Землятрясение. Характеристика. Примеры

Виды землетрясений

Существует несколько  классификаций землетрясений. В  частности, по способу возникновения, выделяют тектонические, вулканические, техногенные землетрясения, обвальные  землетрясения и горные удары. Поскольку этот фактор является одной из основных характеристик данных явлений, целесообразно остановиться на каждом из упомянутых видов подробнее.

Тектонические землетрясения

Тектонические землетрясения, к которым относится большая часть всех известных землетрясений, связаны с процессами горообразования и движениями в разломах литосферных плит. Причиной этому служит структура верхней части земной коры, которую составляют около десятка огромных блоков - тектонических плит, о которых необходимо упомянуть отдельно.

Наука, в рамках которой  изучаются движения земной коры, тектоника  плит, была разработана в конце 60-х  годов нашего века. Согласно ее положениям, литосфера состоит из около десяти огромных сегментов -  тектонических  плит, способных  перемещаться, скользя по пластичной и частично расплавленной астеносфере.

Движение тектонических  плит, приводящее к тому, что материки буквально дрейфуют, вызвано, в свою очередь, очень медленным и почти  постоянным движением внутренних слоев земной коры. Последнее происходит под воздействием конвекционных потоков, поднимающихся из высокотемпературных глубин мантии.

Таким образом, тектонические плиты  перемещаются относительно друг друга  с разными скоростями, от нескольких сантиметров до 20 см в год и даже больше. Они двигаются навстречу друг другу, как например, в районе Красного моря, расходятся в стороны или  скользят друг относительно друга в противоположных направлениях, что наблюдается в зоне разлома Сан-Андреас в Калифорнии. Поскольку горные породы обладают определенной эластичностью, в местах тектонических разломов - границ плит, где действуют силы сжатия или растяжения, постепенно могут накапливаться тектонические напряжения, которые  растут до тех пор, пока не превысят предела прочности самих пород. В последнем случае пласты разрушаются и резко смещаются, излучая сейсмические волны. Такое резкое смещение пород называется подвижкой. В зависимости от особенностей смещения выделяются еще два вида данного процесса: спрединг -  вариант, когда близ срединно-океанических хребтов литосферные плиты наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр, и раздвигаются, и  субдукция – когда в глубоководных желобах одна плита подвигается под другую и поглощается мантией. Основой этому служат три главных типа границ плит: дивергентные - на них плиты раздвигаются, там образуется новая океаническая кора; трансформные - по этим границам плиты скользят друг относительно друга в противоположных направлениях; конвергентные - у этих границ плиты сходятся, причем одна из них пододвигается под другую и погружаются в мантию. Необходимо также заметить, что именно границы между плитами являются геологически активными зонами: тут извергаются вулканы, происходят землетрясения. Однако в некоторых местах два участка земной коры трутся краями друг о друга, но роста или разрушения коры не происходит. Такой процесс сейчас происходит в знаменитом разломе Сан-Андреас в Калифорнии.

Исследования показали, что в срединно-океаническом хребте, находящимся на дне Атлантического океана, идет процесс образования новой океанической коры. Таким образом, дно Атлантики равномерно расширяется. В других же частях земного шара происходит обратный процесс. Так, например, в северо-западной части Тихого океана океаническая кора пододвигается под материк Евразия и погружается в мантию Земли. В результате общая площадь поверхности Земли не изменяется, поскольку расширение дна в Атлантике, которое идет со скоростью около двух сантиметров в год, уравновешивается сокращением Тихого океана.

Итак, вертикальные подвижки приводят к резкому опусканию или поднятию пород. Обычно смещение составляет лишь несколько сантиметров, но, поскольку происходит движение горных масс весом в миллиарды тонн, даже при малых расстояниях выделяется огромная энергия.  Тектонические трещины и смещения относительно друг друга обширных участков земной поверхности, переносящие вместе с собой и находящиеся на их поля, сооружения и все на них находящееся, можно увидеть невооруженным глазом. Связь такого землетрясения с тектоническим разрывом в недрах земли очевидна.

Под морским дном землетрясения  обычно происходят аналогично. Некоторые из них сопровождаются цунами, в таком случае сейсмические волны, достигая берегов, вызывают сильные разрушения. Ярким примером могут служить события в Мехико в 1985 году. Само по себе японское слово Цунами означает морские волны, возникающие в результате сдвига вверх или вниз крупных участков дна при сильных подводных или прибрежных землетрясениях и, изредка, при вулканических извержениях. Высота волн в его эпицентре может достигать пяти метров, у берегов - до десяти, а в неблагоприятных по рельефу участках побережья - до 50 метров. Скорость распространения цунами может достигать 1000 километров в час. Более 80% цунами возникают на периферии Тихого океана. В связи с этим России, США и Японии в 1940-1950 годы были созданы специальные службы, задачей которых является  предупреждение населения о цунами. Для этого используется метод регистрацию колебаний от землетрясений, опережающих распространение морских волн, береговыми сейсмическими станциями. За всю историю человечества насчитывается более тысячи цунами, из них - более ста с катастрофическими последствиями для человека, вызвавшие полное уничтожение, смыв сооружений и растительного покрова. В качестве примера можно назвать цунами 1933 года у берегов Японии и 1952 года на Камчатке.

При движении тектонических плит, землетрясения могут возникать  как на их границах – в местах разломов, так и в центре, при  выгибании пластов вверх, в зоне горообразования. Одна из подобных, и при том самых быстрорастущих складок в мире находится в Калифорнии вблизи Вентуры.

Аналогичный тип имело Ашхабадское землетрясение 1948 года в предгорьях Копет Дага. В последнем случае в зоне складчатости земной коры действуют сжимающие силы, а землетрясение вызвано снятием напряжения горных пород снимается за счет резкой подвижки. В терминологии американских сейсмологов Р.Стейна и Р.Йется в 1989 году такие явления  получили название скрытых тектонических землетрясений.

Время от времени происходят землетрясения, которые не вспарывают земную поверхность, а связаны с разломами, скрытыми под поверхностным ландшафтом. Однако эта особенность отнюдь не делает их менее опасными. Наблюдаются такие явления в основном в Армении, Апеннинах на севере Италии, в Алжире, Калифорнии в США, под Ашхабадом в Туркменистане. Последствия из катастрофические: в 1980 году в Эль-Асаме (Алжир) подобное землетрясение (магнитуда - 7.3) унесло жизни трех с половиной тысяч человек. В США в Коалинге и Кетлемен-Хилзе (1983 и 1985 годах) магнитуды достигали 6.5 и 6.1. В Коалинге оказалось разрушено 75% неукрепленных зданий. Землетрясение 1987 года в Калифорнии (Уиттиер-Нерроузе) с магнитудой 6.0 пришлось на густозаселенные пригороды Лос-Анджелеса и принесло ущерб в 350 миллионов долларов США, погубив восемь человек.

Существование скрытых землетрясений таит в себе скрытую угрозу при освоении новых территорий. Так, к примеру, при размещении на пустынных и неопасных с виду территориях могильников или захоронений токсичных отходов (например, район Коалинга в США), существует риск  и сейсмического толчка и, тем самым, нарушения их целостности и заражения местности далеко вокруг.

При тектонических землетрясениях происходят разрывы или перемещения  горных пород в каком-нибудь месте в глубине Земли, называемом очагом землетрясения или гипоцентром.  Глубина его обычно достигает нескольких десятков километров, а в отдельных случаях и сотен километров. Участок Земли, расположенный над очагом, где сила подземных толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром.

Определение эпицентра  производится в зависимости от формы  проявления тектонических землетрясений. Последние  достаточно разнообразны: это могут быть протяженные разрывы  пород на поверхности Земли, достигающие  десятков километров, многочисленные обвалы и оползни, или же полное отсутствие видимости землетрясения  на земной поверхности. Соответственно, в последнем случае, ни до, ни после землетрясений визуально эпицентр определить почти невозможно. Поэтому, если местность населена и имеются разрушения, то  местонахождение эпицентра оценивается по разрушениям, во всех других случаях - число инструментальным путем по изучению сейсмограмм с записью землетрясения.

Вулканические землетрясения 

Помимо районов горообразования и стыков тектонических плит, вулканы также известны как места возникновения слабых и сильных землетрясений. В данном случае толчки обуславливаются давлением раскаленных газов и лава, бурлящих в недрах вулканических гор на верхние слои Земли. Эти движения вещества в основном приводят к сериям мелких землетрясений - вулканическому тремеру, то есть так называемому вулканическому  дрожанию, означающему подготовку вулкана к извержению. Этот процесс может продолжаться в течение столетий.

Вулканическая деятельность, движение высокотемпературной магмы в недрах вулкана,  сопровождается целым рядом природных явлений, в том числе взрывами огромных количеств пара и газов, растрескиванием горных пород, что провоцирует сейсмические и акустические колебания. Как известно ,вулканы делятся на действующие, уснувшие и потухшие. К потухшим относятся вулканы, которые сохранили свою форму, но сведений об извержениях которых просто нет. Однако и под ними происходят локальные землетрясения, свидетельствуя что в любой момент, и они могут проснуться. Как правило, подобные сейсмические события имеют некоторый спокойный и устойчивый фон и усиление землетрясений происходит лишь в начале вулканической деятельности, а потому и являются некоторым ее предзнаменованием.

Интересно отметить, что, основываясь на этом факте, ученые Японии и Станфордского университета США сумели отыскать способ прогнозирования вулканических извержений. По данным изучения изменения топографии местности вулканической деятельности в Японии (1997) им удалось точно определить момент наступления извержения. Метод базируется также на регистрации землетрясений и наблюдениях со спутников. Землетрясения контролируют возможность прорыва лавы из недр вулкана.

Области современного вулканизма, например  Японские острова или Италия, нередко совпадают с зонами возникновения тектонические землетрясения, поэтому сложно четко отнести данные явления к тому или иному типу. Характерными признаками вулканического землетрясения является совпадение его очага с местом нахождения вулкана и сравнительно не очень большая магнитуда, например землетрясения, сопровождавшие извержения вулканов Бандай-Сан в 1988 году и Саку-Яма в 1914 году в Японии, вулкана Кракатау в 1883 году в Индонезии, при котором взрывом было уничтожена половина вулкана, а сотрясения от этого явления вызвали разрушения в городах на острове Суматра, Ява и Борнео. В последнем случае погибло все население острова, а цунами смыло все живое с низменных островов Зондского пролива. Вулканическое землетрясение на вулкане Ипомео того же года в Италии разрушило небольшой город Казамичола. На Камчатке происходят многочисленные вулканические землетрясения, связанные с активностью вулканов Ключевской Сопки, Шивелуч и других.

Проявления вулканических землетрясений  почти ничем не отличается от явлений, наблюдаемых при тектонических землетрясений, однако их масштаб и дальность распространения значительно меньше.

Вулканические землетрясения происходят и в современной Европе. В начале 2001 года снова проснулся самый  большой активный вулкан на Сицилии - Этна. Первое, из известных извержений этого вулкана относится к 1500 году до нашей эры, и всего их произошло порядка 200. Во время его извержения характерны многочисленные микроземлетрясения.

Все вышеперечисленные примеры  говорят о том, что наблюдения за сейсмичностью в районах вулканов являются одним из параметров для мониторинга их состояния. Помимо всех других проявлений вулканической деятельности микроземлетрясения этого типа позволяют проследить и смоделировать на дисплеях компьютеров движение магмы в недрах вулканов, установить его структуру. Но не только сильные – мегалоземлетрясения сопровождаются  активизацией вулканов, как было в Чили и происходит в Японии, - возможен и обратный процесс – когда начало крупного извержения сопровождаться сильными сейсмическими колебаниями. Именно так было в Помпее при извержении Везувия.

Техногенные - антропогенные землетрясения 

Как и многие другие явления, землетрясения могут быть как  эндогенного, то есть природного, так  и антропогенного характера и обуславливаться деятельностью человека, воздействием его на природу. Проводя подземные ядерные взрывы, закачивая в недра или извлекая оттуда большое количество воды, нефти или газа, создавая крупные водохранилища, которые своим весом давят на земные недра, человек может вызвать подземные удары. Достаточно спорные примеры подобных землетрясений, в которых возможно наложение тектонических сил и антропогенной деятельности - Газлийское землетрясение, произошедшее на северо-западе Узбекистана в 1976 году и землетрясение в Нефтегорске на Сахалине, в 1995 году.

Землетрясения могут быть вызваны сооружением крупных водохранилищ. Накопление огромной массы воды приводит к изменению гидростатического давления в породах, снижению сил трения на контактах земных блоков. Вероятность проявления наведенной сейсмичности возрастает с увеличением высоты плотины. Так, для плотин высотой более 10 метров наведенную сейсмичность вызывали только 0,63% из них, при строительстве плотин высотой более 90 метров - 10%, а для плотин высотой более 140 метров - уже 21%.

Увеличение активности слабых землетрясений  наблюдалось в момент заполнения водохранилищ Нурекской, Токтогульской, Червакской гидроэлектростанций.