«В 5 часов 20 минут земля вздрогнула; ее первая судорога длилась почти десять секунд: треск и скрип оконных рам, дверных колод, звон стекол, грохот падающих лестниц разбудили спящих.. Как бумажный, разрывался потолок... в темноте все ка- чалось, падало... Земля глухо гудела..Вздрогнув и пошатываясь, здания наклонялись, по их стенам, как молнии, змеились трещины, и стены рассыпались, заваливая узкие улицы и людей среди них тяжелыми грудами острых кусков камня...Все море качается, как огромная чаша, готовая опрокинуться на остатки города...Поднялась к небу волна высотой неизмеримой, закрыла грудью половину неба и, качая белым хребтом, согнулась, переломилась, упала на берег и страшной тяжестью своей по- крыла трупы, здания, обломки, раздавила, задушила живых и, не удержавшись на берегу, хлынула назад, увлекая за собой все схваченное».
Так Алексей Максимович Горький описывал землетрясение, происшедшее в итальянском городе Мессине 23 декабря 1908 г.
Что же было причиной этой катастрофы? Представьте себе стол, на котором построена игрушечная страна, насыпаны песчаные горы, вместо озера стоят блюдца с водой; у подножия горы сложен город из кубиков. Как можно сразу разрушить все это сооружение? Для этого достаточно сильно ударить по столу
— и игрушечной страны не станет. Она разрушится, если удар нанести снизу, даже не прикасаясь ни к одной из игрушечных построек. Значит, главной причиной «катастрофы» будет вызванное ударом сотрясение стола.
Точно так же сильные толчки в самой Земле могут встряхнуть и разрушить здания в городах, всколыхнуть воды океана, рассечь поверхность Земли огромными трещинами.
Где и отчего происходят землетрясения

Физико-химические процессы, происходящие внутри Земли, вызывают изменения физического состояния Земли, объема и других свойств вещества. Это приводит к накапливанию упругих напряжений в какой-либо области земного шара. Когда упругие напряжения превысят предел прочности вещества, произойдет разрыв и перемещение больших масс земли, которое будет сопровождаться сотрясениями большой силы. Вот это и вызывает сотрясение Земли — землетрясение.
Землетрясением так же обычно называют любое колебание земной поверхности и недр, какими бы причинами оно не вызывалось – эндогенными или антропогенными и какова бы ни была его интенсивность.
Землетрясения происходят на Земле не повсеместно. Они концентрируются в сравнительно узких поясах, приуроченных в основном к высоким горам или глубоким океаническим желобам. Первый из них — Тихоокеанский — обрамляет
Тихий океан; второй — Средиземнотрансазиатский — простирается от середины Атлантического океана через бассейн Средиземного моря, Гималаи, Восточную Азию вплоть до
Тихого океана; наконец, Атланто-арктичёский пояс захватывает срединный
Атлантический подводный хребет, Исландию, остров Ян-Майен и подводный хребет Ломоносова в Арктике и т. д.
Землетрясения происходят также в зоне африканских и азиатских впадин, таких, как Красное море, озера Танганьика и Ньяса в Африке, Иссык-Куль и
Байкал в Азии.
Дело в том, что высочайшие горы или глубокие океанические желоба в геологическом масштабе являются молодыми образованьями, находящимися в процессе формирования. Земная кора в таких областях подвижна. Подавляющая часть землетрясений связана с процессами горообразования. Такие землетрясения называют тектоническими. Ученые составили специальную карту, на которой показано, какой силы землетрясения бывают или могут быть в разных районах нашей страны: в Карпатах, в Крыму, на Кавказе и в
Закавказье, в горах Памира, Копет-Дага, Тянь-Шаня, Западной и Восточной
Сибири, Прибайкалье, на Камчатке, Курильских островах и в Арктике.
Бывают еще и вулканические землетрясения. Лава и раскаленные газы, бурлящие в недрах вулканов, давят на верхние слои Земли, как пары кипящей воды на крышку чайника. Вулканические землетрясения довольно слабы, но продолжаются долго: недели и даже месяцы. Замечены случаи, когда они возникают до извержения вулканов и служат предвестниками катастрофы.
Сотрясения земли могут быть также вызваны обвалами и большими оползнями.
Это местные обвальные землетрясения.
Как правило, сильные землетрясения сопровождаются повторными толчками, мощность которых постепенно уменьшается.
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.
Иногда нарушения в земной коре — трещины, сбросы — достигают поверхности
Земли. В таких случаях мосты, дороги, сооружения оказываются разорванными и разрушенными. При землетрясении в Калифорнии в 1906 г. образовалась трещина протяженностью в 450 км. Участки дороги около трещины сместились на 5—6 м.
Во время Гобийского землетрясения (Монголия) 4 декабря 1957 г. возникли трещины общей протяженностью 250 км. Вдоль них образовались уступы до 10 м.
Бывает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и заливаются водой, а в местах, где уступы пересекают реки, появляются водопады.
В мае 1960 г. на Тихоокеанском побережье Южной Америки, в Чили, произошло несколько очень сильных и много слабых землетрясений. Самое сильное из них, в 11—12 баллов, наблюдалось 22 мая: в течение 1—10 секунд было израсходовано колоссальное количество энергии, таившейся в недрах Земли.
Такой запас энергия Днепрогэс могла бы выработать лишь за много лет.
Землетрясение произвело тяжелые разрушения на большой территории.
Пострадало более половины провинций Чили, погибло не менее 10 тыс. человек, и более 2 млн. осталось без крова. Разрушения охватили Тихоокеанское побережье на протяжении более 1000 км. Были разрушены крупные города —
Вальдивия, Пуэрто-Монт и др. В результате чилийских землетрясений начали действовать четырнадцать вулканов.
Когда очаг землетрясения находится под морским дном, на море могут возникнуть огромные волны — цунами, которые иногда приносят разрушений больше, чем само землетрясение. Волны, вызванные 22 мая 1960 г. чилийским землетрясением, распространились по Тихому океану и достигли через сутки противоположных его берегов. В Японии высота их достигла 10 м. Прибрежная полоса была затоплена. Суда, находившиеся у берегов, были выброшены на сушу, а часть построек унесена в океан.
Крупная катастрофа, постигшая человечество, случилась также 28 марта 1964 г. у побережья полуострова Аляска. Это сильнейшее землетрясение разрушило г. Анкоридж, расположенный в 100 км от эпицентра землетрясения. Почва была вспахана серией взрывов и оползней. Крупные разрывы и перемещения по ним блоков земной коры дна залива вызвали огромные морские волны, достигающие у побережья США 9—10 м высоты. Эти волны со скоростью реактивного самолета прошли вдоль побережья Канады и США, сметая все на своем пути.
Как же часто на Земле происходят землетрясения? Современные точные приборы фиксируют ежегодно более 100 тыс. землетрясений. Но люди ощущают около 10 тыс. землетрясений. Из них примерно 100 бывают разрушительными.
Оказывается, что сравнительно слабые землетрясения излучают энергию упругих колебаний, равную 1012 эрг, а самые сильные — до 10" эрг. При таком большом диапазоне практически удобнее пользоваться не величиной" энергии, а ее логарифмом. На этом основана шкала, в которой энергетический уровень самого слабого землетрясения (1012 эрг) принимают за ноль, а примерно в 100 раз более сильному соответствует единица; еще в 100 раз большему (в 10 000 раз большему по энергии, чем нулевое) соответствуют две единицы шкалы и т. д. Число в такой шкале называют магнитудой землетрясения и обозначают буквой М.
Таким образом, магнитуда землетрясения характеризует количество упругой энергии колебаний, выделяемых во все стороны очагом землетрясения. Эта величина' не зависит ни от глубины очага под земной поверхностью, ни от расстояния до пункта наблюдений. Например, магнитуда (М) Чилийского землетрясения 22 мая 1960 г. близка к 8,5, а Ташкентского землетрясения 26 апреля 1966 г. — к 5,3.
Масштаб землетрясения и степень его воздействия на людей и природную среду
(а также на рукотворные сооружения) можно определять разными показателями, а именно: величиной энергии, выделенной в очаге – магнитудой, силой колебаний и их воздействий на поверхности – интенсивностью в баллах, ускорениями, амплитудой колебаний, а также ущербом – социальным (людские потери) и материальным (экономические потери).
Максимально зарегистрированная магнитуда достигала значения М-8,9.
Естественно, что высокоамплетудные землетрясения происходят очень редко –в отличии от средне- и маломагнитудных. Средняя частота землетрясений на земном шаре составляет:

Таблица№1
|Магнитуда |Число землетрясений в год |
|8 и более |1 |
|7,0-7,9 |13 |
|6,0-6,9 |108 |
|5,0-5,9 |800 |
|4,0-4,9 |6200 |
|3,0-3,9 |49000 |

Как видно из таблицы№1 высокомагнитудные землетрясения возникают редко (к тому же большей частью под дном океана), именно они выделяют основную долю сейсмической энергии (землетрясения с М>7,0 - 92% энергии) и влекут за собой наиболее тяжкие последствия.
Сила сотрясения, или сила проявления землетрясения на земной поверхности, определяется баллами. Наиболее распространенной является 12-балльная шкала.
Переход от неразрушительных к разрушительным сотрясениям соответствует 7 баллам.
Сила проявления землетрясения на поверхности Земли в большей степени зависит от глубины очага: чем ближе очаг к поверхности Земли, тем сила землетрясения в эпицентре больше. Так, югославское землетрясение в Скопле
26 июля 1963 г. с маг-нитудой на три-четыре единицы меньше, чем у чилийского землетрясения (энергия в сотни тысяч раз меньше), но с малой глубиной очага вызвало катастрофические последствия. В городе 1000 жителей было убито и более 1/2 зданий разрушено. Разрушение на поверхности Земли зависит помимо энергии, выделившейся при .землетрясении, и глубины очага еще от качества грунтов. Наибольшие разрушения происходят на рыхлых, сырых и неустойчивых грунтах. Имеет значение и качество наземных построек.

Как

изучают землетрясения
Информация, полученная при регистрации землетрясений, очень важна для науки, она дает сведения как об очаге землетрясения, так и о строении земной коры в отдельных областях и Земли в целом. Примерно через 20 мин после сильного землетрясения о нем узнают сейсмологи всего земного шара.
Для этого не нужно ни радио, ни телеграфа.

Как это происходит? При землетрясении перемещаются, колеблются частицы горных пород. Они толкают, колеблют соседние частицы, которые пере дают колебания еще дальше в виде упругой волны.
Таким образом, сотрясение как бы передается по цепочке и расходится в виде упругих волн во все стороны. Постепенно, по мере удаления от очага землетрясения, волна ослабевает.
Известно, например, что упругие волны передаются по рельсам далеко вперед от мчащегося поезда, наполняя их ровным, чуть слышным гулом. Упругие волны, которые возникают при землетрясении, называются сейсмическими. Они регистрируются сейсмографами на сейсмических станциях всего земного шара.
Сейсмические волны, идущие от очага землетрясения к сейсмическим станциям, проходят через толщи Земли, которые недоступны для прямого наблюдения.
Характеристики зарегистрированных сейсмических волн — время их появления, амплитуда, период колебаний и другие параметры — позволяют определять положение эпицентра землетрясения, его магнитуду, возможную силу в баллах.
Сейсмические волны несут и информацию о строении Земли. Расшифровать сейсмограмму — все равно что прочитать рассказ сейсмических волн о том, что они встретили в глубине Земли. Это сложная, но увлекательная задача. При землетрясении вдоль поверхности Земли, как и вдоль океанов, распространяются очень длинные поверхностные сейсмические волны с периодами от нескольких секунд до нескольких минут. Эти волны по нескольку раз обегают вокруг Земли. Распространяясь от эпицентра навстречу друг другу, они заставляют колебаться весь земной шар в целом. Земной шар начинает
«звучать», как гигантский колокол, когда по нему ударят, и таким ударом для
Земли служит сильное землетрясение. В последние годы установлено, что основной тон такого «звучания (колебания) имеет период около одного часа и регистрируется особо чувствительной аппаратурой. Эти данные путем сложных расчетов на электронно-вычислительной машине позволяют делать выводы о физических свойствах нашей планеты. определять строение оболочки или мантии
Земли на глубине в сотни километров.
В особом приборе — сейсмографе, отмечающем землетрясения, используется свойство инерции. Главная часть сейсмографа — маятник — представляет собой груз, подвешенный на пружине к штативу. Когда почва колеблется, маятник сейсмографа отстает от ее движения. Если к маятнику прикрепить иглу и к ней прижать закопченное стекло так, чтобы игла лишь соприкасалась с его поверхностью, получится наиболее простой сейсмограф, которым пользовались раньше. Почва, а вместе с ней штатив и стеклянная пластинка колеблются, маятник и игла вследствие инерции остаются неподвижными. На закопченной поверхности игла прочертит кривую колебания поверхности Земли в данной точке.
Если вместо иглы к маятнику прикрепить зеркало и направить на него луч света, то отраженный луч — «зайчик» — будет воспроизводить колебания почвы в увеличенном виде. Такой «зайчик» направляют на равномерно движущуюся ленту фотобумаги; после проявления на этой ленте можно видеть записанные колебания — кривую колебаний Земли во времени — сейсмограмму.

Сейсмологи во всем мире пользуются одинаковыми определениями в сейсмологии:
Сейсмическая опасность – возможность (вероятность) сейсмических воздействий определённой силы на поверхности земли (в баллах шкалы сейсмической интенсивности, амплитудах колебаний или ускорениях) на заданной площади в течение рассматриваемого интервала времени.
Сейсмический риск – рассчитанная вероятность социального и экономического ущерба от землетрясений на заданной территории в заданный интервал времени.
Новый шаг в мировой сейсмологии сделал еще в 1902 г. академик Б. Б.
Голицын, который предложил способ преобразования механических колебаний сейсмографа в электрические и регистрацию их с помощью зеркальных гальванометров.
Такой принцип в дальнейшем был заложен во все системы сейсмографов, как в
СССР, так и за рубежом. Это позволило создать очень чувствительные приборы, с помощью которых можно регистрировать землетрясения в любой точке земного шара.

Типы экологических последствий и землетрясений и их характеристика.

В широком смысле экологические последствия, по-видимому, следует подразделять на социальные, природные и природно-антропогенные. В каждой из групп могут быть выделены прямые и косвенные последствия.

В настоящее время мы довольно полно знаем прямые проявления
(последствия) землетрясений на земной поверхности и, следовательно, их прямые воздействия на элементы социального организма, между тем как сопровождающие (предшествующие, последующие) косвенные явления на уровне микро- и даже макроаномалий процессов в литосфере и вне её начали изучать совсем недавно.

Наиболее изучены и наглядно отражают сейсмическую опасность экономические потери в результате землетрясений. За последние десятилетия учтённые экономические потери от землетрясений возросли на порядок и достигают теперь около 200 млдр.долл. за десятилетие. Если в предшествующее десятилетие в эпицентральной зоне, например, 8-балльного землетрясения средний убыток в расчёте на одного жителя составлял 1,5 тыс.долл., то теперь он достигает 30 тыс.долл. Естественно, что с повышением балльности
(и магнитуды) возрастают площади поражённых территорий, а следовательно, и ущерб.

Число жертв землетрясений на земном шаре, хотя и неравномерно распределяется по годам, в целом неуклонно, по указанным выше причинам, растёт. За последние 500 лет от землетрясений на Земле погибло 4,5млн. человек, то есть ежегодно землетрясения уносят в среднем 9 тысяч человеческих жизней. Однако в период 1947-1976гг. Средние потери составляли
28тыс. человек в год. С точки зрения экологических, как и социальных последствий, не менее важен и тот факт, что число раненых (включая тяжело раненых) обычно во много раз превышает число погибших, а число оставшихся бездомными превышает количество прямых жертв на порядок и более. Так, в зонах полного разрушения зданий (зоны 8баллов и выше) количество жертв может составлять 1-20%, а раненых –30-80%, обратные соотношения редки.

Социальные последствия
,то есть воздействие сейсмических явлений на население, включает как прямой социальный ущерб (гибель людей, их травматизм физический или психический, потеря крова в условиях нарушения систем жизнедеятельности и т.п.), так и косвенный социальный ущерб, тяжесть которого зависит от размеров прямого и обусловлена резким, на фоне материальных потерь, изменением морально- психологической обстановки, спешным перемещением больших масс людей, нарушением социальных связей и социального статуса, сокращением трудоспособности и падением эффективности труда оставшихся в живых, частью отвлечённых от привычной индивидуальной и общественной деятельности.
Сильное землетрясение, особенно в больших городах и в густонаселённых районах, неизбежно ведёт к дезорганизации жизнедеятельности на тот или иной срок. Нарушения социального поведения могут возникать даже в отсутствии самого события, а лишь в связи со слухами о землетрясении, сколь бы ни были эти ожидания нелепы и ничем не обоснованы. Применительно к последнему десятилетию такого рода примеры известны для ряда городов бывшего
Советского Союза. Последствия же сейсмических катастроф, тем более в периоды общего ослабления хозяйственно-экономического состояния и политической нестабильности и долговременной социальной дезориентированности населения, могут сказываться на протяжении десятилетий.

В рамках экологических проблем среди нередко провоцируемых сильными землетрясениями, то есть вторичных, последствий следует отметить (на фоне повреждения и гибели ландшафтных и культурных памятников и нарушения среды обитания как таковой) такие, как возникновение эпидемий и эпизоотий, рост заболеваний и нарушение воспроизводства населения, сокращение пищевой базы
(гибель запасов, потеря скота, вывод из строя или ухудшение качества сельскохозяйственных угодий), неблагоприятные изменения ландшафтных условий
(например, оголение горных склонов, заваливание долин, гидрологические и гидрогеологические изменения), ухудшение качества атмосферного воздуха из- за туч поднятой пыли и появления аэрозольных частиц в результате возникающих при землетрясении пожаров, снижение качества воды, а также качества и ёмкости рекреационно-оздоровительных ресурсов.

Воздействие сильных землетрясений на природную среду (геологическую среду, ландшафтную оболочку) может быть весьма разнообразным и значительным, хотя в большинстве случаев ареал (зона) изменений не превышает 100-200км.

Среди прямых, наиболее выразительных и значимых воздействий выделим следующие:

Геологические, гидрологические и гидрогеологические, геофизические, геохимические, атмосферные, биологические..

Природно-техногенные последствия землетрясений сказываются на природной среде охваченного землетрясением района в результате нарушения
(разрушения) искусственно созданных сооружения (объектов). Сюда можно отнести, в первую очередь, следующие:
1. Пожары на объектах антропогенной среды, ведущие к экологическим последствиям.
2. Прорыв водохранилищ с образованием водяного вала ниже плотин.
3. Разрывы нефте-, газо- и водопроводов, разлитие нефтепродуктов, утечка газа и воды.
4. Выбросы вредных химических и радиоактивных веществ в окружающую среду, вследствие повреждения производственных объектов, коммуникаций, хранилищ.
5. Нарушение надёжности и безопасного функционирования военно-промышленных и военно-оборонительных систем, спровоцированные взрывы боеприпасов.

Приведённый выше список последствий землетрясений, скорее всего, не полон, особенно в отношении отдалённых последствий, част которых нам ещё неизвестна. Но и среди перечисленных некоторые не имеют пока достаточно определённых количественных характеристик и соответственно не могут быть оценены по степени опасности и объёму причиняемого ущерба с необходимой полнотой и надёжностью.

Лучше других известны геологические признаки, для которых в настоящее время можно привести количественные характеристики в соотношении с силой землетрясений. Представление о размерах очагов (в проекции на земную поверхность) для землетрясений различной силы даёт таблица. (в данном случае таблица №2)

Таблица№2
|Магнитуда |Длина очага, км. |Ширина очага, км. |
|5,0 |11 |6 |
|6,5 |25 |18 |
|7,0 |50 |30 |
|7,5 |100 |35 |
|8,0 |200 |50 |

Эти величины примерно определяют и ареалы разрушительных последствий. Как видно из таблицы(№2), эти ареалы могут охватывать площади в сотни и тысячи, а при самых сильных землетрясениях –в десятки тысяч квадратных километров.

Ясно, что столь многочисленные и существенные нарушения ландшафтной среды (и, конечно, биосферы) не могут не повлечь за собой нарушения экологических условий на этих и прилегающих площадях. Наиболее значимые и легко выявляемые выражаются в уничтожении растительного покрова, местообитания животных (а подчас и их самих, равно как и людей), в нарушениях традиционных местообитаний и наземных миграционных путей, изменении водного режима, перераспределении водных запасов, ухудшении качества кормовых угодий и т.д.

Можно ли ослабить вредные последствия землетрясений

На карте сейсмического районирования СССР указаны зоны и возможная в них сила будущих сотрясений. Предсказать же, когда произойдут они, ученые пока еще не могут. Это трудно, потому что землетрясения зарождаются в недоступных глубинах Земли, а силы, вызывающие их, накапливаются очень медленно. Несомненно, в будущем ученые научатся предсказывать время наступления землетрясений. Сейчас можно только ослабить последствия землетрясений. Для этой цели в районах, которым они угрожают, строительство ведется по специально разработанным правилам. Применяются особые строительные материалы и конструкции. Возводятся устойчивые, прочные здания, рассчитанные на возможную балльность землетрясения в данной зоне.
Так, Ташкент по сейсмическому районированию находится в 8-балльной зоне, и сейсмические здания, построенные с учетом этого, во время землетрясений
1966 г. почти не пострадали.
В настоящее время на земном шаре постоянно действует около 1000 сейсмических станций, оборудованных различными системами сейсмографов и непрерывно регистрирующих землетрясения.
На центральной сейсмической станции «Москва» при Институте физики Земли АН
СССР создана специальная Служба срочных донесений о сильных землетрясениях.
Она сообщает о месте, времени и силе случившегося землетрясения.
На Камчатке и Курильских островах в 1960 г. была организована Служба предупреждения цунами, которая работает в контакте с такими же службами
Японии и США.
Население, предупрежденное заранее о приближающемся. цунами, уходит в безопасные места, а суда выводятся в открытое море, где волны цунами большой длины им не опасны.

Заключение

Около 40% территории бывшего Советского Союза с населением не менее 50 млн. человек было отнесено к сейсмически активным районам. Для России доля таких территорий ещё недавно определялось в 20%, из них 5% считались опасными в высокой степени (зоны 8-, и9-балльных землетрясений). Эти относительно скромные цифры не должны успокаивать, ибо ряд прежних оценок оказался неточным и заниженным. С усовершенствованием и созданием новой карты сейсмического районирования России (и Северной Евразии) опасные в сейсмическом отношении зоны существенно расширились.

Но на новой карте в пределах Российской Федерации 11% территории относится к 8- и 9-балльным (при риске 10%), а для особо ответственных сооружений (при риске 1%) –до 35%. Но и на этой карте некоторые опасные зоны остались неучтенные.

Между тем результаты ряда ретроспективных исследований, показывают что даже слабые сейсмические толчки при определённом сочетании условий могут способствовать возникновению критических ситуаций. Когда речь идёт об опасных химических производствах, подземных газохранилищах, ядерных объектах, экологические последствия такого рода катастроф не требуют комментариев. К тому же во весь рост встают проблемы спровоцирования
(возбужденной) сейсмичности, в первую очередь в районах крупных водохранилищ, ядерных взрывов, пусков тяжёлых ракет, массовой откачки флюидов и т.д.

Как малозначимые в экологическом отношении землетрясения могли рассматриваться лишь до тех пор,

-пока экологические проблемы и тень экологического кризиса не предстали во всём их объёме, в России особенно;

-пока человечество не достигло крайней степени экспансии на планете и не подошло к критическому уровню внедрения в природную среду и воздействия на неё, в том числе в сейсмогенных областях.

-пока землетрясения рассматривались как изолированные, строго локализованные во времени и пространстве одномоментные катаклизмы, не связанные с долговременными процессами в других сферах, составляющих среду обитания человека или влияющих на неё.

Ныне ситуация принципиально иная, и оставлять сейсмические и сопряжённые с ними процессы вне рассмотрения с экологических позиций уже нельзя.

Землетрясения, которые приносят человечеству огромный вред, раскрывают нам свои тайны. Надо только полнее использовать информацию, которую несут сейсмические волны, изучать строение Земли и отдельных ее районов, выявлять режим работы очагов в каждой зоне и находить предвестники землетрясений.
Необходимо строить здания с обязательным учетом сейсмических особенностей районов. Таков путь, по которому идут сейсмологи всего мира.