Землетрясения и меры безопасности при них

Опираться в определении силы толчков только на рассказы отдельных людей об их ощущениях ненадежно. Очевидцы, особенно неопытные. Обычно преувеличивают силу землетрясения. Поэтому сейсмологи опрашивают многих и стараются составить объективную картину землетрясения. И все же оценок порой не достаточно. Главный недостаток такой шкалы интенсивности в том. Что инженеры и строители не могут ее использовать, им нужны физические данные о колебаниях – об ускорении, периоде колебаний, амплитуде, спектре. Поэтому разрабатывают шкалы, в которых удается соединить оценки в баллах с физическими величинами, определяемыми при помощи приборов. [7]

Ежегодно люди на Земле ощущают 300-350 тысяч землетрясений. На территориях где весьма вероятны землетрясения интенсивностью 7 и боле баллов проживает половина населения Земли, расположено около 40% городов. По среднемноголетнему числу создаваемых ими стихийных бедствий (около 15%) землетрясения стоят на третьем месте после ураганов и наводнений, по числу жертв – на втором или третьем в разные десятилетия. По прямому экологическому ущербу они среди первых причин.

В зависимости от причин, их возбуждавших, землетрясения подразделяются на:

1. Провальные

2. Вулканические

3. Тектонические

4. Техногенные.

Первые обусловлены обвалами кровли каротовых пустот. Они имеют очень небольшую область распространения, но могут быть весьма разрушительными.

Вулканические землетрясения, обычно, сопутствуют извержениям вулканов, когда скопившиеся газы в канале вулкана резко освобождаются, уходя через жерло в атмосферу. Область распространения таких землетрясений также невелика, очаг их неглубокий.

Техногенные землетрясения провоцируются человеком в результате его хозяйственной деятельности (в основном, подземной добычей полезных ископаемых и наполнением водой водохранилищ).

Самые распространенные и разрушительные землетрясения – тектонические. Основная их причина – резкое смещения масс горных пород, являющееся результатом подвижек в зонах развивающихся тектонических разрывов. Часто такие подвижки являются унаследованными и проявляются периодически в участках, прилегающих к древним разломам земной коры. Тектоническому землетрясению предшествует многолетнее накопление напряжений в очаге до тех пор, пока они не достигнут предела прочности горных пород. После этого наступает мгновенное смещение и снятие напряжения, выражающееся на поверхности Земли в землетрясении. Затем происходит постепенное залечивание возникших дизъюнктивных нарушений, новое накопление напряжений и последующее смещение.

Очаг тектонических землетрясений может находиться на глубинах от нескольких сотен метров до 720 км.

2.Прогноз и последствия землетрясений

В рамках научных работ с целью предсказания землетрясений сейсмологисты исследовали связь предстоящего землетрясения с движением земной коры, изменением уровня грунтовых вод в скважинах, выпуском радона или водорода, изменением ускорения сейсмических волн электромагнитными полями, масштабные изменения температуры почвы, изменения в концентрации ионов в ионосфере.

 Последствия землетрясений

Предвестником землетрясений является слабое колебание почвы, регистрируемое сейсмогрфами. Человек не всегда ощущает эти слабые толчки. Но их хорошо чувствуют животные. Домашние животные начинают беспокоиться и шуметь. Дикие звери ревут, крокодилы выползают из воды.

Последствия землетрясений могут быть самые разные. В земной коре образуются трещины (особенно в эпицентре) шириной от нескольких миллиметров до 10-15 метров. Протяженность их может достигать нескольких километров. Нередки провалы, сбросы, сдвиги. При землетрясении в Калифорнии в 1906 году образовался громадный сброс, протянувшийся вдоль берега залива на сотни километров. Вертикальные смещения по нему достигли 1,3 метра, горизонтальные -7 метров. Другой сброс прошел прямо по городу Сан-Франциско. Горизонтальное смещение по нему достигало 3 метров, отчего город сильно пострадал.

В горной местности во время землетрясений часты оползни и обвалы. Так, при землетрясении в г. Верном (современный город Алма-Ата) в 1911 году, в соседних горах Тянь-Шаня произошли обвалы, объем материала которых достиг 440 миллионов кубических метров.

Помимо разрушения зданий и сооружений, последствиями землетрясений могут быть нарушения системы грунтовых вод. Во время смещений в земной коре может быть разбит трещинами водоупорный пласт, подстилающий водоносный горизонт, в результате чего грунтовая вода уйдет вглубь, осушая целую серию колодцев.

Статистика показывает, что 40%  землетрясений приурочено к берегам Тихого океана, около 50% – к Средиземноморско-Гималайскому геосинклинальному поясу. 0стальные 10% землетрясений приходятся на  рифтовые зоны 3емли, среди которых первое место занимают разломы Восточной Африки, Красного и Мертвого морей и оз.Байкал. Кроме того, землетрясения происходят в сейсмических поясах, представленных срединно-океаническими хребтами.

Скорость вертикальных движений коры при сейсмогенной их природе замерить трудно, так как она огромна. О величинах перемещений при землетрясениях судят по размерам дислокаций. Так, при землетрясении в Чили в 1960 году некоторые участки побережья поднялись на 5,7 м, а другие опустились на 2,3 м.

Во время землетрясения у озера Байкал 26 июня 1905 года наблюдались крупные смещения типа сбросов, которые разрушили крепления железнодорожных тоннелей. 13 января 1962 года произошло землетрясение у этого же озера, в результате чего под водами Байкала исчезла Кударинская степь площадью - 197 кв. км. На этом месте образовался залив "Провал" глубиной около трёх метров.

Дизьюнктивные дислокации во время землетрясений происходят не всегда. Это получается только в том случае, когда напряжения превосходят предел прочности пород. В основном же при землетрясениях действуют так называемые "упругие волны". По образному выражению В.П. Солоненко и Н.А. Флоренсова, во время Гоби-Алтайского землетрясения 1957 года "упругие волны катали по земле овец как шарики".[9]

Огромны и горизонтальные смещения, обнаруживающиеся после сильных землетрясений. Они нередко измеряются несколькими метрами. К примеру, во время Гоби-Алтайского землетрясения 1957 года и Аляскинского землетрясения 1964 года горизонтальные смещения измерялись в интервале 10-21 метр. Одним из достопримечательных районов в этом отношении является Калифорния, которая рассечена вдоль разломом Сан-Андреас уже более 100 лет, в этой системе разломов преобладают горизонтальные подвижки. В 1857 году здесь образовался разрыв, видимый на дневной поверхности на расстоянии 300 км, с горизонтальными смещениями в отдельных местах до 9 метров. Сан-францисское землетрясение 1906 года сопровождалось горизонтальными подвижками до 5,5 метров, а при землетрясении в долине Империал в 1940 году наземные постройки оказались сдвинутыми более чем на 5 метров. Во всех этих случаях движение было односторонним, а именно береговая окраина Калифорнии сдвигалась к северу относительно остальной территории штата.

Вскоре после Сaн-Францисского землетрясения 1906 года американец Рейд выдвинул гипотезу "упругого отражения", которая легла в основу современной сейсмологии. Эта концепция постулирует накопление энергии упругих напряжений в зоне разлома, которую можно сравнить с накоплением энергии при сгибании лука перед выпуском стрелы. Если напряжение вдоль разлома превысит упругое сопротивление пород, то образуется скол. Это может произойти сначала в одной точке разлома. Освобождение энергии в этой точке приведёт к увеличению напряжения на соседних участках, в результате чего движение будет распространяться вдоль разрыва со скоростью, примерно, 3-4 км/сек.

Последствия землетрясений, связанные с деятельностью человека:

• Разрушение или обрушение зданий, мостов и других сооружений;
• Наводнения при прорывах плотин и водопроводов;
• Пожары при повреждениях нефтехранилищ и разрывах газопроводов;
• Повреждение транспортных средств, коммуникаций, линий электропередач и водоснабжения, а также канализационных труб;
• Радиоактивные утечки при повреждении ядерных реакторов.

Также землетрясения могут вызвать:

• Извержение вулкана – процесс выброса вулканом на земную поверхность раскалённых обломков, пепла, излияние магмы, которая, излившись на поверхность, становится лавой. Извержение вулкана может иметь временной период от нескольких часов до многих лет
• Цунами – длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Причиной большинства цунами являются подводные землетрясения, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений (с магнитудой более 7). В результате землетрясения распространяется несколько волн. Более 80 % цунами возникают на периферии Тихого океана
• Пожары – возникают при землетрясениях в населенных пунктах из-за обрыва электрических проводов, утечки природного газа, других горючих веществ (ГСМ), наличия открытого огня, повреждения технологического оборудования на производствах
• Выбросы радиоактивных, СДЯВ и других опасных веществ происходящих из-за разрушения или повреждения хранилищ, коммуникаций. Технологического и исследовательского оборудования на объектах атомной энергетики, химической промышленности и других отраслей, в научных учреждениях и коммунальном хозяйстве.
• Лавины – сход снежной массы со склонов гор
• Оползни – отделившаяся масса рыхлых пород, медленно и постепенно или скачками оползающая по наклонной плоскости отрыва, сохраняя при этом часто свою связанность и монолитность и не опрокидывающаяся. [11]

3. Меры для уменьшения потерь от землетрясений

Работы, проводимые с целью снижения ущерба от землетрясения, включают меры по уменьшению его возможных последствий и подготовке к их ликвидации и оказания первой медицинской помощи.  С этой целью органы государственного управления принимают следующие меры:

• Ограничивают новое строительство на территориях подверженных землетрясениям, вулканическим извержениям и т.д.;
• Организуют укрепление сооружений (сейсмостойкое строительство), демонтирование не достаточно сейсмостойких сооружений и т.д.;
• Вводят ограничения на размещение опасных объектов внутри зданий;
• Активизируют исследования по прогнозу времени и силы землетрясения и вулканическим извержениям;
• Организуют специальную тренировку населения и спасательных служб;
• Усиливают надзор за выполнением постоянных правил безопасности;
• Вводят в действие специальные правила;
• Проводят работы по нейтрализации источников повышенной опасности при землетрясении и вулканическом извержении: газовых и электрических сетей, АЭС, токсических производств;
• Организуют развертывание наблюдений, необходимых для уточнения
• Прогноза с последующей подготовкой к эвакуации;
• Заранее ведут подготовку к восстановительным работам, создают дополнительные укрытия, создают дополнительные запасы продовольствия, медикаментов, средств жизнеобеспечения.

Правила безопасного поведения при землетрясениях

При землетрясениях поражение людей, разрушение жилых домов, производственных зданий и других объектов происходит в очень короткий период времени. Сила землетрясений настолько велика, что вероятно человек никогда не сможет надежно защититься от этой разрушительной стихии.

Основные причины несчастных случаев при землетрясении:

• падение кирпичей, дымовых труб, карнизов, балконов, оконных рам, бытовых стёкол, других частей здания
• зависание и падение на проезжую часть улицы и тротуары разорванных электропроводов
• пожары, вызванные утечкой газа из поврежденных труб и замыканием электролиний
• падение тяжелых предметов в зданиях
• неконтролируемые действия людей в результате паники

Однако можно избежать или хотя бы уменьшить их тяжесть, если знать порядок действий в случае землетрясения, заранее быть готовым к нему, принять необходимые меры по обеспечению собственной безопасности.

Основной метод изучения горизонтальных перемещений вещества – это метод триангуляции. В настоящее время используется новейший метод изучения этих явлений – метод лазерных дальномеров, установленных на Луне и на искусственных спутниках Земли. В 1983 году были опубликованы первые результаты восьмилетних наблюдений этим методом. Результаты оказались потрясающими: Там, где раньше наземными методами были установлены скорости горизонтального перемещения блоков или плит 2 см/год (например, в случае перемещения Памира в северном направлении), космические методы дали скорость перемещения в два раза большую. [13]

Измерение напряжений в земной коре, произведенное сейчас во многих шахтах Кольского полуострова, Тянь-Шаня и других регионов показывает, что земная кора повсеместно находится под большими горизонтальными напряжениями, которые намного превышают напряжения, вызванные массой вышележащих пород. [15]

Скольжению пород вдоль разлома вначале препятствует трение. Вследствие этого, энергия, вызывающая движение, накапливается в форме упругих напряжений пород. Когда напряжение достигает критической точки, превышающей силу трения, происходит резкий разрыв пород с их взаимным смещением; накопленная энергия, освобождаясь, вызывает волновые колебания поверхности земли — землетрясения. Землетрясения могут возникать также при смятии пород в складки, когда величина упругого напряжения превосходит предел прочности пород, и они раскалываются, образуя разлом.