Тектонические землетрясения
Составляют до 95% от числа всех землетрясений, магнитуда достигает максимума — 9,0. Они вызваны эндогенными (внутренними) факторами и обусловленные подвижками отдельных блоков по зонам разломов. Еще в начале XIX в. было установлено, что эпицентры частых землетрясений тяготеют к линейным зонам — берегам морей и океанов, подножьям хребтов. Так очаги крымских землетрясений приурочены к узкой полосе, проходящее в 30 км от берега, за которой дно Черного моря крутым уступом обрывается на большую глубину.
Верхняя твердая оболочка Земли — земная кора разбита сетью планетарной трещиноватости на огромное число разномасштабных кусков — блоков. Главные трещины этой сети — планетарные рифтовые зоны, которые имеют в основном меридиональные простирания и прослеживаются от полюса до полюса. Хорошо выделяются широтные, а также дополнительные к ортогональным, диагональные разломные зоны планетарной протяженности. Размер блоков земной коры, ограниченных такими планетарными трещинами — рифтами, отвечает материкам и океанам, т.е. измеряется тысячами километров. Далее блочная структура строения земной коры прослеживается на всех масштабах, вплоть до первых километров и сотен метров. Некоторое представление о планетарной сети трещиноватости читатель может получить, внимательно всмотревшись в физическую карту любого масштаба. Речная сеть, где изгибы русел, притоки, повороты продолжают друг друга в линейных направлениях и могут быть прослежены на сотни и тысячи километров, даст нам представление о разломной сети соответствующего масштаба, т.к. каждая река маркирует разлом.
Земля «живет», она вращается вокруг своей оси, испытывает внешнее гравитационное воздействие Луны и Солнца, перепады ускорений при движении по эллиптической околосолнечной орбите. В это же время из ядра Земли по границам блоков — разломам поднимаются потоки глубинных флюидов. Все это воздействует на систему разноразмерных, фрактально вложенных друг в друга блоков, которые испытывают постоянные взаимные перемещения, как вертикальные, так и горизонтальные. Даже если смещение составляет несколько сантиметров, энергия, выделяемая при движениях горных масс весом в миллиарды тонн, даже на малое расстояние, огромна. Она высвобождается в виде сейсмических толчков — землетрясений, которые сотрясают планету каждую минуту. Таким образом, землетрясения это обычный и нормальный природный феномен.
БУДЬТЕ В КУРСЕ
- 19.05.23 Землетрясение магнитудой 3,1 произошло в Сочи
- 28.02.23 Ликбез по землетрясениям. Часть 4. Прогноз землетрясений и защита от них
- 19.02.23 Ликбез по землетрясениям. Часть 3. Предвестники землетрясений
- 10.02.23 Ликбез по землетрясениям. Часть 1. Примеры, термины и понятия
Перемещения блоков земной коры во время тектонических землетрясений могут проявляться на земной поверхности. Иногда в виде трещин протяженностью до 1,5 км при ширине 2 м (Калабрийское землетрясение 1783 г.). При Лиссабонском землетрясении 1755 г. набережная мгновенно опустилась на 200 м под воду вместе с толпами народа, искавшего там спасения. Часть дельты р.Селенги во время Байкальского землетрясения 1862 г. опустилась на 3 м. В 1822 г. тихоокеанское побережье Чили в результате землетрясения поднялось на 1 м на протяжении 400 км, а через 31 год очередное землетрясение подняло отдельные участки этого побережья на 8,5 м. Горизонтальное смещение блоков земной коры на 6,3 м произошло вдоль разлома Сан-Андреас после землетрясения 1906 г. в Калифорнии возле г. Сан-Франциско. Смещение прослеживалось на протяжении 440 км.
Вулканические землетрясения
Составляют до 5%, магнитуда достигает 5,0. Продвижение магмы из очага к жерлу вулкана по подводящему каналу приводит к сейсмическому дрожанию вулканической постройки и ближайших окрестностей. Для вулканического землетрясения характерны:
- локальность проявления (30-50 км);
- изометричность изосейст (изосейста - изолиния, соединяющая точки с одинаковой интенсивностью землетрясения) и их замкнутость вокруг вулкана;
- приуроченность эпицентра к кратеру вулкана, а гипоцентра к его жерлу на небольшой глубине.
К дрожанию земли приводят также взрывы вулканических газов, обвалы и провалы частей вулканической постройки, и их перемещения по системам разрывных нарушений.
Сильнейшее из известных вулканических землетрясений связано с извержением вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 г. Взрывом снесло половину конуса вулкана. Городам на о-вах Суматра, Ява и Борнео были причинены сильные разрушения. Но особенный урон был связан с возникшим в результате этого землетрясения цунами.
Обвальные (денудационные) землетрясения
Составляют менее 1%, магнитуда до 5,0. Вызываются обрушением сводов карстовых пещер, которые образуются при воздействии просачивающихся атмосферных вод (или поднимающихся глубинных газов) на карбонатные горные породы (известняки и доломиты), гипсы и соли. При растворении этих пород под землей образуются полости — пещеры, при разрастании которых породы кровли обрушаются, что и вызывает сейсмическое событие. Очевидно, что очаги таких землетрясений находятся на малой глубине и распространение сейсмических волн недалекое. Обычно площадь составляет десятки квадратных километров, хотя в 1915 г. в Волчанской волости Харьковской губернии обвальное землетрясение охватило площадь диаметром 100 км. В Харькове сотрясались дома, в них звенели стекла открывались двери, качались лампы.
В России обвальные землетрясения неоднократно наблюдались в прибалтийском регионе, Архангельске, Шенкурске, Вельске. Локальные сейсмособытия могут вызываться и горными обвалами, правда, сами они, как правило, являются следствием тектонических землетрясений.
Техногенные землетрясения
Известны единичные случаи, магнитуда до 6,5.
Заполнение водохранилищ. Сейсмогенный эффект такого воздействия обусловлен двумя факторами: дополнительной нагрузкой на нижележащие пласты горных пород, а также, что более важно, обводнением нижележащих слоев, что значительно уменьшает сопротивление пород к трению и облегчает относительное движение блоков земной коры по разломным зонам. Впервые явление наблюдалось в 1935 г. в США в штате Аризона, где было заполнено водохранилище Лейк Мид, после чего в ближайшие 10 лет произошло 600 толчков магнитудой 5,0. Ранее в этом районе землетрясений не было.
В 1967 г. после заполнения водохранилища Койна возле Бомбея последовало множество землетрясений. Магнитуда одного из них достигала 6,5, произошли разрушения зданий, погибли люди. Увеличение активности слабых землетрясений наблюдалось в момент заполнения водохранилищ Нурекской, Токтогульской, Чарвакской гидроэлектростанций.
Закачка жидкости в глубокие скважины. Сейсмогенный эффект также связан с изменением прочностных свойств пластов горных пород при их обводнении. Такая процедура широко используется при добыче нефти, что вызывает землетрясения в районах нефтедобычи. Впервые эффект был обнаружен в США вблизи г.Денвера в штате Колорадо, где в 1962 г. в скважину, пробуренную в трещиноватых гранитах на глубину 3600 м стали закачивать сточные воды в целях их захоронения. За 80 лет до этого здесь было отмечено только 3 слабых сейсмособытия, за 8 последующих — 610! Местные сейсмологи с изумлением обнаружили, что частота слабых подземных толчков находится в прямой зависимости от объема закаченной жидкости.
Откачка больших объемов нефти и газа из месторождений. Искусственно спровоцированные толчки могут быть и очень сильными. Так 8 апреля и 17 мая 1976 г. в Бухарской области Западного Узбекистана, в пустыне Центральный Кызылкум, считавшейся до того слабо активной в сейсмическом отношении, произошли два сильнейшие Газлийские землетрясения (магнитуда М=7,0 и М=7,3). Сейсмический эффект в эпицентре достиг 9-10 баллов по 12-балльной шкале сейсмической интенсивности. Очаговая область этих землетрясений располагалась на глубине 20-25 км. Следующий сильный подземный толчок с магнитудой М=7,2 возник 20 марта 1984 г. в том же очаге, сместившись немного к западу. В результате этих землетрясений был практически полностью разрушен рабочий поселок нефтяников — Газли, расположенный, примерно, в 30 км. от эпицентра.
Ядерные взрывы. В 1968 г. подземный ядерный взрыв в Неваде (США) вызвал сейсмособытие магнитудой 6,3, после чего последовала серия афтершоковых землетрясений с магнитудой до 5,0. Судя по некоторым публикациям в средствах массовой информации, возможность провоцировать землетрясения искусственными взрывами привела к попыткам создания так называемого геофизического оружия. Основная идея — используя напряженные разломные структуры, уходящие на территорию противника, вызвать там искусственное землетрясение, взорвав мощный заряд в доступной части такой геологической структуры.
Неядерные взрывы. Взрывчатые вещества (ВВ) широко используются при горных работах, что вызывает локальные землетрясения на прилегающей территории. Причиной в таких случаях является или передозировка ВВ или обусловленное взрывом обрушение горных выработок.
Много неприятностей жителям Волгограда, Нижнего Новгорода, Оренбурга, Челябинска доставили в 2010-2011 гг. частые и многочисленные слабые землетрясения. Природа их так и осталась до конца не выясненной, точнее, не объясненной. Анализ доступных материалов СМИ позволил составить следующую картину. Вблизи указанных городов находятся военные полигоны, на них происходило уничтожение боеприпасов, повторные толчки происходили в одно и тоже время, местные власти на тревожные сообщения и запросы жителей не реагировали. Недавно появились сообщения подтверждающие высказанную точку зрения. Реальная причина землетрясений — форсированное уничтожение армейских боеприпасов с нарушением расчетных норм. Первопричина — массовое и ускоренное сокращение вооруженных сил РФ.
Дегазационные землетрясения. Большое число фактов прямо указывает на тесную связь процесса глубинной дегазации с землетрясениями. Во-первых, это пространственное совпадение эпицентров землетрясений и зон интенсивной дегазации в осевых частях рифтовых зон и в разломах. Во-вторых, уже упомянутая выше прямая связь вулканических извержений (а это проявление планетарной дегазации) и сейсмособытий. В-третьих, многочисленные данные о корреляции флуктуаций потоков газов (радона, гелия, водорода) и землетрясений. В-четвертых, вышеприведенные примеры провоцирования землетрясений поступлением жидкого флюида в глубокие недра при закачке скважин и заполнении водохранилищ прямо указывают на возможность землетрясений при поступлении природных флюидов в верхние горизонты литосферы снизу с больших глубин.
В Институте геохимии СО РАН создана модель взрывного происхождения землетрясений при подъеме глубинных флюидов. Во флюидной детонации особую роль играют тяжелые углеводороды: алканы, алкены, алкадиены, алкины, нафтены и арены. Они образуются в жидком ядре и за его пределами нестабильны, но в быстро восходящих из ядра флюидных потоках становится возможной их миграция в верхнюю мантию и земную кору, где пути их продвижения контролируются глубинными разломами, а места концентрации определяются экранирующим влиянием континентальной окраины. Объемная энергетическая емкость тяжелых углеводородов сопоставима с тринитротолуолом, поэтому их быстрое взрывное превращение в стабильные легкие углеводороды (2СН3 = СН4 + С; СН3 + Н2 = СН4 и др.) сопровождается высвобождением огромного количества энергии, порядка 1018-1020 эрг. Детонация скоплений метастабильных тяжелых углеводородов может быть ответственна также и за сейсмические события в пределах Восточно-Европейской платформы, например, в Беломоро-Балтийской зоне, на Кольском полуострове, а также на Воронежской антеклизе. В перечисленных регионах с начала 80-х годов прошлого века значительно увеличилась частота и мощность сейсмических событий.
В Институте физики Земли РАН разрабатывается (И.Л.Гуфельд) модель возникновения сейсмических событий при прохождении через объемы пород глубинных флюидов: гелия, водорода, метана. В рамках модели постулируется, что импульс дегазации приводит к торможению взаимного перемещения блоков, т.е. к блокированию границ. Этот процесс возможен за счет увеличения объема кристаллических структур границ и блоков при имплантации в горные материалы водорода и гелия в концентрациях соответствующих литосфере.
На кафедре петрологии геологического факультета МГУ академик РАН А.А.Маракушев создал принципиально новую (петрологическую) концепцию глобальной сейсмичности, которая не отвергает и не опровергает наработки сейсмологии, но по-новому объясняет первопричину блоковых тектонических движений, в результате которых возникают многие землетрясения. В основу концепции положены процессы переработки мантийного и корового вещества под воздействием флюидных, существенно водородных потоков, восходящих к поверхности из расплавного ядра. Так, орогенная структура Анд с андезитовым вулканизмам проецируется на эпицентры землетрясений средней глубины (до 300 км), а под обрамляющими ее платформенными депрессиями происходят глубокофокусные (300-700 км) землетрясения.
На платформах флюидные глубинные потоки приводят в результате сложных геохимических процессов к перераспределению вещества между корой и мантий с истончением первой и наращиванием второй. Так возникают изометричные платформенные депрессии, в пределах которых импульсы дегазации обеспечивают фазы вздымания и проседания корового субстрата, сопровождающиеся сейсмическими событиями. Следующая цитата из давней работы выдающегося тектониста М.М.Тетяева, как нельзя лучше описывает наружные проявления процесса, смоделированного А.А.Маракушевым: «Данные о последнем Пенджабском землетрясении в Индии, где удалось установить характер движения земной коры, предварившего землетрясение, рисуют его как медленное вздутие поверхности данного участка, которое при землетрясении сменилось оседанием. Этот частный случай показывает, что сейсмичность отражает неустойчивое состояние поднятых и расколотых частей земной коры, оседание которых, идущее толчками, и создает благоприятные условия для землетрясений».
Природа землетрясений на тихоокеанской окраине Азии
Большую угрозу несут землетрясения и вызываемые ими цунами в дальневосточных морях России. Здесь в пределах Курило-Камчатской островной дуги сопряжены в пространстве и времени современный активный вулканизм и активная сейсмика. 4 октября 1994 г. возле о. Шикотан произошло сильнейшее землетрясение с магнитудой М=8,3. Интенсивность сотрясений на острове превысила 9 баллов. Остров опустился примерно на 60 см. Высота волн цунами достигала 8 м, а в бухте Церковной — почти 15 м. Повторные толчки охватили большую территорию.
В ночь с 27 на 28 мая 1995 г. на севере о.Сахалин произошло 9-10 балльное землетрясение. Ближайший к эпицентру п. Нефтегорск был полностью уничтожен. Погибло более 2000 человек, разрушены железные дороги, линии электропередач и связи, приведены в аварийное состояние жилые дома и другие строительные объекты в ближайших населенных пунктах. Образовался тектонический разрыв протяженностью более 80 км и амплитудой смещения до 8 м.
5 декабря 1997 г. у Тихоокеанского побережья Камчатки вблизи Кроноцкого полуострова произошло самое крупное за последние полвека землетрясение с магнитудой М=7,9. Очаг Кроноцкого землетрясения располагался на расстояние 360 км от Петропавловска-Камчатского, где сотрясения грунта достигли 6 баллов.
Тихоокеанская окраина Азии в тектоническом отношении является зоной Западно-Тихоокеанского рифтового пояса, наложенного на край континента. Центры землетрясений Курильской фокальной зоны распределены в пространстве неравномерно. Отчетливо обособляются две группы. Более 90% землетрясений — малоглубинные (от 0 до100-150 км) и их центры тяготеют к островной дуге; более редки глубинные сейсмособытия (от 200 км до 400-600 км), происходят они ближе к континенту. Малоглубинные и глубокофокусные землетрясения имеют разную природу. Первые связаны с вздыманием Курильской островной системы, которое непрерывно продолжается уже более 3 миллионов лет, когда собственно и была сформирована современная структура зоны перехода. Вздымание Курил вызвано наличием аномально разогретой мантии под ними и фиксируется геофизическими методами (гравитационная аномалия Буге над островной дугой), геологическими данными и геоморфологическими наблюдениями. Причина разогрева мантии — окисление глубинных потоков водорода. Наиболее интенсивно вздымается южный фланг дуги, где тепловые аномалии наиболее значительны. По нашим данным, о.Кунашир за последние 3 миллиона лет поднялся на 1-1,2 км на севере и на 0,2-0,3 км на юге, т.е. вертикальные движения сопряженных тектонических блоков происходят неравномерно. Сопряженная холодная (значит более тяжелая) океанская мантия испытывает относительное погружение с образованием компенсационной структуры — глубоководного желоба. Интенсивность этого процесса, сопряженного и разнонаправленного относительного перемещения породных масс на стыке дуга-океан, приводит к частым землетрясениям в пределах этих структур.
Именно к этому типу относится и Великое восточное японское землетрясение 11 марта 2011 г. аномальной магнитуды 9-9,2. Несомненно, что оно инициировано почти максимальным сближением Луны с Землей (19 марта). «Суперлуние» вызвало резкое усиление глубинной дегазации, что нашло отражение в сильнейшем (до 50%) разрушении озонового слоя над Арктикой.
Глубокофокусные землетрясения имеют иную природу. Они связаны с меридиональными окраинно-океанскими разломами, являющимися фрагментами мировой рифтовой системы, и вызваны накоплением и взрывом глубинных флюидов под крышкой континентальной коры.
Продолжение следует…
Комментарии читателей (0):