1.4.1. Землетрясения

Землетрясения – это толчки и колебания земной поверхности, обусловленные смещением горных пород и распространением по грунтовой среде упругих сейсмических волн. При сильных землетрясениях, происходящих на густонаселенной местности, образуются обширные очаги поражения, в которых разрушаются и повреждаются здания, сооружения, техника, погибают и получают травмы люди.

Основная причина гибели людей при землетрясениях – обрушение зданий.

Ежегодно на планете происходит до 100000 землетрясений, из них 100…120 способны вызвать разрушения и 10…20 оказываются достаточно сильными.

Наиболее разрушительные землетрясения на территории бывшего СССР: 5 октября 1948 г. – г. Ашхабад – за 20 секунд был разрушен почти весь город, погибло около 100 тыс. человек; 25 апреля 1964 г. – г. Ташкент – разрушена почти вся центральная часть города; 7 декабря 1988 г. разрушены города: Спитак, Ленинакан, Кировакан (Армения), погибло более 25 тыс. человек, сотни тысяч остались без крова; 27 мая 1995 г. пос. Нефтегорск (Сахалин) был полностью разрушен, погибло около 2 тыс. человек.

По механизму возникновения землетрясения подразделяются на тектонические, обвальные, наведенные, вулканические и вызванные падением космических тел.

Тектонические землетрясения возникают в результате перемещения масс земной коры под влиянием внутренних напряжений. Это основной вид землетрясений на нашей планете. Земная кора и верхняя часть мантии представляют собой твердую наружную оболочку – литосферу, которая не является сплошной, а состоит из плит с различным горизонтальным размером: от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. Под действием сил, обусловленных глубинными тепловыми процессами и вращением Земли, литосферные плиты, лежащие на горячей мантии, движутся со скоростью до нескольких сантиметров в год. В результате этого на границах сталкивающихся плит возникают огромные механические напряжения сжатия, сопровождающиеся разрушением пород, подземным ударом, это и приводит к тектоническим землетрясениям.

Наиболее часто такие землетрясения наблюдаются в определенных зонах. Около 90 % всех землетрясений происходит в зоне, окружающей Тихий океан – в Тихоокеанском поясе. Около 5…6 % землетрясений происходит в Средиземноморском поясе, протянувшемся от Португалии на востоке через Турцию, Иран и Северную Индию до Малайского архипелага.

Область возникновения подземного удара – очаг землетрясения, в пределах которого происходит высвобождение накопившейся энергии напряжения среды. Очаг землетрясения находится обычно на глубинах от нескольких километров до нескольких десятков километров. Область выделения энергии может иметь значительные размеры – до нескольких десятков километров. В очаге условно выделяется точка удара – гипоцентр, в которой начинается разрушение земной породы. Проекция гипоцентра на поверхность земли называется эпицентром.

От гипоцентра во все стороны распространяется возмущение грунтовой среды в виде упругих сейсмических волн: продольной () и поперечной () (рис. 1.3). По поверхности земли во все стороны от эпицентра расходится поверхностная волна (). В поверхностной волне частицы грунта имеют как продольное, так и поперечное смещение. Скорости распространения продольной и поперечной упругих волн определяются характеристиками среды, причем , скорость поверхностной волны . Так, например, для гранита значения этих скоростей составляют: = 4,6·10³ м/с, = 3,0·10³ м/с, 2,7·10³ м/с. Высокие скорости распространения сейсмических волн исключают возможность оповещения населения о случившемся землетрясении.

Основными характеристиками землетрясения являются: глубина очага землетрясения, магнитуда и интенсивность на поверхности земли.

Магнитуда характеризует энергию землетрясения, которая определяется через параметры сейсмических волн. Этот способ измерения энергии землетрясения был предложен американским сейсмологом Рихтером и основан на измерении смещения грунта:

где – магнитуда землетрясения; – смещение грунта на определенном расстоянии (100 км) от эпицентра рассматриваемого землетрясения; – смещение грунта при очень слабом землетрясении, принятом за начало отсчета.

Измерение смещения грунта производится с помощью сейсмографов. По Рихтеру магнитуда тектонических землетрясений составляет .

В средствах массовой информации часто приводят интенсивность землетрясения в баллах по девятибалльной шкале Рихтера. Шкала Рихтера – это шкала магнитуд; баллы этой шкалы – величина магнитуды землетрясения.

Магнитуда землетрясения определяет его энергию:

где – энергия землетрясения, Дж.

При самых сильных землетрясениях () выделяется энергия более 10¹⁸ Дж.

Наряду с оценкой силы землетрясения с помощью его магнитуды и энергии в настоящее время используется и оценка интенсивности землетрясения на поверхности земли в баллах – по величине колебаний грунта на поверхности земли и по размерам причиненного ущерба.

Значение магнитуды землетрясения – одно для данного толчка, а интенсивность землетрясения зависит от магнитуды, удаления от эпицентра, характера грунтовой среды.

К настоящему времени разработан ряд специальных цифровых шкал для сравнительной оценки землетрясений по их интенсивности. Получаемые с их помощью результаты близки между собой. В России принята рекомендованная ЮНЕСКО международная шкала MSK-64 (шкала Медведева, Шпонхойера, Карника) – табл. 1.2.

Т а б л и ц а 1.2