Землетрясения

Основные понятия

Список терминов, связанных с землетрясениями, приведен в таблице 2.3. Основные из них сформулированы ниже.

Таблица 2.3
Список терминов, связанных с землетрясениями
Землетрясении Моретрясение Очаг землетрясения Сейсмическая активность Сейсмическое воздействие Сейсмическая опасность Сейсмоопасная зона Сейсмическая область Сейсмичность Сейсмостойкость Сейсмограф Микроземлетрясение Форшок Автершок Тектонические силы Упругая деформация Шкала магнитуд	Шкала интенсивности Пласт земли Надвигание Расхождение Сброс Перепад Перемещение Сотрясение Разлом Раскол Надвигание Сейсмические волны Продольные волны Поперечные волны Эпицентр Гипоцентр Периферия	Энергия землетрясения Эпицентральное расстояние Гипоцентральное расстояние Магнитуда Интенсивность Очаг землетрясения Тектонические силы Сейсмические колебания Зона землетрясения Трещины Кольцевая сейсмичность Сейсмические бреши Рои землетрясений Миграция сейсмичности Деформация пород Эманация Триггерные явления

Землетрясение (землетрясение на суше) – колебания земной поверхности вследствие внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии.

Моретрясение (подводное землетрясение) – внезапное колебание воды в открытом море, возникающее в результате землетрясений, имеющих эпицентр на дне моря или на суше вблизи моря.

Очаг землетрясения (сейсмический очаг) – область внутри земли в виде разрыва или системы разрывов, где под влиянием внутренних причин внезапно выделяется потенциальная энергия; это сопровождается разрушением и интенсивными необратимыми деформациями природного материала.

Сейсмическая опасность – угроза возникновения сейсмических воздействий на рассматриваемой территории. Определяется в пространстве-времени и по силе сейсмических воздействий.

Микроземлетрясение – сейсмическая активность, регистрируемая только в пределах локальных территорий высокочувствительными приборами.

Сейсмоопасная область, зона (источник сейсмической опасности) – горно-складчатая область или активная платформа, в пределах которой могут произойти землетрясения.

Рисунок 2.1. Землетрясение в Греции. 3 февраля 2014 г.

Стадии землетрясений

1. Медленное накопление упругой деформации благодаря действию главных тектонических сил. Характеризуется накоплением значений сейсмических параметров;

2. Развитие трещин в земной коре и увеличение их общего объема. Характеризуется падением скорости продольных волн, выделением радона, поднятием поверхности грунта, уменьшением электрического сопротивления, изменением частоты микроземлетрясений;

3. Диффузия воды из окружающих пород в поры и микротрещины. Характеризуется увеличением скорости продольных волн, прекращением поднятия поверхности грунта, выделением радона, уменьшением электрического сопротивления;

4. Момент землетрясения;

5. Возникновение многочисленных афтершоков.

Характеристики землетрясений

1. Параметры очага: глубина, напряженность, температура и др.;

2. Пространственные параметры: гипоцентральное, эпицентральное расстояние, площадь зоны землетрясения и др.;

3. Временные параметры: частота, вероятность за определенный промежуток времени и др.;

4. Силовые параметры: магнитуда, интенсивность сейсмических воздействий, параметры колебаний грунта и др.

Классификация землетрясений

Классификация землетрясений показана в таблице 2.4.

Таблица 2.4
Классификация землетрясений
№	КП	Виды
	Причины возникновения	Тектонические, Вулканические, Техногенные, Обвальные, Искусственные
	Глубина возникновения	Нормальные, Промежуточные, Глубокофокусные
	Магнитуда	Условные единицы по шкале магнитуд
	Интенсивность	Баллы по шкале интенсивности
	Частота	Число повторов в течение года
	Эпицентр возникновения	Землетрясение, Моретрясение (подводное землетрясение)

Землетрясения по глубине возникновения

Глубина возникновения нормальных землетрясений – 33-70 км, промежуточных – 70-300 км, глубокофокусных - свыше 300 км.

Землетрясения по магнитуде

Магнитуда землетрясений принимает значения 0.0-9.5. Виды шкал магнитуд (шкал Рихтера): локальная шкала; шкала, определяемая по поверхностным волнам; шкала, определяемая по объемным волнам; шкала моментных магнитуд. Каждой шкале соответствует свой параметр магнитуды.

Землетрясения по интенсивности

Интенсивность землетрясений принимает значения 0-12. Виды шкал интенсивности: европейская макросейсмическая шкала (EMS, Европа); шкала Японского метеорологического агентства (Shindo, Япония); модифицированная шкала Меркалли (MM, США и Россия). Существуют определенные соотношения между различными шкалами интенсивности землетрясений.

Классификация (критерии) землетрясений по интенсивности показана в таблице 2.5.

Таблица 2.5
Классификация землетрясений по интенсивности
Балл	Критерий интенсивности	Краткая характеристика последствий
	Неощутимое	Отмечается только сейсмическими приборами
	Едва заметное	Ощущается отдельными людьми, находящимися в покое
	Слабое	Ощущается небольшой частью людей
	Ощутимое	Распознается по легкому дребезжанию и колебанию посуды, оконных стекол, скрипу дверей
	Умеренное	Общее сотрясение зданий, колебание мебели, трещины в оконных стеклах, штукатурке, пробуждение спящих
	Значительное	Ощущается всеми, откалываются куски штукатурки, легкое повреждение зданий
	Сильное	Трещины в стенах каменных зданий. Здания антисейсмической конструкции и деревянные здания не разрушаются
	Очень сильное	Трещины на крутых склонах гор и сырой почве, сильное повреждение зданий
	Разрушительное	Сильное повреждение и разрушение каменных зданий
	Опустошительное	Крупные трещины в почве, оползни, обвалы, разрушение каменных построек, деформация рельсов на железных дорогах
	Катастрофическое	Широкие трещины в земле, многочисленные оползни и обвалы, полное разрушение каменных зданий
	Сильнейшая сейсмическая катастрофа	Изменения в почве огромных размеров, многочисленные трещины, обвалы, оползни, отклонения течений рек, ни одно сооружение не выдерживает нагрузки и разрушается

Причины землетрясений

Первичный фактор (ПФ) землетрясений – интенсивные колебания грунта. Вторичный фактор (ВФ) землетрясений зависит от вида землетрясений по причинам возникновения (таблица 2.6). ВФ моретрясений – внезапные сбросы в толще земной коры под дном моря, грандиозные оползни берегового склона, сильные извержения подводных вулканов.

Таблица 2.6
Причины землетрясений
№	Вид	Факторы
	Тектонические землетрясения	Внезапное снятие напряжения – подвижки по разлому в земной коре, фазовые переходы в мантии при определенных температурах и давлениях
	Вулканические землетрясения	Высокое напряжение в недрах вулкана – лава, вулканический газ
	Техногенные землетрясения	Деятельность человека – заполнение водохранилищ, закачка воды в скважины, добыча нефти и газа, выемка больших количеств породы из шахт, карьеров, строительство крупных городов из привозных материалов
	Обвальные землетрясения	Перемещение по склонам, трансформация рыхлых и горных пород – лавины, оползни, обвалы, опускание (просадка) грунта, перекосы земной поверхности, горные удары, разжижжение грунта, наводнения, пожары
	Искусственные землетрясения	Преднамеренное воздействие человеком – взрыв большого количества взрывчатых веществ, подземный ядерный взрыв

Предвестники землетрясений

Основные предвестники: непрочность пород, высокий градиент прочности пород, изменение наклона поверхности, уровня грунтовых вод, содержания радона в горных породах во времени.

Предвестники по горизонту прогноза:

1. Долгосрочные: медленные движения земной коры, сейсмический цикл, сейсмические бреши;

2. Среднесрочные: аномальные деформации земной коры, геомагнитное, гравитационное поле, кольцевая сейсмичность, локализация, миграция сейсмичности, рои землетрясений, уровень подземных вод, характеристики распространения сейсмических волн, электрическое сопротивление;

3. Краткосрочные: биологические предвестники, земные токи, дебит водных, нефтяных и газовых источников, наклоны и деформации поверхности Земли, уровень подземных вод, форшоки, электромагнитное поле, эманации газов, триггерные явления космического, метеорологического и техногенного происхождения.

Признаки события

К признакам события относятся:

1. Удар и звук колоссальной силы;

2. Растрескивание и обрушение сводов, заполнение водой подземных пещер;

3. Надвигание, расхождение, сбросы, перепады, перемещения пластов земли (образование трещин вдоль поверхности земли);

4. Повреждение и разрушение объектов инфраструктуры (строительных, транспортных объектов, дорог) в окрестности эпицентра (для землетрясений), вдоль берегов (для моретрясений).

Последствия для ОПС: 1) землетрясений – образование водопадов, водоемов, оползней, обвалов; 2) моретрясений – образование цунами, сильных приливно-отливных волнх вдоль берегов.

Наиболее сейсмоопасные зоны: 1) Зона Тихоатлантического огненного кольца (Сахалин, Камчатка, Индонезия, Филиппины, Курилы, Японские острова, Чили и побережье Калифорнии); 2) Зона Евроазиатского пояса (район Гиндукуша, полуостров Малой Азии, Тянь-Шань, Гималаи и Памир).

Проблема прогнозирования землетрясений

Если фронт разрушения пройдёт дальше, землетрясение станет катастрофическим, а если нет, останется небольшим. Исход зависит от прочности участка: если прочность ниже некоторого порога – разрушение пойдет по первому сценарию; если выше – по второму. Возникает «эффект бабочки»: ничтожно малое различие в прочности или напряжениях приводит к макроскопическим последствиям, которые нельзя предсказать «детерминистически», поскольку это различие меньше любой точности измерений. В итоге: 1) невозможность детерминистических прогнозов; 2) возможность некоторых вероятностных прогнозов.