Введение

Землетрясения -- это подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами), или (иногда) искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушение подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызываться также подъёмом лавы при вулканических извержениях. Другими словами, колебания Земли, вызванные внезапными изменениями в состоянии недр планеты. Эти колебания представляют собой упругие волны, распространяющиеся с высокой скоростью в толще горных пород. Наиболее сильные землетрясения иногда ощущаются на расстояниях более 1500 км от очага и могут быть зарегистрированы сейсмографами (специальными высокочувствительными приборами). Район, где зарождаются колебания, называется очагом землетрясения, а его проекция на поверхность Земли - эпицентром землетрясения. Очаги большей части землетрясений лежат в земной коре на глубинах не более 16 км, однако в некоторых районах глубины очагов достигают 700 км.

Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них так незначительны, что они остаются незамеченными. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. Большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями (если землетрясение под океаном обходится без цунами).

Виды землетрясений

Тектонические землетрясения возникают вследствие внезапного снятия напряжения, например, при подвижках по разлому в земной коре (исследования последних лет показывают, что причиной глубоких землетрясений могут быть и фазовые переходы в мантии Земли, происходящие при определенных температурах и давлениях). Иногда глубинные разломы выходят на поверхность. Во время катастрофического землетрясения в Сан-Франциско 18 апреля 1906 общая протяженность поверхностных разрывов в зоне разлома Сан-Андреас составила более 430 км, максимальное горизонтальное смещение - 6 м. Максимальная зарегистрированная величина сейсмогенных смещений по разлому 15 м.

Вулканические землетрясения происходят вследствие резких перемещений магматического расплава в недрах Земли или в результате возникновения разрывов под влиянием этих перемещений.

Техногенные землетрясения могут быть вызваны подземными ядерными испытаниями, заполнением водохранилищ, добычей нефти и газа методом нагнетания жидкости в скважины, взрывными работами при добыче полезных ископаемых и пр. Менее сильные землетрясения происходят при обвале сводов пещер или горных выработок.

Причины землетрясений

Любое землетрясение - это мгновенное высвобождение энергии за счет образования разрыва горных пород, возникающего в некотором объеме, называемом очагом землетрясения, границы которого не могут быть определены достаточно строго и зависят от структуры и напряженно-деформированного состояния горных пород в данном конкретном месте. Деформация, происходящая скачкообразно, излучает упругие волны. Объем деформируемых пород играет важную роль, определяя силу сейсмического толчка и выделившуюся энергию.

Большие пространства земной коры или верхней мантии Земли, в которых происходят разрывы и возникают неупругие тектонические деформации, порождают сильные землетрясения: чем меньше объем очага, тем слабее сейсмические толчки. Гипоцентром, или фокусом, землетрясения называют условный центр очага на глубине, а эпицентром - проекцию гипоцентра на поверхность Земли. Зона сильных колебаний и значительных разрушений на поверхности при землетрясении называется плейстосейстовой областью.

По глубине расположения гипоцентров землетрясения делятся на три типа: 1) мелкофокусные (0-70 км), 2) среднефокусные (70-300 км), 3) глубокофокусные (300-700 км). Чаще всего очаги землетрясений сосредоточены в земной коре на глубине 10-30 км. Как правило, главному подземному сейсмическому удару предшествуют локальные толчки - форшоки. Сейсмические толчки, возникающие после главного удара, называются афтершоками. Происходящие в течение значительного времени афтершоки способствуют разрядке напряжений в очаге и возникновению новых разрывов в толще горных пород, окружающих очаг.

Очаг землетрясения характеризуется интенсивностью сейсмического эффекта, выражаемого в баллах и магнитуде. В России используется 12-балльная шкала интенсивности Медведева-Шпонхойера-Карника (МSК-64). Согласно этой шкале, принята следующая градация интенсивности землетрясений: I-III балла - слабые, IV-V - ощутимые, VI-VII - сильные (разрушаются ветхие постройки), VIII - разрушительные (частично разрушаются прочные здания, падают фабричные трубы), IХ - опустошительные (разрушается большинство зданий), Х - уничтожающие (разрушаются мосты, возникают оползни и обвалы), ХI - катастрофические (разрушаются все сооружения, изменяется ландшафт), ХII - губительные катастрофы (вызывают изменения рельефа местности на обширной территории). Магнитуда землетрясения по Чарльзу Ф. Рихтеру определяется как десятичный логарифм отношения максимальных амплитуд сейсмических волн данного землетрясения (А) к амплитуде таких же волн некоторого стандартного землетрясения (Ах). Чем больше размах волны, тем соответственно больше смещение грунта:

Магнитуда 0 означает землетрясение с максимальной амплитудой 1 мкм на эпицентральном расстоянии в 100 км. При магнитуде, равной 5, отмечаются небольшие разрушения зданий. Опустошительный толчок имеет магнитуду 7. Самые сильные из зарегистрированных землетрясений достигают величины 8,5-8,9 по шкале Рихтера. В настоящее время оценка землетрясений в магнитудах применяется чаще, чем в баллах.

Линии, соединяющие пункты с одинаковой интенсивностью колебаний, называются изосейстами. В эпицентре землетрясения поверхность Земли испытывает в основном вертикальные колебания. При удалении от эпицентра возрастает роль горизонтальной составляющей колебаний.

Энергия, выделяющаяся при землетрясениях

Е = p2rV (а / Т),

где V - скорость распространения сейсмических волн,

r - плотность верхних слоев Земли,

а - амплитуда смещения,

Т - период колебаний. Исходным материалом для расчета энергии служат данные сейсмограмм. Б. Гутенберг, как и Ч. Рихтер, работавший в Калифорнийском технологическом институте, предложил связь между энергией землетрясения и его магнитудой по шкале Рихтера:

log E = 9,9 + 1,9М - 0,024М 2.

Данная формула показывает колоссальное возрастание энергии при увеличении магнитуды землетрясения. Энергия землетрясений в несколько миллионов раз превышает энергию стандартной атомной бомбы. Например, при Ашхабадском землетрясении 1948 году выделилось энергии 1023 эрг, при Хаитском в Таджикистане в 1949 году - 5 " 1024 эрг, в 1960 году в Чили - 1025 эрг. По всему земному шару в среднем за год за счет землетрясений выделяется около 0,5 " 1026 эрг энергии.

Важным понятием в сейсмологии является удельная сейсмическая мощность, то есть количество энергии, выделившейся в единице объема, например в 1 м 3 , за единицу времени 1 с. Сейсмические волны, образующиеся при мгновенной деформации в очагах землетрясений, производят основную разрушающую работу на поверхности Земли. Известны три главных типа упругих волн, создающих такие сейсмические колебания, которые ощущаются людьми и вызывают разрушения: объемные продольные (Р-волны) и поперечные (S-волны), а также поверхностные волны.

Одним из страшных и непредсказуемых природных явлений, происходящих на планете Земля, является землетрясение. Разрушительная сила этой земной катастрофы может достигать колоссальных размеров и бороться с ней не под силу человечеству. По причине того, что землетрясения или подземные толчки происходят в результате внезапных и скоротечных изменений в самых недрах планеты, предупредить их возникновения в настоящее время практически нереально. А порой бывает также достаточно трудно предсказать где, когда и с какой силой будут происходить подземные толчки. Поэтому для того, чтобы попытаться спасти себя и жизнь своих близких во время этой природной катастрофы очень важно знать, что нужно делать при землетрясении и уметь оказывать первую помощь.

На планете Земля каждый год происходит огромное количество землетрясений. Но по причине того, что большая часть из них имеет очень маленькую силу воздействия или происходит на самом дне океанов, многие из подземных толчков нас совершенно не затрагивают и мы абсолютно не осведомлены об их возникновениях, а некоторые даже и не подозревают об их существовании. Заметные разрушения могут вызвать лишь сильные землетрясения, или возникшие в океане по их причине цунами.

По причине того, что во время землетрясений его энергия вырабатывается во множестве разных форм (магнитной, электрической, механической), измерить силу его действия с абсолютной точностью невозможно. Самая большая часть разрушительной силы этого природного явления приходится на эпицентр его возникновения, а остальная энергия переходит в волны, сила воздействия которых уменьшается с увеличением расстояния.

Силу землетрясения принято определять посредством таких понятий как интенсивность, магнитуда и энергетический класс. Наиболее точным считается измерение амплитуды землетрясения, то есть величины возникающих колебаний непосредственно в самом эпицентре катастрофы, а более частым в употреблении в обычной жизни является понятие интенсивности или балльности, измеряющееся в баллах, так как именно оно позволяет охарактеризовать силу проявления землетрясения на поверхности земной коры. Чем сильнее землетрясение и ближе его эпицентр, тем больше интенсивность. Рассмотрим, какое воздействие оказывает эта природная катастрофа в зависимости от количества баллов ее интенсивности:

• От 1 до 2 баллов – незначительной силы толчки, которые можно определить лишь с помощью специальных приборов. Землетрясения в 2 бала также иногда можно определить и человеку, если в этот момент он находится в неподвижном состоянии.
• От 3 до 4 баллов – толчки ощущаются более сильно в высотных зданиях, возможны раскачивания люстры, небольшие смешения предметов и ощущение легкого головокружения.
• От 5 до 7 баллов – толчки начинают достаточно сильно ощущаться на земле, возможны незначительные разрушения зданий, начинают, например, появляться трещины на стенах, ломаться окна, крошится штукатурка.
• 8 баллов – землетрясение вызывает возникновение глубоких трещин на домах, земле и даже склонах.
• 9 баллов – толчки становятся такой силы, что способны разрушить стены домов и даже некоторые подземные коммуникационные сооружения.
• От 10 до 11 балов – землетрясение такой силы вызывает сильное разрушение многих зданий, мостов, обвалы, оползни.
• 12 балов – сила разрушения подобной силы толчков способна значительно изменить поверхность земной коры, практически раскрошить здания и даже поменять движение воды в реках.

Сила землетрясения в значительной степени зависит от того насколько близко к поверхности Земли произошли внутренние изменения и подвижки земной коры. Чем ближе очаг, тем большую разрушительную силу приобретает природная катастрофа.

Причины землетрясений

Довольно часто у многих возникает вопрос: «Почему происходят землетрясения?». В древности люди считали, что подобные катастрофы насылаются на них свыше в наказание за плохие деяния. В настоящее время, несмотря на то, что этот вопрос до конца еще не изучен, у ученых имеются некоторые ответы. На самом деле причин появления подобных катастроф достаточно много и все они разделяются на следующие воздействия:

• Природные. К природным воздействиям относится внутренние изменения планеты Земля, влияние космических бурь, солнца, а также некоторых других явлений Космоса.
• Искусственные. Искусственным воздействие на побуждения возникновения землетрясения является Человек и его влияние на окружающую среду. Такими действиями могут быть взрывы, раскапывание земных пород для добычи полезных ископаемых и тому подобное.

В зависимости от причины возникновения различаются следующие виды землетрясений:

• Тектонические землетрясения. Этот вид является наиболее распространенным явление, которое возникает по причине подвижек, разломов и столкновений тектонических плит. Проявляются такие землетрясения по-разному. Это могут быть возникновение огромных трещин на поверхности земли, различных обвалов и оползней или же при малой силе землетрясения могут совсем никак не выявить себя.
• Обвальные землетрясения. Эти землетрясения возникают по причине воздействия на земную кору оползней и обвалов. Подобные явления чаще всего возникают по причине возникновения пустот под землей и внутри гор. Чаще всего обвальные землетрясения не имеют большой силы.
• Вулканические землетрясения вызываются вследствие извержения вулкана. Их особенностью является то, что они не вызывают никаких существенных разрушений и могут повторяться некоторое количество раз.
• Искусственные землетрясения. Этот вид возникает в результате большого количества одновременных взрывов, ядерных взрывов, а также подземных испытаниях различного вида оружия.
• Техногенные землетрясения возникают при непосредственном воздействии человека на окружающую среду. Оно может возникнуть в результате искусственного изменения ландшафта при строении дамб или новых сооружений, поисках нефтяных скоплений, добыче различных видов ископаемых, при разрушении человеком гор и равнин.

По результатам многочисленным наблюдений перед возникновением многих землетрясений происходят следующие природные явления:

• Большие и продолжительные ливневые дожди.
• Появление в воздухе переизбытка таких газов, как урановые соединения, радона, гелия, аргона.
• Сильное беспокойство и необычное поведение домашних и диких животных, считается, например, что .
• Неожиданно возникшее свечение в воздухе.

Экологические последствия землетрясений

В зависимости от силы землетрясения, близости эпицентра, а также места его возникновения проявляется различная степень последствий этого явления.

Катастрофы с более высокой интенсивность в значительной степени влияют на экологию окружающей среды.

• Самыми частыми экологическими последствиями в результате землетрясений являются возникновения таких природных процессов как осыпи, обвалы, сели, разрушения земной коры и даже наводнения. При любом даже незначительном изменении привычного ландшафта в любом случае возникает большой стресс для обитающих в этой местности живых организмов. Так, например, большие оползневые завалы портят состав почвы, затопления вызванным землетрясением цунами способно надолго убить жизнь организмов в местности.
• В случае глубоких разломов из недр земли в атмосферу начинают поступать различные тяжелые металлы, негативно воздействующие на живые организмы.
• Одними из самых опасных влияний землетрясения является провоцирование техногенных катастроф. В том случае если оно возникло на местности, где находились различные сооружения, созданных для создания производственных технологий, таких, например, как нефтеперерабатывающее или фармацевтическое предприятия. Вследствие нарушений таких зданий практически всегда возникает сильное загрязнение окружающей среды.
• В случае если землетрясение возникло в местности, где хранились отходы, все ядовитые и небезопасные вещества могут разнестись на большое расстояние вокруг местности, что также губительно для хорошего экологического состояния.
• Очень опасны также разрушения нефтяных и газовых труб, вызывающих большое скопление вредных веществ в воздух.
• Разрушение в результате землетрясения таких объектов энергетики как, например, ТЭС и ГРЭС способны вызвать пожары огромных разрушительных масштабов, способных разрушить местность на много километров вокруг. Наиболее страшные последствия землетрясений возникают при разрушении атомной электростанции.

Территория возникновения землетрясений не имеет равномерного распределения. Основной точкой или сейсмическим поясом, где часто происходят землетрясения, находится в Тихом океане. Этот пояс захватывает Индонезию, западную часть побережья Центральной и Южной Америки, Японию, Исландию, Камчатку, Гавайи, Филиппины, Курилы и Аляску.

На втором месте по сейсмической активности находятся районы Евроазиатского пояса. В него включены такие горные массивы как Пиренеи, Кавказ, Тибет, Апеннины, Гималаи, Алтай, Памир и Балканы.

Большое количество землетрясений происходит в местах разломов и где существует наибольшая вероятность столкновения плит, а также в местах, где вулканы находятся в активном состоянии.

За последние десять лет самыми разрушительными и мощными по силе воздействия стали катастрофы, произошедшие в следующих странах:

• Индия – более 20 тысяч жертв.
• Иран – снесен с лица земли целый город и погибло около 30 тысяч человек.
• О. Суматра – жертвами стали более 200 тысяч человек.
• Пакистан – более 70 тысяч погибших.
• Китай – погибли более 80 тысяч
• Гаити – жертвами стали более 200 тысяч людей.
• Япония – землетрясения вызвало гибель около 30 тысяч человек и вызвало разрушение АЭС, которое привело к вредоносным выбросам в атмосферу.

Где происходят землетрясения в России

В России также имеется достаточно большое количество мест, где периодически возникают землетрясения. Основными сейсмически активными точками здесь являются такие горные местности, как Камчатка, Восточная Сибирь, Кавказ, Алтай. Также довольно часто подобные катастрофы достаточно больших масштабов были замечены на Сахалине и Курильских островах, где по причине землетрясений также часто образуются цунами.

Наиболее разрушительным и страшным по масштабам жертв и разрушений за последние годы в России стало землетрясение, произошедшее на острове Сахалин в 1995 году. Интенсивность этой катастрофы составила почти 8 балов, что способствовало разрушению большей части города Нефтегорск, в которой оно произошло и гибели более двух тысяч человек.

Каждому человеку очень важно знать правила поведения при землетрясении для того, чтобы не растеряться в самый ответственный момент и постараться по возможности оказать себе и окружающим максимально возможную помощь. В первую очередь это касается тех людей, которые постоянно проживают или временно находятся в сейсмически опасных зонах, которые должны всегда быть наготове.

Для того чтобы землетрясение не застало врасплох все важные документы и сбережения, аптечку, а также фонарик необходимо хранить в одном месте, всегда держать в голове примерный план действий при нахождении в любом из возможных мест, где вы могли бы быть. Также не стоит хранить на верхних полках и шкафах тяжелые, острые и ядросодержащие вещества.

В том случае если поступило сообщение о сильном землетрясении и необходимости эвакуации в том случае, если вы находитесь в не дома и у вас есть небольшой запас времени нужно немедленно направиться в свой дом, собрать все необходимые документы и вещи, выключить воду, свет и газ и закрыть двери. После чего необходимо в кратчайшие сроки покинуть населенный пункт и направиться в более безопасное место.

Во время землетрясения очень важно взять себя в руки, подавить в себе панику и растерянность и постараться действовать рационально, максимально быстро и продуктивно, для того чтобы иметь больший шанс спасения от повреждений. В первую очередь, если вы находитесь в помещении необходимо постараться как можно скорее выбраться из помещения, захватив при этом и по возможности выйти на более открытую местность, где нет поблизости электричества, зданий и деревьев. Если вы выходите с более высоких этажей, то лучше это делать по лестнице, а не с помощью лифта.

В том случае, если помещение не удается покинуть, то необходимо найти в нем наиболее безопасное место. Это может быть место около несущей стены, и которое не перегружено предметами, дверной проем или же под крепким столом или кроватью, которые будут способны укрыть от падающих предметов. Ни в коем случае нельзя стоять около окон, полок и тяжелых предметов, также не стоит пользоваться газом и электричеством.

Если с вами рядом находятся дети их в первую очередь необходимо постараться успокоить, найти им укромное место или же, если вы находитесь на открытой местности ни в коем случае не упускать их из вида и держать рядом с собой.

Если землетрясение застало вас в машине также необходимо постараться найти более открытую местность, не загроможденную столбами, различными насаждениями и щитами, предназначенными для размещения рекламы, остановить машину, открыть дверь и оставаться в ней пока не закончатся толчки.

Землетрясение - это физическое колебание литосферы - твёрдой оболочки земной коры, которая находится в постоянном движении. Зачастую подобные явления происходят в горных районах. Именно там подземные породы продолжают формироваться, в результате чего кора Земли является особенно подвижной.

Причины бедствия

Причины землетрясений могут быть разными. Одна из них - это смещение и столкновение океанических или материковых плит. При таких явлениях поверхность Земли ощутимо вибрирует и нередко приводит к разрушениям строений. Такие землетрясения называются тектоническими. При них могут образовываться новые впадины или горы.

Вулканические землетрясения происходят по причине постоянного давления раскаленной лавы и всевозможных газов на земную кору. Такие землетрясения могут длиться неделями, зато массовых разрушений, как правило, не несут. Кроме того, подобное явление часто служит предпосылкой для извержения вулкана, последствия которого могут быть значительно опаснее для людей, чем само бедствие.

Есть ещё один вид землетрясений - обвальные, которые происходят по совсем иной причине. Грунтовые воды иногда образовывают подземные пустоты. Под натиском земной поверхности огромные участки Земли с грохотом обрушиваются вниз, вызывая небольшие колебания, ощутимые за многие километры от эпицентра.

Баллы землетрясений

Для определения силы землетрясения в основном прибегают либо к десяти-, либо к двенадцатибалльной шкале. 10-балльная шкала Рихтера определяет величину выбрасываемой энергии. 12-балльная система Медведева-Шпонхойера-Карника описывает воздействие колебаний на поверхность Земли.

Шкала Рихтера и 12-балльная шкала несопоставимы. Для примера: ученые два раза взрывают бомбу под землей. Одну на глубине 100 м, другую - на глубине 200 м. Затрачиваемая энергия одинакова, что приводит к одной и той же оценке по Рихтеру. Но последствие взрыва - смещение коры - имеет разную степень тяжести и по-разному воздействует на инфраструктуру.

Степень разрушений

Что такое землетрясение с точки зрения сейсмических приборов? Явление в один балл определяется лишь аппаратурой. 2 балла могут быть ощутимыми животными, а также, в редких случаях, особо чуткими людьми, находящимися на верхних этажах. 3 балла по ощущениям напоминают вибрацию здания от проезжающего мимо грузовика. 4-балльное землетрясение приводит к легкому дребезжанию стекол. При пяти баллах явление чувствуется всеми, причем неважно, где находится человек, на улице или в здании. Землетрясение в 6 баллов называют сильным. Оно многих приводит в ужас: люди выбегают на улицу, а на некоторых стенах домов образовываются тещины. 7-балльное приводит к трещинам почти всех домов. 8 баллов опрокидывают памятники архитектуры, фабричные трубы, вышки, а на почве появляются трещины. 9 баллов приводят к сильным повреждениям домов. Деревянные строения либо опрокидываются, либо сильно проседают. 10-балльные землетрясения приводят к трещинам в земле, толщиной до 1 метра. 11 баллов - это катастрофа. Рушатся каменные дома и мосты. Возникают оползни. 12 баллов не выдерживает ни одно строение. При такой катастрофе меняется рельеф Земли, происходит отклонение течения рек и возникновение водопадов.

Японское землетрясение

В Тихом океане в 373 км от столицы Японии, Токио, возник разрушительный подземный толчок. Произошло это 11 марта 2011 года в 14:46 по местному времени.

9-балльное землетрясение в Японии привело к массовым разрушениям. Цунами, обрушившееся на восточное побережье страны, затопило значительную часть береговой линии, уничтожая дома, яхты и автомобили. Высота волн достигала 30-40 м. Незамедлительная реакция людей, подготовленных к таким испытаниям, спасла им жизнь. Лишь те, кто вовремя покинул дома и оказался в безопасном месте, смогли избежать гибели.

Жертвы землетрясения в Японии

Без жертв, к сожалению, не обошлось. Великое землетрясение Восточной Японии - так официально стали называть это событие - унесло 16 000 жизней. 350 000 жителей Японии остались без крова, что привело к внутренней миграции. Многие населенные пункты были стерты с лица Земли, электричества не стало даже в крупных городах.

Землетрясение в Японии в корне изменило привычный уклад жизни населения и сильно подорвало экономику государства. Убытки, причиненные этим бедствием, власти определили в 300 млрд. долларов.

Что такое землетрясение с точки зрения жителя Японии? Это стихийное бедствие, которое удерживает страну в постоянном волнении. Нависшая угроза заставляет ученых изобретать более точные приборы для определения землетрясения и более прочные материалы для постройки зданий.

Пострадавший Непал

25 апреля 2015 года в 12:35 в средней части Непала произошло почти 8-балльное землетрясение, длившееся 20 секунд. Следующее произошло в 13:00. Повторные толчки длились вплоть до 12 мая. Причиной послужил геологический разлом на той линии, где Индостанская плита встречается с Евразийской. В результате этих толчков столица Непала Катманду сдвинулась к югу на три метра.

В скором времени вся земля узнала о разрушениях, которое принесло землетрясение в Непале. Камеры, установленные прямо на улице, зафиксировали момент толчков и их последствия.

26 районов страны, а также Бангладеш и Индия ощутили на себе, что такое землетрясение. Сообщения о пропавших людях и рухнувших зданиях поступают властям до сих пор. 8,5 тысячи непальцев потеряли жизнь, 17,5 тысячи получили ранения, а около 500 тысяч остались без места жительства.

Землетрясение в Непале вызвало настоящую панику среди населения. И неудивительно, ведь люди теряли своих родственников и видели, как быстро рушится то, что было дорого их сердцу. Но проблемы, как известно, объединяют, что было доказано жителями Непала, которые трудились бок о бок, восстанавливая прежний облик городских улиц.

Недавнее землетрясение

8 июня 2015 года на территории Кыргызстана произошло землетрясение магнитудой 5,2 балла. Это последнее землетрясение, которое превысило 5 баллов.

Говоря о страшном стихийном бедствии, нельзя не упомянуть землетрясение на острове Гаити, которое произошло 12 января 2010 года. Серия толчков от 5 до 7 баллов унесла 300 000 жизней. Мир еще долго будет помнить об этой и других похожих трагедиях.

В марте берега Панамы узнали силу землетрясения в 5,6 балла. В марте 2014 года Румыния и юго-запад Украины на своем опыте узнали, что такое землетрясение. К счастью, жертв не было, но волнение перед стихией испытали многие. За последнее время баллы землетрясений не переступали за грань катастрофы.

Частота землетрясений

Итак, движение земной коры имеет различные природные причины. Землетрясений, по оценкам сейсмологов, происходит до 500 000 ежегодно в разных частях Земли. Из них приблизительно 100 000 ощущается людьми, а 1000 причиняет серьезный ущерб: разрушает постройки, шоссейные и железные дороги, обрывает линии электропередач, иногда уносит под землю целые города.

Министерство образования и науки Украины

Кафедра гражданской защиты

населения и территорий

Расчетно-графическая работа

По предмету «Гражданская защита»

Севастополь, 2009 г.

Землетрясения - подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами) или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушением подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызывать также подъём лавы при вулканических извержениях.

Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них так незначительны, что они остаются незамеченными. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. К счастью, большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями (если землетрясение под океаном обходится без цунами).

Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Разрушения зданий и сооружений вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими при сейсмических смещениях на морском дне.

Причиной землетрясения является быстрое смещение участка земной коры как целого в момент пластической (хрупкой) деформации упруго напряженных пород в очаге землетрясения. Большинство очагов землетрясений возникает близ поверхности Земли. Само смещение происходит под действием упругих сил в ходе процесса разрядки - уменьшения упругих деформаций в объёме всего участка плиты и смещения к положению равновесия. Землетрясение представляет собой быстрый (в геологических масштабах) переход потенциальной энергии, накопленной в упругодеформированных (сжимаемых, сдвигаемых или растягиваемых) горных породах земных недр, в энергию колебаний этих пород (сейсмические волны), в энергию изменения структуры пород в очаге землетрясения. Этот переход происходит в момент превышения предела прочности пород в очаге землетрясения.

Предел прочности пород земной коры превышается в результате роста суммы сил, действующих на неё:

1. Силы вязкого трения мантийных конвекционных потоков о земную кору;

2. Архимедовой силы, действующей на легкую кору со стороны более тяжелой пластичной мантии;

3. Лунно-солнечных приливов;

4. Изменяющегося атмосферного давления.

Эти же силы приводят и к возрастанию потенциальной энергии упругой деформации пород в результате смещения плит под их действием. Плотность потенциальной энергии упругих деформаций под действием перечисленных сил нарастает практически во всем объёме плиты (по-разному в разных точках). В момент землетрясения, потенциальная энергия упругой деформации в очаге землетрясения быстро (почти мгновенно) снижается до минимальной остаточной (чуть ли не до нуля). Тогда как в окрестностях очага за счёт сдвига во время землетрясения плиты как целого упругие деформации несколько увеличиваются. Поэтому и случаются часто в окрестностях главного повторные землетрясения - афтершоки. Точно так же малые «предварительные» землетрясения - форшоки - могут спровоцировать большое в окрестностях первоначального малого землетрясения. Большое землетрясение (с большим сдвигом плиты) может вызвать последующие индуцированные землетрясения даже на удаленных краях плиты.

Из перечисленных сил первые две намного больше 3-ей и 4-й, но скорость их изменения намного меньше, чем скорость изменения приливных и атмосферных сил. Поэтому точное время прихода землетрясения (год, день, минута) определяется изменением атмосферного давления и приливными силами. Тогда как гораздо большие, но медленно меняющиеся силы вязкого трения и Архимедовой силы задают время прихода землетрясения (с очагом в данной точке) с точностью до столетий и тысячелетий.

Глубокофокусные землетрясения, очаги которых располагаются на глубинах до 700 км от поверхности, происходят на конвергентных границах литосферных плит и связаны с субдукцией.

Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород, называется фокусом, очагом или гипоцентром, а точка на земной поверхности над очагом - эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.

Скорости сейсмических волн могут достигать 8 км/с.

Модель землетрясения

Типы сейсмических волн

Сейсмические волны делятся на волны сжатия и волны сдвига.

· Волны сжатия, или продольные сейсмические волны, вызывают колебания частиц пород, сквозь которые они проходят, вдоль направления распространения волны, обуславливая чередование участков сжатия и разрежения в породах. Скорость распространения волн сжатия в 1,7 раза больше скорости волн сдвига, поэтому их первыми регистрируют сейсмические станции. Волны сжатия также называют первичными (P-волны). Скорость P-волны равна скорости звука в соответствующей горной породе. При частотах P-волн, больших 15 Гц, эти волны могут быть восприняты на слух как подземный гул и грохот.

· Волны сдвига, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Волны сдвига также называют вторичными (S-волны).

Существует ещё третий тип упругих волн - длинные или поверхностные волны (L-волны). Именно они вызывают самые сильные разрушения.

Измерение силы и воздействий землетрясений

Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд и шкала интенсивности.

Шкала магнитуд

Шкала магнитуд различает землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной энергетической характеристикой землетрясения. Существует несколько магнитуд и соответственно магнитудных шкал: локальная магнитуда (ML); магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms); магнитуда, определяемая по объемным волнам (mb); моментная магнитуда (Mw).

Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений является локальная шкала магнитуд Рихтера. По этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождённой сейсмической энергии. Землетрясение с магнитудой 2 едва ощутимо, тогда как магнитуда 7 отвечает нижней границе разрушительных землетрясений, охватывающих большие территории. Интенсивность землетрясений (не может быть оценена магнитудой) оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах.

Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясений на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения. В мире используется несколько шкал интенсивности: в США - Модифицированная шкала Меркалли (MM), в Европе - Европейская макросейсмическая шкала (EMS), в Японии - шкала Шиндо (Shindo).

Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)

12-бальная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и СССР. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS). MSK-64 лежит в основе СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и странах СНГ.

Балл	Сила землетрясения	Краткая характеристика
1	Не ощущается.	Отмечается только сейсмическими приборами.
2	Очень слабые толчки	Отмечается сейсмическими приборами. Ощущается только отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя в верхних этажах зданий, и очень чуткими домашними животными.
3	Слабое	Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика.
4	Умеренное	Распознаётся по лёгкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных стёкол, скрипу дверей и стен. Внутри здания сотрясение ощущает большинство людей.
5	Довольно сильное	Под открытым небом ощущается многими, внутри домов - всеми. Общее сотрясение здания, колебание мебели. Маятники часов останавливаются. Трещины в оконных стёклах и штукатурке. Пробуждение спящих. Ощущается людьми и вне зданий, качаются тонкие ветки деревьев. Хлопают двери.
6	Сильное	Ощущается всеми. Многие в испуге выбегают на улицу. Картины падают со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются.
7	Очень сильное	Повреждения (трещины) в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные и плетневые постройки остаются невредимыми.
8	Разрушительное	Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повреждаются.
9	Опустошительное	Сильное повреждение и разрушение каменных домов. Старые деревянные дома кривятся.
10	Уничтожающее	Трещины в почве иногда до метра шириной. Оползни и обвалы со склонов. Разрушение каменных построек. Искривление железнодорожных рельсов.
11	Катастрофа	Широкие трещины в поверхностных слоях земли. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома почти полностью разрушаются. Сильное искривление и выпучивание железнодорожных рельсов.
12	Сильная катастрофа	Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озёрах, отклонение течения рек. Ни одно сооружение не выдерживает.

Землетрясение начинается с разрыва и перемещения горных пород в каком-нибудь месте в глубине Земли. Это место называется очагом землетрясения или гипоцентром. Глубина его обычно бывает не больше 100 км, но иногда доходит и до 700 км. Иногда очаг землетрясения может быть и у поверхности Земли. В таких случаях, если землетрясение сильное, мосты, дороги, дома и другие сооружения оказываются разорванными и разрушенными

Участок земли, в пределах которого на поверхности, над очагом, сила подземных толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром.

В одних случаях пласты земли, расположенные по сторонам разлома, надвигаются друг на друга. В других - земля по одну сторону разлома опускается, образуя сбросы. В местах, где они пересекают речные русла, появляются водопады. Своды подземных пещер растрескиваются и обрушиваются. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и заливаются водой. Подземные толчки смещают со склонов верхние, рыхлые слои почвы, образуя обвалы и оползни. Во время землетрясения в Калифорнии в 1906 году образовалась глубокая трещина на поверхности. Она протянулась на 450 километров.

Понятно, что резкое перемещение больших масс земли в очаге должно сопровождаться ударом колоссальной силы. За год люди могут ощущать около 10 000 землетрясений. Из них примерно 100 бывают разрушительными.

Как предупредить землетрясение

Оказывается землетрясения можно предупредить. Для этого используется сеть с автоматическими датчиками. Расстояния между датчиками составляет около трех тысяч километров. Датчики регистрируют поле на тех частотах, на которых это поле чувствуют животные. Далее эти датчики передают всю информацию на центральный пункт. На центральном пункте все данные обрабатываются, что позволяет определить место и время будущего землетрясения.

Сегодня землетрясения уносят десятки тысяч жизней. Эта проблема существует почти повсеместно. Современные приборы могут определить начало катастрофы за пятнадцать секунд, что совсем не мало. Ведь за это время можно обесточить район бедствия.

Ранее встречались попытки использования животных, которые чувствуют приближение землетрясения за несколько часов до его начала. Также известен случай, когда человек определял время землетрясения с точностью до двух часов, чувствуя колебания почвы босыми ногами. Очень странно повела себя собака, которая не захотела возвращаться с прогулки домой и вела себя очень беспокойно. Землетрясение произошло, но люди, предупрежденные хозяином собаки, не пострадали. Как позже признался хозяин, собака уже пережила землетрясение на Камчатке, поэтому ее поведение его не удивило.

Ученые разных стран долгое время пытались выяснить, что чувствуют животные. В эксперименте принимали участие несколько собак, аквариумные рыбки и морской рак. Данные, полученные от животных в большинстве случаев подтверждались. Удалось даже предупредить несколько землетрясений.

В результате двухлетнего эксперимента была получена формула, с помощью которой датчики могут с поразительной точностью установить время и эпицентр землетрясения.

В ходе тестирования станции предупреждения было установлено, что ошибки, возникающие при установлении силы землетрясения, составляют примерно половину балла, а точно расположения эпицентра равна 98%.

Задача

Вследствие влияния землетрясения на промзону предприятия с одним зданием произошло полное его разрушение. КЧС объекта, штаб ликвидации, вместе со спасательными формированиями прибыли на место аварии, определены причины и масштабы разрушения здания. Аварийно-спасательные команды приступили к разработке завалов.

Комиссия по ЧС организует всестороннее обеспечение СиДНР, используя для этого финансовые и материальные резервы объекта. При их возможном недостатке осуществляет пополнение, по заявкам, подающимся на основании расчетов членов КЧС и служб ГЗН объекта через соответствующие службы КТЭБ и ЧС города.

Необходимо организовать работы и обеспечить материальными и производственными ресурсами.

Здание относится к зоне разрушения Д5 – полное разрушение здания в соответствии с международной модифицированной сейсмической шкале MMSK – 86. Количество людей под завалами 5 человек. Резервный фонд составляет 163 тыс. грн. Длина, ширина и высота здания 30м, 26м и 26м соответственно. Расстояние до полигона ТБО составляет 20км. Производственное здание смешанного типа.

Решение:

1) Определим параметры завала :

Азав. (длина завала) = 30м.

Азав. = 2L+A, где L – дальность разлета обломков.

L== 26/3= 8,7м.

Азав. = 2∙8,7м + 30м = 47,4м

Взав. (ширина завала) = 26м

Взав. = 2L+В = 2∙8,7м + 26м = 43,4м

h(высота завала)= γ*H/(100+K*H)=22*26/(100 + 0,5 * 26) = 572/113 = 5,1 м.

Определим структуру завала по весу обломков :

Таблица 1. СТРУКТУРА ЗАВАЛА ПО ВЕСУ ОБЛОМКОВ(%)

2) Определим структуру завала по составу строительных элементов :

Таблица 2. СТРУКТУРА ЗАВАЛА ПО СОСТАВУ ЭЛЕМЕНТОВ(%)

3) Расчет сил и средств:

Определяем количество групп для механизированного разбора завала по формуле

Nмр = W / P*T = 2308,1/ 15*72 = 2 группы

W зав = γ * Азав * Взав * h/ 100 = 22 *47,4*43,4*5,1/100 = 2308,1

Т = 72 часа - 3 смены по 8 часов, всего работы на 3 суток.

В одной группе механизированного разбора завала находится 20 человек. Необходимо следующее количество техники на 2 группы: 2 крана (10т), 4 грузовых КамАЗов, 2 бульдозера, 2 экскаватора, 2 осветительных станции, 2 компрессора и 2 электросиловых установки.

Каждой механизированной группе помогает разбирать завал и группы ручной разборки.

Звенья ручной разборки рассчитывают по формуле:

Np.p = n * k * N м.p

Np.p = 3 * 3 * 2 = 18 звеньев ручной разборки

18 * 5=90 человек ручной разборки, работающие посменно в течение 3 суток.

Рассчитаем материальные затраты на наем рабочей силы:

1 смена – 40 грн., питание - 25 грн. Следовательно:

Ручная разборка = 90 * (40+25) * 3 = 17550 грн.

Механизированная разборка = (3*40) * (40+25) * 3 = 23400 грн.

Итого материальных затрат: 17550 + 23400 = 40950 грн.

4) Рассчитаем расход топлива на технику:

Стоимость дизельного топлива 7 грн. за литр.

· Рассчитаем расходы на работу крана.

Кран предназначен для подъема обломков, вес которых больше 5т.

Процент работы крана = 90%

Рассчитаем общее время работы крана = 72ч. * 0,9 = 64,8 часов

Рассчитаем общее количество топлива, необходимое для крана на все время работы = 64,8ч * 8,4л/ч = 544,32 л

Определим общие денежные затраты на топливо для 2 кранов = 544,32*7*2 = 7620,48 грн.

· Рассчитаем расходы на работу бульдозера.

Общее время работы бульдозера = 72 часов

Рассчитаем общее денежные затраты на топливо для 2-х бульдозеров = 72ч * 35л/ч * 7грн * 2 = 35280 грн

· Рассчитаем денежные затраты на топливо для 2-х экскаваторов = 72ч * 14л/ч * 7грн * 2 = 14112 грн.

· Рассчитаем денежные затраты на топливо для 2-х осветительных станций = 7ч * 3 суток * 2л/ч * 7 грн. * 2 = 588 грн.

· Рассчитаем денежные затраты на топливо для 2-х компрессоров = 72ч * 6л/ч * 7грн * 2 = 6048 грн.

· Рассчитаем денежные затраты на топливо для 2-х электросиловых установок = 72ч * 2л/ч * 7грн * 2 = 2016 грн.

· Рассчитаем расходы на работу 4 грузовых КамАЗов.

Количество рейсов = Wзав. / 8 м3 = 2308,1/ 8 = 289 рейсов * 2 = 578 рейсов необходимо для разбора завала для 4 КамАЗов.

Составим пропорцию: 100 км – 44,5л, а 20км – Х, следовательно

Х = 20 * 44,5/100 =8,9 л ДТ необходимо для одного рейса до полигона ТБО.

Рассчитаем денежные затраты на топливо для 4 грузовых КамАЗов = 578 рейсов * 8,9 л * 7 грн = 36009,4 грн.

ИТОГО денежных затрат на топливо для техники = 7620,48 + 35280 + 14112 + 588 + 6048 + 2016 + 36009,4 = 101673,88 грн.

Общая сумма финансовых расходов для разбора завала составляет

= 101673,88 + 40950 = 142623,88 грн.

ВЫВОД: Учитывая, что резервный фонд составляет 163 000 грн, можно сделать следующий вывод, что в резервный фонд уложились, а это значит, что начальник финансового отдела организовал правильное проведение работ при завале здания. Но также еще и остались денежные средства в размере 20376,12 грн. (163000 – 142623,88). А эти оставшийся денежные средства можно потратить на дополнительную технику и рабочую силу, чтобы быстрее разобрать завал.

сейсмический землетрясение литосфера

По причине, их вызвавшей, землетрясения разделяют на четыре типа.

Вулканические. Толчки вулканических землетрясений происходят довольно часто. Сейсмическая активность возникает в зонах активной вулканической деятельности. Поскольку зоны сейсмической и вулканической деятельности часто совпадают, бывает очень сложно определить тип землетрясения. Точно о вулканическом типе землетрясения можно говорить только в ситуациях, когда сейсмическая активность наблюдается одновременно с усилением активности вулкана.

Последствия вулканических землетрясений распространяются не более чем на 30-50 км вблизи вулкана, очаг располагается на небольшой глубине, а эпицентр находится рядом с конусом вулкана. Энергии вулканических землетрясений характерна энергия взрывов, сопровождающая быстро протекающие химические реакции.

Тектонические. Площадь толчков при тектонических землетрясениях может распространяться на 1500-2000 км, а сейсмические волны нередко обегают весь земной шар. Последствия заключаются в изменении земной поверхности, возникновении гор, озер и впадин, сильном разрушении домов и зданий. Энергия тектонических землетрясений сопоставима с энергией ядерных реакций.

Большинство научных исследователей полагают, что причиной сейсмической активности при тектонических землетрясениях является разрядка напряжения, вызванного сдвигом, кручением или скольжением литосферных плит относительно друг друга. Доказательством гипотезы является расположение очагов землетрясений вдоль существующих разломов. Повторные разломы служат причиной для землетрясений. Эта гипотеза также подтверждается большей интенсивностью поперечных волн. Если бы вещества сжимались и растягивались без разрыва, большей интенсивностью обладали бы продольные волны.

Самые катастрофические землетрясения связаны с переделкой Земли в зонах молодой тектонической складчатости. С наступлением критического напряжения образуются разломы, в момент образования разломов и происходят сейсмические толчки. Энергия для толчков, выделившаяся в точке разлома (очаге землетрясения), передается через упругие волны в земной коре и выходит на поверхность, разрушая все вокруг. Гипоцентры многих тектонических землетрясений находятся на глубине от 10 до 50 км, а некоторые и глубже. Все эпицентры толчков располагаются на линиях разлома коры Земли, а гипоцентры находятся на плоскостях разломов, которые постепенно погружаются в недра Земли.

Денудационные . Процессы возникновения обвалов при разрушении горных пород колебаниями температуры, водой и ветром называют денудацией. Денудационные землетрясения вызваны внешними факторами, которые управляются потоками солнечного тепла. Денунация составляет менее 1% всех землетрясений.

Антропогенные. Безопасные землетрясения до 4 баллов могут быть вызваны антропогенными причинами. Например, большое количество слабых толчков стали фиксировать в некоторых штатах Америки после начала добычи сланцевого газа и тяжелой нефти. В обоих случаях применяется технология гидроудара с последующим закачиванием жидкости в образовавшиеся полости. Несколько месторождений добычи СГ были закрыты до выяснения причин.

Разработка нефтяных, газовых, угольных и алмазных месторождений может привести к проседанию различных по размеру территорий. Поскольку формирование напряжения в толще земной коры происходит медленно, результаты человеческой деятельности, возможно, будут наблюдать только через 500 -1000 лет.

К антропогенным причинам также относят небольшие толчки, следующие после подземных испытаний термоядерных бомб. Кроме того известно, что падение крупного метеорита на Землю 65 миллионов лет назад вызвало мощные землетрясения, извержения вулканов, цунами и привело к вымиранию 80% всего живого на нашей планете. Также было замечено, что быстрое падение или скачкообразное повышение атмосферного давления приводят в действие подземные толчки, особенно в сейсмически активных зонах.

Наблюдения ученые ведут и над связью сейсмической активности с фазами Луны и Солнца. Особенно влияние Солнца и Луны заметно во время нахождения Земли на самом близком от них расстоянии. Установлено повышенное влияние Луны на возникновение землетрясений в полнолуние и новолуние; наблюдается связь землетрясений и с увеличением плотности излучаемого Солнцем солнечного ветра.

Стихия землетрясений находит свое проявление в основном там, где наблюдается активный разлом. В одном и том же месте катастрофические толчки редко повторяются. Например, до 1948 года в Ашхабаде, подобное по магнитуде землетрясение случилось в XIV веке. Сейсмологи предполагают, что время накопления напряжения в одной точке измеряется тысячелетиями.

В результате сейсмической активности происходит поднятие уровня таких городов, как Ставрополь и Тула, и проседание Самары, Одессы и Баку. В некоторых больших городах происходит одновременное проседание одной части города и поднятие другой. Восточная часть Москвы уходит вниз, в то время как западная часть постепенно поднимается.

Американский геолог Ч. Лизе считает, что разломы лишь следствие, а сейсмическая активность вызвана другими причинами, вследствие более глубоких процессов (например, вследствие резких изменений объемов вещества, проводимости вещества и атомной структуры).

Но самая главная причина сейсмических толчков - это движение ядра Земли, которое еще называют внутренним солнцем и сердцем нашей планеты. О нашем общем «сердце» теоретически мы знаем много, а практически - совсем ничего. Без движения этого возмутителя спокойствия была бы невозможна жизнь на Земле. Остановка ядра станет причиной исчезновения магнитного поля нашей планеты. Солнечный ветер сможет беспрепятственно проникать на Землю, испаряя всю воду и летучие вещества с поверхности земной коры и превращая нашу планету в пустыню, похожую на Марс.

Движения ядра безостановочно преобразуют поверхность Земли, и последствия этих преобразований приносят много страданий человечеству. Ученые получили достаточно знаний о причинах, вызывающих стихийные бедствия, тщательно изучают их последствия.

Хочется верить, что в скором времени исследователи Земли создадут точную методику предсказания всех стихийных бедствий, и землетрясений в первую очередь.