Понятие и классификация землетрясений. Физические характеристики. Примеры. Защитные мероприятия

Как уже отмечалось выше, намечается определенная цикличность активизации и затухания сейсмической активности в Уральском регионе.

В годовом цикле намечаются три максимума и два минимума сейсмоактивности. Максимумы приходятся на декабрь-январь, май, июль; минимумы - на февраль-март, октябрь-ноябрь. Возможно, это связано с сезонными вариациями скорости вращения Земли. В Пожвинском, Добрянском и Златоустовско-Миасском районах события происходили почти исключительно в зимнее время (декабрь-январь), тогда, как на ЮУБРе, в Нижне-Тагильском, Шамарском и других районах - в летнее (май, июль).

Намечается также определенная приуроченность возрастания количества тектонических событий к периодам новолуния (рис. 1.9), когда приливные силы Солнца и Луны однонаправленны (Авсюк, 1996; Косыгин, Маслов, 1986 и др.).

В течение суток землетрясения чаще всего имели место в утренние часы (после восхода Солнца с 6 до 9 часов) и в конце дня (перед закатом с 15 до 18 часов).

Как показывает анализ данных современной геодинамики, одной из наиболее вероятных причин многих аварий и катастроф, произошедших на Урале за последнее полстолетия может быть повышенная, относительно локальная, динамическая активность геологической среды, приводящая к микроподвижкам в приповерхностной части разреза (Дружинин, Гуляев, 2000; Рыжий и др., 1998). Исходя из этого, именно в настоящее время постановка специальных мониторинговых сейсмогеодинамических наблюдений на Урале становится особенно актуальной.

Карта 3. « Сейсмогенные зоны Урала

1 - Среднеуральская; 2 - Восточно-Уральская (Тагильская); 3- Западно-Уральская».

Землетрясения, происходящие в Уральском регионе, свидетельствуют о том, что процессы тектогенеза продолжаются здесь и в настоящее время. Современные представления о распределении тектонических напряжений в земной коре Урала базируются на результатах геофизических, геодезических и горно-геологических исследований, а именно: сейсмологических наблюдениях, измерениях напряженного состояния в горных выработках, изучении современных движений в процессе высокоточных режимных геодезических измерений, исследованиях изостатических гравитационных аномалий и т.д.

На территории области выделяется две локальные зоны, в пределах которых регулярно и достаточно надежно фиксируются слабые сейсмические события (микроземлетрясения) с магнитудами ML < 0,5. Поскольку эти события регистрируются только одной и, редко, двумя станциями, то выполнить их привязку не представляется возможным.

Зона вблизи г. Березники. Помимо техногенных микросейсмических событий в пределах шахтных полей рудников ОАО «Уралкалий», регистрируемых локальной системой сейсмоконтроля рудника БКРУ-1, сейсмостанцией «Романово» фиксируются достаточно многочисленные микроземлетрясения с эпицентрами вблизи г. Березники. Магнитуды микроземлетрясений изменяются в диапазоне от -1,0 до 0,5. Их количество в 2003 г. осталось примерно на уровне прошлого года – 120.

Территория Добрянского района между населенными пунктами Чермоз, Никулино и Кунья. Происходящие здесь события носят сезонный характер. Всплески активности (март, апрель и декабрь) чередуются с периодами затишья. Всего за год зафиксировано 26 микроземлетрясений.

В 2003 г. был продолжен мониторинг на рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей (ВКМКС). Локальными системами сейсмоконтроля ОАО «Сильвинит» на шахтных полях трех рудников зафиксировано 303 сейсмических события, связанных с процессами деформирования и разрушения пород подработанного соляного массива. Суммарная выделившаяся сейсмическая энергия составила 336 КДж. На шахтном поле рудника БКРУ-1 ОАО «Уралкалий» зарегистрировано 50 сейсмических событий с суммарной энергией 91,5 КДж.

На фоне катастрофических землетрясений, происходящих в различных регионах Земли, Урал характеризуется относительно спокойной сейсмологической обстановкой. Известные по историческим и инструментальным данным уральские землетрясения по силе сотрясения не превышали 6-7 баллов по международной шкале балльности MSK-64. Однако высокая концентрация на Урале экологически опасных промышленных объектов и подземных горных выработок, соседствующих с крупными городскими агломерациями, приводит к необходимости рассматривать этот регион как относящийся к районам умеренного сейсмического риска.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 .8 Распределение землетрясений в течение суток

Рис.1 .9 Распределение землетрясений в течение года

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 .9 Распределение землетрясений в течение лунного месяца

 

 

 

1.4 Статистика землетрясений  в Пермском крае.

( 18,  стр. 22-28)

А). Землетрясение 25 октября 1993 г. в Березниковском промышленном районе.

25 октября 1993 г. в 18 ч. 31 мин. было инструментально зафиксировано первое землетрясение в Березниковском промышленном районе. Толчки и колебания почувствовали жители в различных населённых пунктах, начиная от г. Березники на севере зоны и кончая дер. Вогулка на юге. Землетрясение было зарегистрировано четырьмя сеисмостанциями.

Сеисмостанция «Арти» (Екатеринбургская обл.) зафиксировала длинный цуг колебаний (3.5 мин.). На сейсмограмме чётко выделяются фазы продольных, поперечных и поверхностных волн. Первое вступление поперечных волн отмечается через 35 с. после вступления продольных волн. Сеисмостанция Североуральских бокситовых рудников также зарегистрировала землетрясение. Поскольку её датчики расположены в рудниках, то из-за высокого уровня шумов на сейсмограммах оказалось возможным выделить вступление только поперечной волны. Ближайшей сейсмостанцией к эпицентру землетрясения оказалась сейсмостанция «Кизел». Она зафиксировала небольшой цуг колебаний, составляющий 45 с. Ценную дополнительную информацию о землетрясении дала аналоговая сейсмостанция вблизи г. Добрянка. На полученной сейсмограмме довольно чётко выделяются продольные и поперечные волны.

Согласно шкале сейсмической интенсивности MSK-64, для нашего случая подходят две градации интенсивности:

1) 3 балла. Слабое землетрясение.

Землетрясение ощущается многими людьми, находящимися внутри помещений; под открытым небом - только в благоприятных условиях. Колебания схожи с сотрясением, создаваемым проезжающим легковым грузовиком;

2) 4 балла. Заметное землетрясение.

Землетрясение ощущается внутри зданий многими людьми, под открытым небом - немногими. Кое-где спящие просыпаются. Дребезжание окон, дверей, посуды. Скрип полов и стен. Начинается дрожание мебели. Висячие предметы слегка раскачиваются.

Б). Землетрясение в районе второго Березниковского пруда 9 октября 1997г.

9 октября 1997 г. в 2 ч. 57 мин. все сейсмостанции  Уральского региона зарегистрировали очередное землетрясение. По данным анализа макросейсмической информации, толчки от землетрясения интенсивностью в 4-5 баллов ощущались в различных частях г. Березники. Эти данные позволяют выделить зону, в которой зафиксированы максимальные проявления сейсмоактивности. Зона вытянута в северо-западном направлении и простирается от населённого пункта Трутни на юго-востоке до железнодорожного вокзала на северо-западе. Её общая протяжённость- 16 км. Протяжённость цуга интенсивных колебаний, зарегистрированных различными сейсмостанциями, составила:

50 сек. - для сейсмостанции «Соликамск»;

75 сек. - для сейсмостанции «Кизел»;

180 сек. - для сейсмостанции «Свердловск»;

190 сек.- для сейсмостанции «Арти».

В). Сейсмические процессы на руднике БКРУ-1 с 1 мая по 30 сентября 1998 г.

За 5 месяцев сейсмической мониторинговой системой, расположенной в пределах шахтного поля рудника БКРУ-1, было зарегистрировано 55 сейсмических событий, связанных с процессами деформирования и разрушения подработанного соляного массива. Периоды повышенной сейсмоактивное™ (1-ая декада мая, 11-15 сентября) чередуются с периодами сейсмического затишья (4 августа- 10 сентября). Одной из особенностей сейсмического режима в отчётный период явилась регистрация значительного количества крупных технологических взрывов, произведенных на карьере технической соли, расположенном на солеотвале рудника БКРУ-1. Отдельные взрывы большой интенсивности вызывали макросейсмические проявления в прилегающих к солеотвалу жилых районах.

Г). Сейсмические процессы на руднике БКРУ-1 с 1 октября 1998 г. по 30 апреля 1999 г.

За 7 месяцев было зарегистрировано 46 сейсмических событий. Из-за больших расстояний между датчиками надёжную локацию очагов оказалось возможным выполнить только для 28 наиболее крупных событий (Е > 2000 Дж). Периоды повышенной сейсмоактивности (декабря 1998 г., конец февраля - начало марта 1999 г.) чередуются с периодами затишья (конец янв. - начало февраля, конец марта и апрель 1999 г.). Необычно спокойным выдался период с 13 марта по 30 апреля 1999 г.- зафиксировано всего одно слабое сейсмическое событие (Е = 740 Дж). При этом фиксируется большое количество технологических взрывов, производимых на различных участках шахтного поля рудника: за неделю - от 30 до 40 взрывов. Наиболее крупное сейсмическое событие - землетрясение с магнитудой 1.8- зафиксировано 4 декабря 1998 г. Очаг этого события располагается на расстоянии 35 км, от центра мониторинговой сети, приблизительно посередине между населёнными пунктами Яйва и Всеволодо-Вильва. Детальный спектрально-временной анализ этого события показывает, что оно состоит из 2-х толчков с интервалом 8 сек.

Д). Сейсмические процессы на руднике БКРУ-1 с 1 января по 10 декабря 2004 г.

За этот период было зарегистрировано 52 сейсмических события. Для подавляющего большинства событий выполнена достаточно точная локация очагов, при этом суммарная выделившаяся энергия равна 69.2 кДж. Самые сильные сейсмические события были зарегистрированы 15 января (3.7 кДж), 6 февраля (3.5 кДж) и 28 апреля (3.1 кДж). Самыми «тихими» месяцами за 2004 г. были март и октябрь, когда происходило по одному событию. Наиболее активным был август, когда реализовалось 10 событий.

Е). Сейсмические процессы на руднике БКРУ-1 с 1 января по 31 декабря 2005 г.

За этот период было зарегистрировано 41 сейсмическое событие. Для большинства событий выполнена достаточно точная локация очагов, при этом суммарная выделившаяся энергия составила 115 кДж. Самые сильные сейсмические события были зафиксированы 20 апреля, 28 сентября и 16 ноября. Все они имели энергию, превышающую уровень 5 кДж. В 2005 г. доля относительно сильных сейсмических событий (Е > 2 кДж) значительно увеличилась, их количество составляет 27. Самыми активными месяцами были апрель, сентябрь и ноябрь, когда происходило по 6-7 событий. В остальные периоды за месяц фиксировалось по 2-3 события.

 

 

 

2. Классификация землетрясений.

(8,  стр. 72-86)

(9, стр.123-144)

Землетрясения - это внезапное освобождение потенциальной энергии земных недр, которое приобретает форму ударных волн и упругих колебаний (сейсмические волны), распространяющиеся во всех направлениях.

Классификация землетрясений дана в таблице 6.

Таблица 6 «Классификация землетрясений».

Землетрясения
по месту возникновения:	по причине возникновения:	по характеру возникновения:
- краевые;  - внутриплитовые (внутренние)	- тектонические;  - вулканические;  - обвальные;  - взырвные	- колебания грунта;  - трещины, разломы;  - цунами;  - вторичные поражающие факторы;

 

3. Опасные и вредные факторы землетрясений (поражающие факторы).

(13,  стр. 39-44)

(20,  стр.112-128)

Таблица 7 «Поражающие факторы землетрясений»

Первичные	Вторичные
- смещение, коробление, вибрация почвогрунтов;  - коробление, уплотнение, проседание, трещины;  - разломы в скальных породах;  - выброс природных подземных газов.	- активизация вулканической деятельности;  - камнепады;  - обвалы, оползни;  - обрушение сооружений;  - обрыв линий электропередач, газопроводных и канализационных сетей;  - взрывы, пожары;  - аварии на опасных объектах, транспорте.

В результате воздействия поражающих факторов возникают зоны разрушений, пожаров, загрязнений, т. е. образуются зоны, опасные для безопасности жизнедеятельности людей и оказывающие влияние на устойчивость функционирования объектов связи. Под зоной разрушения, загрязнения, заражения, пожаров и т. д. понимают территорию, на которой распространилось действие поражающих факторов. На территории зоны могут возникать очаги поражения.

Очаги поражения — это территории, на которых произошло массовое поражение людей, с/х животных, растительности, разрушение зданий, сооружений. Очаги поражения являются следствием воздействия поражающих факторов, вызванных стихийными бедствиями, производственными авариями и катастрофами, а также результатом воздействия оружия массового поражения.

Очаги поражения при землетрясении. Очагом поражения при землетрясении называется территория, в пределах которой произошли массовые разрушения и повреждения зданий, сооружений, сопровождающиеся поражением и гибелью людей, животных, растений.

Очаги поражения возникают в районе землетрясения, где его интенсивность по шкале Рихтера достигает 7–8 баллов. В этих случаях большинство зданий и сооружений получают средние и сильные разрушения. Поражающим фактором при землетрясении является сейсмическая волна, вызывающая движение грунта. По характеру разрушений, очаги поражения при землетрясениях сравнимы с очагами поражения при воздействии избыточного давления во фронте ударной волны. В качестве критерия оценки воздействия берется не избыточное давление D Рф, а интенсивность землетрясения I в баллах.

4. Физические характеристики землетрясений.

(19,  стр.47-62)

(20, стр. 37-77)

Землетрясение — это толчки и колебания земной поверхности вследствие внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии. Место, где происходят разрывы и смещения в земной коре, называется гипоцентром, или очагом, землетрясения (рис. 1)

Рис. 1 Схема  землетрясения: С- гипоцентральное расстояние; R- эпитцентральное расстояние; h – глубина очага землятресения

 

Проекция гипоцентра на поверхность земли называется эпицентром. Расстояние от гипоцентра до точки на поверхности земли называется гипоцентральным, а от эпицентра до какой-либо точки на поверхности земли — эпицентральным. Минимальное гипоцентральное расстояние называется глубиной очага землетрясения (расстояние от гипоцентра до эпицентра).

Основными характеристиками (показателями) землетрясения являются: глубина очага, магнитуда, интенсивность колебания поверхности земли.