Литосферные опасности

Землетрясения. Ежегодно ученые фиксируют около 1 млн. сейсмических и микросейсмических колебаний, 100 тыс. из которых ощущаются людьми и 1000 причиняют значительные убытки.

Механизм землетрясений заключается в следующем. В местах стыковки тектонических плит находятся сейсмически опасные зоны, т.е. движение плит вдоль границ этих зон сопровождается землетрясением. Землетрясения с особенно тяжелыми последствиями происходят там, где тектонические плиты не просто трутся одна о другую, а сталкиваются. Это причина наиболее разрушительных землетрясений.

Землетрясения представляют собой внезапное освобождение потенциальной энергии земных недр, которое приобретает форму ударных волн и упругих колебаний (сейсмической волны), распространяющихся во всех направлениях. Землетрясения представляет комплексное бедствие ввиду его многочисленных прямых и вторичных проявлений на земной поверхности. В числе прямых последствий – смещение почвы от сейсмических волн или тектонических движений поверхности. Среди вторичных эффектов – проседание и уплотнение грунта, оползни, трещины, цунами, пожарные и снежные лавины.

Существуют два главных сейсмопояса:

Средиземноморский – охватывает юг Евразии от Португалии до Малайского архипелага;

Тихоокеанский – опоясывает берега Тихого океана. Сюда входят молодые горные пояса: Альпы, Апеннины, Карпаты, Кавказ, Гималаи, Крым, Кордильеры, Анды, а также движущиеся (движимые) зоны подводных океанических материков.

Землетрясения – это колебания земной коры, вызванные тектоническими причинами, которые приводят к разрушению сооружений, пожарам и человеческими жертвами.

Гипоцентр, или центр землетрясения, – место, где смещаются горные породы.

Эпицентр – точка над поверхностью земли, находящаяся прямо над гипоцентром.

Колебания земной коры передаются волнами, которые называются сейсмическими. Самые сильные волны в гипоцентре. С удалением от него волны слабеют. В настоящее время для определения силы землетрясения пользуются шкалой Рихтера, использующую 12-балльную систему (шкалу). Один балл указывает на слабый подземный толчок, каждый последующий балл означает в 10 раз сильнее предыдущего. Так 9-балльное землетрясение в 10 раз превышает 8 балльное и в 100 раз 7-балльное и, наконец, в 100 млн. раз 1-балльное.

Нулевая отметка на сейсмографе означает абсолютный покой грунта.

Основные характеристики землетрясения:

- глубина центра (от 10 до 30 км и больше);

- магнитуда;

- интенсивность.

Магнитуда – это логарифм max амплитуды смещения грунта в микронах на расстоянии 100 км от эпицентра.

Интенсивность – показатель последствий землетрясения, характеризующий размер убытков, количество жертв и характер восприятия людьми (психогенное влияние).

Землетрясения в большинстве случаев бывают в виде серии толчков, главный из которых имеет наибольшую магнитуду.

Сила, число и продолжительность толчков индивидуальны для каждого землетрясения. Продолжительность толчков достигает в основном нескольких секунд. Заметная встряска поверхности земли от главного толчка длится от 30 до 60 сек., а иногда даже до 3 - 4-х минут. Более слабые толчки могут длиться с интервалами в несколько суток, недель, месяцев и даже лет.

На сегодня отсутствуют надежные методы прогнозирования землетрясений и их последствий, однако по изменению характерных свойств грунта, необычному поведению живых организмов ученым удается иногда составлять прогнозы. Предвестниками землетрясения являются:

- частота роста слабых толчков (так называемых форшоков);

- деформация земной коры (наблюдается со спутников или съемки поверхности земли с помощью лазерных источников света);

- изменение соотношений скоростей распространения продольных и поперечных волн перед землетрясением;

- изменение уровня грунтовых вод в скважинах;

- изменение содержания радона в воде и т.п.

На основе этих и других предварительных данных специалисты и ученые делают прогнозы.

Предугадать начало или возможность землетрясения могут и обычные люди по следующим признакам:

- запах газа там, где ранее этого не отмечалось;

- тревога птиц и домашних животных;

- искры между близко расположенными электрическими проводами;

- голубые свечения внутри на поверхности стен домов и др.

В Украине сейсмично опасными районами являются Карпатские горы и горный Крым. Центральные районы Украины относятся к сейсмично спокойным, хотя и тут иногда регистрируются подземные толчки, которые докатываются из района Карпат или гор Вранга (Румыния).

Извержения вулканов. По разрушительности действия и количеству энергии, которая при этом выделяется, именно это стихийное бедствие принадлежит к наиболее опасному для жизнедеятельности человечества.

В результате вулканической деятельности гибнут тысячи людей, наносится огромный ущерб хозяйству и имуществу населения. Только за последние 500 лет от извержения вулканов погибли 200 тыс. человек. Их смерть – результат как непосредственного воздействия вулканов (лавы, пепла, отравленных раскаленных газов), так и косвенных последствий (включая голод, падеж скота). Несмотря на негативный опыт человечества, современные знания о вулканах, в непосредственной близости от них проживают многие миллионы людей. Только в XX столетии от извержения погибли несколько десятков тысяч людей. В 1902 г. на острове Мартиника во время извержения вулкана был уничтожен целый город Сент-Пьер, расположенный в 8 км от кратера действующего вулкана Мон-Пеле. Погибло почти все население (около 28 тыс.). Извержение Мон-Пеле отмечалось и в 1851 г., но тогда обошлось без жертв и разрушений. В 1902 г. за 12 суток до извержения эксперты предсказали, что по своему характеру оно будет аналогично предшествующему, и тем самым успокоили жителей. Крупнейшие по количеству жертв и материальному ущербу извержение вулкана произошло в 1985 г. в Колумбии. «Проснулся» вулкан Руис, который не извергался с 1595 г. Главное бедствие произошло в городе Амеро, расположенном в 40 км от кратера Руиса. Выброшенные из жерла вулкана раскаленные газы и изливавшаяся лава растопили снег и лед на его вершине. Возникший селевой поток полностью разрушил Амеро, в котором проживала 21 тыс. жителей. При этом погибли около 15 тыс.человек. Было разрушено и несколько других населенных пунктов. Большой ущерб был нанесен 20 тыс. га сельскохозяйственных плантаций, автодоро-гам, линиям связи. Погибли около 25 тыс. человек, общее число пострадавших превысило 200 тыс.

На земном шаре насчитывается приблизительно 600 активных вулканов, именно таких вулканов, которые после более-менее длительного перерыва могут снова ожить. Большинство из них расположены на стыках тех участков земной коры, которые называются тектоническими плитами и платформами. По теории ученого А. Вегенера земная кора состоит из 20 больших платформ, которые постоянно меняют свое место расположения. Эти движущие платформы земной коры имеют толщину от 60 до 100 км и плавают на поверхности вязкой (жидкой) магмы, являющейся верх-ней частью мантии (слоя земного шара, находящегося между земной корой и ядром Земли).

Только вокруг Индонезии, находящейся на стыке тектонических плит, находится более сотни вулканов. На западном побережье Американского континента находится 10 вулканов. Эти районы, а также Камчатка, Курильские острова, Япония – наиболее вулканические зоны планеты.

Кроме активных вулканов, которые «курятся», а иногда выбрасывают небольшие порции дыма, пепла, камней, большую опасность представляют так называемые «спящие вулканы». Эти вулканы молчат, т.е. «спят», тысячи, десятки тысяч, сотни тысяч лет и более. При этом тепло этих вулканов закрыто пробкой, которая образовалась за счет пыли, обломков камней кратера, остывшей ранее извергаемой магмы и т.п. За тысячелетие эта пробка уплотнилась и достигла значительной толщины, вследствие чего для выбивания ее из горловины (жерла) кратера вулкана необходима большая сила энергии, накапливаемая и возрастаемая в течение длительного периода.

Поэтому «спящий вулкан» в случае его пробуждения (извержения) приводит к огромным выбросам энергии, а следовательно, и большим масштабам катастрофы.

Как образуются вулканы? Недра земного шара делятся на четыре зоны: в центре - внутреннее ядро, вокруг которого внешнее ядро, потом идут мантия и земная кора. (Рис. 2.)

Рисунок 2

Внутреннее ядро находится в твердом состоянии ввиду сильного давления на него верхних слоев земного шара, температура его около 6000⁰ С.

Внешнее ядро имеет температуру около 4000⁰ С и находится в пластичном состоянии.

Мантия – слой, находящийся под земной корой, в плас-тичном состоянии, с температурой от 1000 до 3500⁰ С.

Магмой называется расплавленная масса, которая вы-текает из горловины вулкана при его извержении. Геоло-ги считают, что она образуется в нижней части земной коры и в верхней части мантии на глубине 30-90 км.

Горная порода на этой глубине так разогрета, что должна быть редкой, но остается пластичной, близкой к твердому состоянию. Такой ее делает большое давление верхних пластов (земной коры). Это давление обычно одинаково по всей поверхности мантии и лишь там, где две плиты трутся и сдвигаются относительно друг друга, оно может ослабнуть. В этих местах порода переходит из твердого состояния в жидкое и, расширяясь, давит на верхние слои и с чрезвычайной силой вырывается на поверхность. Происходит извержение вулкана.

Несмотря на большой исторический опыт человечество не нашло надежного способа уменьшить катастрофические последствия извержения вулканов. Путем наблюдений удалось выяснить размеры зон опасного влияния вулканов. Поток лавы при больших извержениях распространяется до 30 км, а иногда достигает 100 км. Горячие газы представляют опасность в радиусе нескольких километров. До 400-500 км распространяется зона выпадения кислотных дождей, которые вызывают ожоги у людей, отравление растений, грунта. Селевые (грязевые) потоки, возникающие на вершинах вулканов во время внезапного таяния снегов и льда в период извержения вулканов, имеют длину от нескольких десятков до 100-300 км.

Оползни – это скользящие смещения масс горных пород, которые возникают из-за нарушения равновесия. Они возникают из -за:

- ослабления твердости горных пород в результате выветривания, вымывания осадками и подземными водами;

- систематических толчков от землетрясений, работы строительной техники и т.п.;

- неразумной хозяйственной деятельности человека и в других случаях.

Оползни могут возникнуть на склонах и откосах с уклоном 20⁰ и более в любое время года. По скорости перемещения они делятся на:

- медленные (несколько см в год);

- средние (несколько м в час или в сутки);

- скорые (десятки км в час).

Катастрофический вред причиняют только скорые оползни, они составляют от нескольких сот до многих миллионов кубических метров грунта.

Известные центры оползней на Украине – это Правобережье Днепра, Черноморское побережье, Закарпатье, Черновицкая область. Оползни разрушают дома, уничтожают сельскохозяйственные угодья, создают опасность при добыче полезных ископаемых, вызывают повреждения коммуникаций, водохозяйственных сооружений и др.

Сели – это паводки с большой концентрацией грунта, минеральных частиц, камней, обломков горных пород (от 10-15% до 75% объема потока). Они возникают в бассейнах небольших горных речек, вследствие ливней, интенсивного таяния снегов, прорывов заваленных озер, землетрясений, извержений вулканов.

«Сель» (сайль-араб.) – в переводе означает бурный поток, т.е. по внешнему виду селевый поток – это безумно бурлящая волна высотой до 10 м, он несется по горным ущельям с огромной скоростью.

В Украине селевые потоки случаются в Карпатах и Крыму.

По своему составу сели подразделяются на:

- грязевые (смесь воды с грунтом и небольшой концентрацией камней, объемный вес которых составляет 1,5-2 т на кубический метр воды);

- грязекаменные (смесь воды, грязи, небольшого камня, объемный вес которых – 2,1-2,5 на кубический метр воды);

- водокаменные (смесь воды с преимущественно большими камнями).

Скорость селевых потоков составляет в основном 2,5-4,5 метра в секунду, а в некоторых случаях при прорыве заторов – до 8-10 метров в секунду и больше.