Сейсмические события обычные и закономерные проявления жизни планеты. Достаточно заглянуть в Интернет, чтобы убедиться в том, что земля постоянно содрогается под ногами жителей всех стран и континентов. Каждую минуту на Земле происходит 1-2 землетрясения, что за год составляет несколько сотен тысяч, из которых 1 — катастрофическое, 10 — сильно разрушительных, 100 — разрушительных и 1000 — сопровождаются повреждениями сооружений. За исторический период землетрясения унесли более 15 млн человеческих жизней, что в 100 раз больше, чем извержения вулканов.
Самые разрушительные из известных в мире землетрясений произошли в Китае. 28 июля 1976 г. примерно в 160 км к юго-востоку от Пекина в густонаселенном районе северо-восточного Китая произошло землетрясение с магнитудой 8,2, эпицентр его находился в огромном промышленном городе Таншань. Масштаб разрушений и число человеческих жертв были беспрецедентными. Жилые дома и магазины, учреждения и заводы превратились в груды обломков. Весь город практически сровнялся с землей. Участки, расположенные на рыхлых грунтах, во время землетрясения сильно осели и покрылись множеством огромных трещин. Одна из таких трещин поглотила здание больницы и переполненный пассажирами поезд. Развитию трещин способствовало обрушение старых выработок в угольных шахтах. Население Таншаня насчитывало полтора миллиона человек, но лишь очень немногим удалось избежать телесных повреждений. Официальных сообщений об этой катастрофе из Китая не поступало, но гонконгская газета, сообщила, что погибло 655237 человек. В это число были включены также жертвы землетрясения за пределами Таншаня, в частности в Тяньцзине и Пекине.
Эпицентр еще более губительного землетрясения, произошедшего также в Китае 23 января 1556 г., находился в городе Сиань (провинция Шэньси), расположенном на берегах Хуанхэ. Здесь равнины, выполненные рыхлыми осадками, чередуются с низкими холмами, сложенными тонким лессовым материалом. Целые города погружались в грунт, разжиженный вследствие колебаний, и тысячи жилищ, вырытых в рыхлых лессовых холмах, обрушились в считанные секунды. Поскольку толчок произошел в 5 ч утра, большинство семей еще находилось дома и с этим, несомненно, связано огромное число жертв — 830000.
БУДЬТЕ В КУРСЕ
- 17.11.24 Землетрясение магнитудой 5,5 произошло у побережья Камчатки
- 19.05.23 Землетрясение магнитудой 3,1 произошло в Сочи
- 07.05.23 В Турции зафиксировано более 33 тысяч афтершоков после землетрясения в феврале
- 28.02.23 Ликбез по землетрясениям. Часть 4. Прогноз землетрясений и защита от них
В СССР во второй половине прошлого века наиболее разрушительными оказались Ашхабадское (октябрь 1948 г.); Ташкентское (апрель 1966 г.); Дагестанское (май 1970 г.); Спитакское (декабрь 1988 г.) и Нефтегорское (май 1995 г.) землетрясения. Каждое из них унесло тысячи и десятки тысяч человеческих жизней. С лица земли были стерты города и кварталы.
Первый толчок Ташкентского землетрясения произошел в 5 ч 22 мин 26 апреля 1966 г. Интенсивные колебания продолжались 6-7 секунд и сопровождались подземным гулом и световыми вспышками. Очаг находился непосредственно под центром города на глубине всего 8 км, т.е. эпицентр землетрясения, сила которого составила здесь 8 баллов, совпал с городским центром, который и пострадал более всего. Было разрушено большое количество жилых домов, особенно саманных старой постройки. Естественно, первый утренний толчок застал жителей города в постелях, что привело к человеческим жертвам. Разрушены были школы, фабрики, больницы и другие здания. Основной толчок сопровождался повторными толчками — афтершоками, которые регистрировались еще 2 года, и их общее число превысило 1100. Самые сильные (до 7 баллов) отмечались в мае-июле 1966 г., а последний 24 марта 1967 г.1.
С 12 июня до конца сентября 1966 г. автор данной статьи работал в составе геологического отряда в окрестностях Ташкента, где испытал два семибалльных афтершока (29 июня и 4 июля) и множество слабых ежедневных. Поздним вечером 15 июля мы увидели в темном небе яркое круговое свечение, похожее на луну, в течение часа оно (свечение) медленно расширялось и бледнело. Световые и звуковые эффекты часто сопровождают сильные землетрясения.
В мае 1970 г. на железнодорожной станции Дербент в Дагестане я оказался в воинском эшелоне, который простоял несколько часов из-за того, что на путях горели горы зерна, обильно политые нефтепродуктами. Незадолго перед нашим прибытием здесь столкнулись два состава, с соответствующими грузами. Виновником столкновения было 8-мибалльное землетрясение Дагестанское землетрясение 14 мая.
Самому 8-мибалльный толчок мне довелось испытать во время экспедиционных работ на Курильских островах. В августе 1981 г. на склоне вулкана Тятя на острове Кунашир, внезапно земля загудела под ногами и твердая укатанная грунтовая дорога на несколько секунд превратилась в болотную хлябь.
Интересно, что я стал свидетелем двух землетрясений, которые сыграли выдающуюся роль в установлении связи сейсмособытий с усилением глубинной дегазации. Так во время Ташкентского землетрясения 1966 г. был установлен эффект упреждающего усиления радоновой дегазации. Во время Дагестанского землетрясения 14 мая 1970 г. Д.Г.Осика (см. Осика Д.Г. Флюидный режим тектонически-активных областей. М.: Наука, 1981) обнаружил путем прямого измерения в зияющих трещинах эффект увеличения концентрации водорода на 5-6 порядков. Также было установлено, что активизация газовыделения во время землетрясений наблюдается на площади в десятки и первые сотни тысяч квадратных километров.
Термин землетрясение настолько удачен и емок, что не требует дополнительного пояснения. Происходит землетрясение в результате скачкообразного выделения энергии внутри некоторого объема в глубинах Земли. Этот объем или пространство именуется очагом землетрясения, центр очага — гипоцентр. Проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицентром. Расстояние от эпицентра до гипоцентра — это глубина очага. Проекция очага на поверхность, в пределах которой землетрясение имеет максимальную силу, называется эпицентральной областью.
Очаги подавляющего числа землетрясений находятся на глубинах до 50-60 км. Кроме того, существуют глубокофокусные землетрясения, их очаги фиксируются на глубинах до 650-700 км. Обнаружены они были в 1920-х годах на окраинах Тихого океана. Относительно небольшое число землетрясений зарождается на глубинах 300-450 км. Кроме тихоокеанских окраин землетрясения с глубокими очагами (250-300 км) обнаружены на Памире, в Гималаях, Куньлуне и Гиндукуше.
Географическое распространение землетрясений на планете неоднородно. Наряду с асейсмичными областями, где на памяти человека не происходило значимых сейсмособытий, отчетливо выделяются сейсмически активные области. В первую очередь, это Альпийско-Гималайская складчатая область, протянувшаяся в субширотном направлении от Атлантического океана до Тихого, т.е. «обнимающая» половину планеты. Отличительная особенность этой зоны — очень высокая плотность населения и древность заселенности территории.
В пределах этой зоны в Турции ранним утром 6 февраля 2023 г. в полнолуние и произошло катастрофическое землетрясение, о котором мы расскажем позже.
Далее укажем на Тихоокеанское «огненное кольцо» — зону сочленения океана с его континентальными окраинами. Уже упомянутой спецификой этих зон является наличие глубокофокусных землетрясений.
Постоянно происходят малоглубинные землетрясения в рифтовых структурах срединно-океанских хребтов (СОХ), которые имеют вид линейно вытянутых зон, практически на 90% совпадающих с областями активного вулканизма. Подчеркнем, что географическое распределение землетрясений, совпадающее с областями проявления современного вулканизма и активной «холодной» глубинной дегазации, прямо указывает на наличие генетической связи между этими катастрофическими явлениями.
Примечательно, что сейсмически активными являются и районы кристаллических щитов древних платформ. Так в последние годы возросла сейсмичность Балтийского щита Восточно-Европейской платформы.
21 октября 2010 года в 12 часов 10 минут в микрорайоне Кукисвумчорр города Кировска в Хибинских горах на Кольском полуострове произошло естественное сейсмическое событие. По оценкам Кольского филиала Геофизической службы РАН, магнитуда составляла 3,2. После основного удара сейсмодатчики зафиксировали серию афтершоков. Эпицентр находился в районе Саамского разлома за пределами ведения горных работ.
5 марта 2022 года в 03 часа 13 минут в Хибинском горном массиве произошло ощутимое сейсмическое событие (через двое с половиной суток после новолуния). Магнитуда составила 3.7 единиц, глубина очага — до 500 метров. Интенсивность колебаний земной поверхности в населенных пунктах Мурманской области в баллах шкалы МСК-64: пос. Коашва (6.5 км) — 5.7 баллов, Кировск (20 км) — 4 балла, Апатиты (33 км) — 3 балла, Мончегорск (60 км) — 2.5 балла, Полярные зори (76 км) — 2 балла, Мурманск (150 км) — 1 балл.
Часты сейсмособытия и на Воронежском кристаллическом массиве. За последнюю четверть века их здесь произошло более 600. Прогнозная интенсивность – 6 баллов. Частая сейсмика коррелирует с частыми же эпизодами разрушения озонового слоя, фиксируемыми на Воронежской озонометрической станции.
Сейсмичны и обрамляющие платформу структуры древней складчатости: каледонской в Скандинавии и герцинской на Урале. Здесь землетрясения часто фиксируются в палеорифтовых структурах Ботнического и Финского заливов Балтийского моря и Кандалакшского залива Белого моря. Интенсивность землетрясений достигает 7 баллов, а сами события участились в последние годы, что указывает на «оживление» палеорифтовых структур. Так 21 сентября 2004 г. 3 толчка магнитудой до 5,4 и интенсивностью до 6.5 баллов произошли в Калининграде. По информации сейсмологических станций Норвегии, Финляндии, Швеции и Польши, эпицентр калининградского землетрясения находился в море в районе Готландской впадины в 100 километрах от Калининграда. Отметим, что Готландская впадина является безкислородным бассейном, что указывает на интенсивное выделение здесь восстановительных газов, в том числе водорода и метана, которые периодически разрушают озоновый слой на Ботническим заливом. Землетрясение произошло на площади 1500 кв. км и регистрировалось в Эстонии, Санкт-Петербурге и Москве, на сейсмостанциях Швеции, Финляндии, Норвегии.
Наиболее сильные разрушения произошли на побережье Балтийского моря. Напротив санатория «Янтарный берег» произошло поднятие морского дна, в результате чего ширина пляжа с 5-20 метров увеличилась до 30-70. В девятиэтажном корпусе санатория полопались оконные стекла. Возле Светлогорска высокая 20-метровая насыпь железной дороги была разрушена до основания на протяжении более 60 метров. В воздухе повисли рельсы со шпалами. За несколько часов до землетрясения в Калининградском зоопарке в сильное волнение пришла слониха. Била ногами в стену вольера, потом выбежала из него и громко трубила. Отметим, что землетрясение произошло в день осеннего равноденствия, которое (как и весеннее) нередко сопровождается природными катастрофами, например, взрывам газа на угольных шахтах.
В ночь на 5 сентября 2018 года на Южном Урале произошло землетрясение с магнитудой 5,4 и с интенсивностью в эпицентре до 6 баллов по шкале MSK-64. Предыдущее землетрясение примерно с такой же магнитудой было в 1914 году в районе города Первоуральск Свердловской области. А в 1798 году похожее по силе событие произошло под Пермью. Сведений о более ранних сильных землетрясениях Урала нет, но уже этих данных достаточно, чтобы понять: землетрясения на Урале есть и будут, и достаточно сильные, чтобы начать обращать на них внимание. Наиболее пострадавшим населенным пунктом на этот раз стал город Катав-Ивановск Челябинской области, где отмечены незначительные повреждения зданий. Самыми дальними населенными пунктами, где землетрясение ощущалось людьми (2–3 балла), были Пермь, Екатеринбург, Челябинск, Магнитогорск, Стерлитамак, поселки на границе Башкирии и Татарстана. 23 декабря 2022 года в районе Североуральска произошло сейсмособытие магнитудой 3.0.
Энергия, мгновенно освободившаяся в очаге, распространяется в окружающем пространстве в виде упругих сейсмических волн. Материя реагирует на импульсное воздействие изменением формы и объема. Элементарные изменения объема распространяются в горных породах в виде продольных волн (волны сгущения), а изменение формы — в виде поперечных волн (волны сдвига). Наглядным примером продольных волн является волна, бегущая по железнодорожному составу после резкого толчка локомотива. Всякий, кто бывал на грузовых станциях, вспомнит характерный звук трогающегося состава, сопровождающий бегущую волну. Поперечная волна — это обычное колебание струны. Сейсмические волны подчиняются всем законам волнового движения, на границах сред они преломляются, отражаются, затухают при удалении от источника. Длина сейсмических волн варьирует от сотен метров до сотен километров.
Скорость распространения продольных волн в 1,7 раза больше скорости поперечных, поэтому они первыми достигают поверхности Земли, почему и называются еще P-волнами (от англ. primary — первичные), а поперечные, соответственно, S-волны (от англ. secondary — вторичные). Пришедшие первыми в эпицентр продольные волны возбуждают волны поверхностные, которые являются поперечными, но в отличие от первичных поперечных волн имеют скорость распространения в два раза меньшую. В скальных грунтах она не превышает 3,3-4,0 км/сек. Амплитуда поверхностных волн измеряется первыми сантиметрами, а длина достигает сотен километров. Они расходятся от эпицентра во все стороны и могут обежать всю планету, место встречи разнонаправленных фронтов называется антиэпицентром.
В толщах рыхлых или вязких пород (пески, глины), особенно насыщенных водой, возбуждаются волны тяжести, причина их возникновения — дезинтеграция частиц. Некий объем породы, взброшенный сейсмическим ударом как единое целое, возвращается в исходное положение под действие гравитации в виде отдельных частиц. Скорость волн тяжести в 1000 раз меньше скорости упругих колебаний и измеряется метрами в секунду, но амплитуда может достигать десятков сантиметров. Так при Калифорнийском землетрясении 1906 г. в отдельных местах отмечались земные волны высотой до 1 м, было зафиксировано также распространение волн высотой около 30 см и длиной 18 м.
Поверхностные волны и волны тяжести приносят наибольший ущерб, они вызывают видимые колебания почвы, изгибы рельсов, трубопроводов и дорог. Обычно поверхностные движения длятся не более одной минуты, так в 1906 г. в Сан-Франциско землетрясение продолжалось около 40 секунд. Однако продолжительность сильнейшего землетрясения на Аляске в 1964 г. была в 5 раз больше. Затем перечисленные типы волн затухают, а на смену им приходят афтершоки — дополнительные импульсы волнового движения, вызванные вторичными подвижками пород в точке первоначального нарушения их целостности или вблизи ее. Афтершоки могут продолжаться довольно долго, выше мы указывали, что после Ташкентского землетрясения они регистрировались в течение двух лет. В течение суток после землетрясения на Аляске в 1964 г. было зарегистрировано 28 афтершоков, 10 из которых были достаточно ощутимыми. Из-за афтершоков очистительные и спасательные работы после землетрясения становятся опасными.
Итенсивность землетрясения, характеризующая его разрушительную силу, измеряется в баллах. В мире существует несколько шкал интенсивности. В России принята 12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64). Она была разработана в 1964 г. и получила широкое распространение в СССР и Европе. Градации этой шкалы утверждены в качестве общегосударственного стандарта. Шкала построена на показаниях сейсмографов, дающих величину колебаний при толчках, а также на ощущениях людей и наблюдаемых явлениях.
Приведем описание крайних градаций: однобалльное землетрясение называется незаметным, характеризуется микросейсмическими сотрясениями почвы, отмечаемые только сейсмическими приборами. В середине шкалы сильное землетрясение силой 6 баллов. Ощущается всеми. В испуге очень многие выбегают на улицу. Сильное колебание жидкостей. Картины падают со стен, книги — с полок. Посуда бьется. Довольно устойчивые предметы домашней обстановки сдвигаются с места или опрокидываются. Штукатурка на домах даже солидной постройки дает тонкие трещины. Кое-где с потолков и стен откалываются небольшие куски штукатурки. У домов плохой постройки повреждения сильнее, но не опасны.
Красноречивы названия землетрясений силой от 7 до 11 баллов. Они именуются соответственно: очень сильное; разрушительное; опустошительное; уничтожающее; катастрофа.
Последнее в шкале 12-балльное землетрясение. Это сильная катастрофа — изменения в почве достигают огромных размеров. В покрытой растительностью скалистой почве образуются сбросовые трещины со значительным смещением, сдвигами и разрывами. Многочисленные обвалы скал, оползни, осыпание берегов на значительном протяжении. Различные изменения в подземных и надземных водоемах. Появление водопадов, подпруд на озерах, отклонение течения рек и т.д. Ни одно сооружение не выдерживает.
Приведем пример катастрофического, т.е. одинадцатибалльного землетрясения, которое произошло 4 декабря 1957 г. в Западной Монголии, в 650-700 км юго-западнее г.Улан-Батор. Его удары ощущались на огромной территории Монгольского Алтая от хр. Баян-Цаган на западе до гор Арца-Богдо на востоке. Землетрясение началось по данным сейсмической станции г.Улан-Батор в 11 ч 39 мин местного времени. В Улан-Баторе, т.е. на удалении 700 км от эпицентра, толчки продолжались 3 минуты и достигали силы 5-6 баллов. Первые наиболее разрушительные удары произошли в горах Бага-Богдо. По рассказам очевидцев, они сопровождались грохотом и «взрывами» огромной силы, следовавшими один за другим через 8-10 сек. Потом поднялись огромные облака пыли, скрывшие горы. Вслед за «взрывами» в горах Бага-Богдо сильнейший удар произошел в 100 км западнее, в горах Ихэ-Богдо. Он также сопровождался сильными подземными толчками. Тучи пыли скрыли хр. Ихэ-Богдо. Ветер погнал их на восток и вскоре они соединились с пылевыми облаками, поднявшимися над горами Бага-Богдо. Пыль рассеялась лишь на четвертые сутки. Сильные удары продолжались не более пяти минут, однако последующие более слабые толчки наблюдались до 20 декабря. Все населенные пункты, расположенные у южных подножий хр. Бага-Богдо, Ихэ-Богдо и Баян-Цаган-Ула, были превращены в развалины; имели место человеческие жертвы, массовая гибель скота. На участках, примыкавших к трещинам и местам обвалов, возникли степные пожары. Землетрясение сопровождалось поднятием значительной территории Монгольского Алтая, образованием трещин-сбросов длиной в сотни километров, гигантских обвалов, изменением гидрологического режима родников и рек. В результате землетрясения вся северная ветвь Монгольского Алтая (горная цепь Гурван-Богдо) поднялась на 5-7м, а отдельные блоки и выше.
В 1935 г. для объективной инструментальной оценки энергии землетрясения американский сейсмолог Чарльз Рихтер ввел понятие магнитуды. Он определил магнитуду как число, пропорциональное десятичному логарифму амплитуды (выраженной в микрометрах) наиболее крупной волны, зарегистрированной стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра. Энергия землетрясения оценивается теперь по шкале Рихтера, названной так в честь ее создателя, в пределах которой магнитуда может изменяться от 1 до 9.
Например, катастрофическое землетрясение 22 мая 1960 г. в Чили имело магнитуду 8,3. Крупными считаются землетрясения, магнитуды которых равны 5-6 и более; обширные разрушения соответствуют 9 баллам шкалы интенсивности. Самые сильные землетрясения, как, например, землетрясение 1906 г. в Сан-Франциско, магнитуда которого составляла 8,3, вызывают почти полные разрушения и оцениваются в 11-12 баллов.
Шкала Рихтера логарифмическая, что означает увеличение амплитуды максимальной волны землетрясения на порядок при увеличении магнитуды на 1. Энергия землетрясения при этом изменяется в 32 раза. Отношение энергии самых сильных сейсмических катастроф к энергии слабых землетрясений составляет 1017 раз. Энергия же самых сильных землетрясений оценивается в 1023-1025 эрг. Для сравнения укажем, что энергия взрыва атомной бомбы среднего калибра 1020 эрг, что соответствует 5-балльному землетрясению. Зависимость между магнитудой и балльностью может быть приблизительно выражена формулой:
М = 1,3 + 0,6В,
где М — магнитуда, а В — балльность данного землетрясения.
Так же как и для оценки интенсивности, применяются различные варианты шкал магнитуд.
Что делать при землетрясении
В заключение первой части статьи приведем очень важные слова опытного отечественного сейсмолога В.И. Уломова: «Жители сейсмоопасных районов, по меньшей мере, должны знать, что разрушение здания или иного сооружения при землетрясении обычно происходит не мгновенно, а в течение десятков секунд, необходимых для накопления повреждений, которые и ведут к последующему разрушению объекта. Важно знать, что и наиболее интенсивные сотрясения возникают не сразу, а лишь с приходом поперечных волн, которые распространяются почти в два раза медленнее, чем продольные волны, с которых и начинаются все землетрясения. Этими десятками секунд и нужно воспользоваться, спасаясь от гибели!».
Как же лучше всего использовать эти драгоценные секунды? Кардинальное решение — покинуть здание, что реально, в случае нахождения в малоэтажном здании или на нижних этажах многоэтажных. Если путь эвакуации далек, нужно найти укрытие в данном помещении. Залезть под массивный стол, кровать. Встать в угол комнаты или дверной проем. Надеть толстую одежду и головной убор, накинуть одеяло. Все это способно, в какой-то мере, защитить вас от падающих предметов.
Продолжение следует…
Комментарии читателей (0):