Землетрясения. Физико-химические процессы, происходящие внутри Земли, вызывают изменения в ее состоянии

Землетрясения – это подземные толчки и колебания земной поверхности, вызываемые в основном геофизическими причинами.

Физико-химические процессы, происходящие внутри Земли, вызывают изменения в ее состоянии. Это приводит к накоплению упругих напряжений в какой-либо области земного шара. Когда эти напряжения превышают предел прочности вещества, в нем происходит разрыв и перемещение масс земли, сопровождающийся сотрясениями большой силы. Колебания земной поверхности при землетрясениях носят вол новой характер. Колебания грунта возбуждают колебания зданий и сооружений, вызывая в них инерционные силы. При недостаточной прочности (сейсмостойкости) происходит их разрушение. Сейсмическая опасность при землетрясениях определяется не только колебаниями грунта, но и возможными вторичными факторами, к которым можно отнести лавины, оползни, обвалы, опускание (просадку) и перекосы земной поверхности, разрушение грунта, наводнения при разрушении и прорыве плотин и защитных дамб, а также пожары.

Наиболее частой причиной землетрясений является по явление чрезмерных внутренних напряжений и разрушений пород. Потенциальная энергия, накопленная при упругих де формациях породы, при разрушении (разломе) переходит в кинетическую энергию воздушной сейсмической волны в грунте. Подавляющая часть землетрясений связана с процессами горообразования. Высочайшие горы или глубокие океанические желоба в геологическом масштабе являются молодыми образованиями, находящимися в процессе формирования. Земная кора в таких областях подвижна. Землетрясения та кого плана называются тектоническими. При тектонических землетрясениях происходят разрывы или перемещения горных пород в каком-либо месте в глубине Земли, называемом очагом землетрясения или гипоцентром. Глубина его обычно достигает нескольких десятков километров, а в отдельных случаях и сотни километров. Участок Земли, расположенный над очагом, где сила подземных толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром.

Наряду с тектоническими процессами землетрясения мо гут возникать и по другим причинам. Одной из таких причин является деятельность вулканов. Лава и раскаленные газы, бурлящие в недрах вулканов, давят на верхние слои Земли, как пары кипящей воды на крышку чайника. Извержение лавы из кратера сопровождается выделением энергии и порождает вулканические землетрясения.

Другую категорию образуют обвальные землетрясения, когда происходит обрушение кровли шахт или подземных пустот, вызывающее волны в грунте. Эти землетрясения от носятся к категории слабых. Они довольно слабы, но продолжаются долго: недели и даже месяцы. Отмечены случаи, когда вулканические землетрясения возникают до извержения вулканов и служат предвестниками катастрофы.

Сотрясения земли могут быть также вызваны обвалами и большими оползнями. Это местные обвальные землетрясения.

По своему разрушительному действию землетрясения не имеют себе равных среди стихийных бедствий. Им принадлежит первое место по причиняемому материальному ущербу и одно из первых мест – по числу жертв. Они уносят десятки тысяч человеческих жизней и вызывают опустошительные разрушения на огромных пространствах. При сильных землетрясениях нарушается целостность грунта на огромных площадях, разрушаются здания и сооружения, выводятся из строя коммунально-энергетические сети.

Самое мощное землетрясение XX в. произошло 28 июля 1976 г. в Таншане (Китай). Число погибших составило около 655 тыс. человек, ранено 780 тыс. 7 декабря 1988 г. произошло землетрясение в Армении, которое было наиболее фатальным, поскольку привело к необычно большому числу жертв. Подземная стихия превратила в руины г. Спитак. Без крова остались 514 тыс. человек, 27 тыс. человек погибли, свыше 118 тыс. были эвакуированы. Роковую роль сыграли многие факторы, но основная причина больших человеческих жертв заключалась в несоответствии строительных конструкций данному сейсмическому району, а также в низком качестве самого строительства. К примеру, в Ленинакане в деталях бетонных конструкций часто обнаруживались пустоты и части плохо размешанного бетона, многие не были должным образом скреплены между собой.

Основными параметрами, характеризующими силу и характер землетрясения, являются интенсивность сейсмических волн, выхода энергии на поверхности земли – амплитуда, магнитуда и глубина очага.

Интенсивность – мера величины состояния грунта. Определяется степенью разрушения зданий и сооружений, характером изменений земной поверхности и данными о состоянии людей (животных). Для оценки интенсивности используется 12-балльная международная шкала MSK-64. Условно землетрясения этой шкалой подразделяются на слабые (1- 3 балла), умеренные (4), довольно сильные (5), сильные (6), очень сильные (7), разрушительные (8), опустошительные (9), уничтожающие (10), катастрофические (11), сильно катастрофические (12). Для каждого балла установлены свои признаки определения силы землетрясений.

Магнитуда характеризует общую энергию землетрясения. Это условная величина, характеризующая общую энергию колебаний земной коры при землетрясении, пропорциональная ее десятичному логарифму. Магнитуда (М) по Рихтеру изменяется от 0 до 9 баллов (самое сильное земле трясение). Увеличение ее на единицу означает десятикратное возрастание амплитуды колебаний в почве (или смещение грунта) и увеличение энергии землетрясения в 30 раз.

Сильными по школе Рихтера считаются землетрясения, магнитуда которых равна 5~6 единицам.

Глубина очага может колебаться в различных сейсмических районах от 0 до 750 км. Расположенная вокруг эпицентра эпицентральная область испытывает наибольшие толчки – это так называемая плейстосейстовая область.

Многочисленные человеческие жертвы при землетрясении возникают при разрушении зданий, когда рушатся стены, перекрытия, падают кирпичи, дымовые трубы, карнизы, лепные украшения, балконы, осветительные установки. Опасны летящие с верхних этажей стекла, порванные электропровода на проезжей части улиц и просто тяжелые предметы в помещениях. Иногда нарушения в земной коре – трещины, сбросы достигают поверхности Земли. В таких случаях мосты, дороги, сооружения оказываются разорванными и разрушенными. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и заливаются водой, а в местах, где уступы пересекают реки, появляются водопады.

Сильные землетрясения сопровождаются повторными толчками, мощность которых постепенно уменьшается.

Как правило, землетрясения сопровождаются пожарами, вызванными утечкой газа из поврежденных трубопроводов, замыканием электролиний, авариями на химических и радиационно-опасных предприятиях с выходом (выливом) РВ и АХОВ, наводнениями (из-за прорыва плотин). Все это усугубляется отсутствием воды, так как разрываются водопроводные линии. Опасны также и неконтролируемые действия людей, охваченных паникой.

В настоящее время отсутствуют достаточно надежные методы прогнозирования землетрясений и их последствий. Однако по изменению характерных свойств земли, по не обычному поведению живых организмов перед землетрясением (их называют предвестниками) зачастую удается составлять прогнозы. Предвестниками землетрясений являются: быстрый рост частоты слабых толчков (форшоков); деформация земной коры, определяемая из космоса или съемкой поверхности земли с помощью лазерных источников света; изменение отношения скоростей распространения продольных и поперечных волн накануне землетрясения; изменение электросопротивления горных пород, уровня грунтовых вод в скважинах; содержание радона в воде и др.

Условно предвестники землетрясения делят на группы: электромагнитные вспышки в виде рассеянного света зарниц, искрение близко расположенных, но не соприкасающихся электрических проводов, самопроизвольное загорание люминесцентных ламп (изменение напряженности электромагнитного поля), биологические (отклонения в поведении животных), физические (напряжения в коре земли), гидрологические (снижение уровня воды), газодинамические (количество газов, «сочащихся» из недр). Предвестником земле трясения может служить необычное поведение животных накануне землетрясения. Аномалии в поведении животных могут предварять подземные толчки с магнитудой М < 4, глубиной очага до 150 км и на расстоянии от эпицентра в несколько сот километров. Грызуны способны за месяц-полтора уловить сигналы приближающегося землетрясения на расстоянии более 100 км. Они выскакивают на поверхность, носятся по полям и грызут друг друга. Муравьи покидают свои жилища. Глубоководные рыбы всплывают на поверхность. Кошки покидают селения и переносят котят в открытые места. Птицы в клетках за 10-15 мин до начала землетрясения начинают летать, перед толчком слышатся необычные крики птиц. Зимой змеи и ящерицы в предчувствии опасности в массовом количестве выползают даже на снег. Собаки начинают беспричинно лаять.

Анализ случаев травмирования и гибели людей в результате землетрясения показывает, что причиной 45% таковых являются обвалы, разрушения конструкций зданий и сооружений, а 55% – неадекватное поведение пострадавших, вы званное стрессом, страхом, возникающей при этом паникой.

По данным психологов, изучавших поведение людей при возникновении землетрясения, более тяжелое психическое воздействие, чем первый толчок, производят афтершоки. Под воздействием афтершоков возникает ощущение неотвратимой беды, в результате которого люди, скованные страхом, бездействуют, вместо того, чтобы искать укрытие.

Уменьшить количество травм и число погибших можно, если заранее продумать правила поведения в экстремальной ситуации. Необходимо точно определить последовательность действий с началом землетрясения в самых обычных условиях – дома, на работе, в общественных местах, на улице. Это поможет в дальнейшем действовать спокойно и рационально, не ударяясь в панику.

Документы хранить в сумке в таком месте, чтобы при необходимости можно быстро взять с собой. Создавая запас консервированных продуктов и напитков (воды), рассчитывать на 3-5 дней. Все это должно быть уложено в сумку или рюкзак и храниться на видном месте.

Дома коридоры, проходы, лестничные клетки необходимо содержать свободными, не загромождая. Тяжелые шкафы и стеллажи следует надежно прикрепить к стенам. Необходимо знать расположение пожарных и газовых кранов, электрорубильников.

Садовый домик или гараж также можно подготовить для временного проживания в первые дни после землетрясения. В них создается запас продовольствия, воды, одежды и обуви. Целесообразно также иметь спальные принадлежности, медицинскую аптечку, радиоприемник на батарейках для прослушивания сообщений органов МЧС.