30 тыс. долл. Естественно, что с повышением балльности (и магнитуды) возрастают площади пораженных территорий, а следовательно, и ущерб. Число жертв землетрясений на земном шаре, хотя и неравномерно распределяется по годам, в целом неуклонно, по указанным выше причинам, растёт. За последние 500 лет от землетрясений на Земле погибло 4,5млн. человек, то есть ежегодно землетрясения уносят в среднем 9 тысяч человеческих жизней. Однако в период 1947-1976гг. Средние потери составляли 28тыс. человек в год. С точки зрения экологических, как и социальных последствий, не менее важен и тот факт, что число раненых (включая тяжело раненых) обычно во много раз превышает число погибших, а число оставшихся бездомными превышает количество прямых жертв на порядок и более. Так, в зонах полного разрушения зданий (зоны 8 баллов и выше) количество жертв может составлять 1-20%, а раненых – 30-80%, обратные соотношения редки. Социальные последствия, то есть воздействие сейсмических явлений на население, включает как прямой социальный ущерб (гибель людей, их травматизм физический или психический, потеря крова в условиях нарушения систем жизнедеятельности и т.п.), так и косвенный социальный ущерб, тяжесть которого зависит от размеров прямого и обусловлена резким, на фоне материальных потерь, изменением морально-психологической обстановки, спешным перемещением больших масс людей, нарушением социальных связей и социального статуса, сокращением трудоспособности и падением эффективности труда оставшихся в живых, частью отвлеченных от привычной индивидуальной и общественной деятельности. Сильное землетрясение, особенно в больших городах и в густонаселённых районах, неизбежно ведёт к дезорганизации жизнедеятельности на тот или иной срок. Нарушения социального поведения могут возникать даже в отсутствии самого события, а лишь в связи со слухами о землетрясении, сколь бы ни были эти ожидания нелепы и ничем не обоснованы. Применительно к последнему десятилетию такого рода примеры известны для ряда городов бывшего Советского Союза. Последствия же сейсмических катастроф, тем более в периоды общего ослабления хозяйственно-экономического состояния и политической нестабильности и долговременной социальной дезориентированности населения, могут сказываться на протяжении десятилетий. В рамках экологических проблем среди нередко провоцируемых сильными землетрясениями, то есть вторичных, последствий следует отметить (на фоне повреждения и гибели ландшафтных и культурных памятников и нарушения среды обитания как таковой) такие, как возникновение эпидемий и эпизоотий, рост заболеваний  и нарушение воспроизводства населения, сокращение пищевой базы (гибель запасов, потеря скота, вывод из строя или ухудшение качества сельскохозяйственных угодий), неблагоприятные изменения ландшафтных условий (например, оголение горных склонов, заваливание долин, гидрологические и гидрогеологические изменения), ухудшение качества атмосферного воздуха из-за туч поднятой пыли и появления аэрозольных частиц в результате возникающих при землетрясении пожаров, снижение качества воды, а также качества и емкости рекреационно-оздоровительных ресурсов. Воздействие сильных землетрясений на природную среду (геологическую среду, ландшафтную оболочку) может быть весьма разнообразным и значительным, хотя в большинстве случаев ареал (зона) изменений не превышает 100-200км. Среди прямых, наиболее выразительных и значимых воздействий выделим следующие: геологические, гидрологические и гидрогеологические, геофизические, геохимические, атмосферные, биологические. Природно-техногенные последствия землетрясений сказываются на природной среде охваченного землетрясением района в результате нарушения (разрушения) искусственно созданных сооружения (объектов). Сюда можно отнести, в первую очередь, следующие: