Реферат: Землетрясения

В в е д е н и е

В недрахнашей планеты непрерывно происходят внутренние процессы, изменяющие лик Земли.Чаще всего эти изменения медленные, постепенные. Точные измерения показывают,что одни участки земной поверхности поднимаются, другие опускаются. Не остаютсяпостоянными даже расстояния между континентами. Иногда внутренние процессыпротекают бурно и грозная стихия землетрясений превращает в развалины города,опустошает целые районы.

Под угрозойземлетрясений находятся обширные территории, многие густонаселенные области идаже целые страны, например Япония. Наибольшая опасность землетрясенийзаключается в их неожиданности и неотвратимости. Однако научные достиженияпоследних лет открывают реальные возможности не только предсказыватьземлетрясения, но и влиять на их ход.

Слово«землетрясение» — русское, и смысл его ясен: землетрясение – это трясениеземли. А точнее, землетрясение – это колебание земной поверхности припрохождении волн от подземного источника энергии.

По-гречески землетрясение – seismos, следовательно,сейсмические явления – это те, что связаны с землетрясениями, а именносейсмические волны, сейсмические приборы (сейсмографы), записи сейсмическихколебаний (сейсмограммы), сейсмические станции и т.д.

Землетрясения – важная составная часть окружающей нас среды, и ни один районземного шара нельзя считать полностью от них избавленным. Сейсмологи работаютво всех развитых, а также во многих развивающихся странах. Они интересуются,почему и как происходят землетрясения. Изучая волны, проходящие через Землюпри землетрясениях, ученые воссоздают существенные детали ее внутреннего строения.Разработанные для такого изучения методы оказались полезными также при поискахнефти и других полезных ископаемых. В странах, где землетрясения происходятчасто, возникают важные социальные и экономические проблемы, специальные задачидолжны решать архитекторы и инженеры. Таким образом, сейсмология служит какпрактической деятельности человека, так и познанию фундаментальных законовприроды.

Сейсмология – это часть более широкой науки — геофизики, возникшей какпересечение и связующее звено двух более старых наук – геологии и физики.Геология в широком смысле слова занимается всесторонним изучением Земли, однаков настоящее время ее предметом, как правило, считают преимущественноописательное изучение происхождения и свойств горных пород и содержащихся вних ископаемых, а также преобразований земной поверхности под воздействиемвысоких температур, давления, электричества и других сил. В сферу действиягеофизики попадают, таким образом, разделы геологии, связанные с физическимиизмерениями и расчетами, и разделы физики, рассматри- вающие Землю и ееатмосферу.

Основнаячасть

1. Ранние объясненияпричин землетрясений

В поисках причин землетрясений Аристотель обратился кнедрам Земли. Он полагал, что атмосферные вихри внедряются в землю, в котороймного пустот и сквозных щелей. Вихри, думал он, усиливаются огнем и ищут себевыхода, вызывая таким образом землетрясения, а иногда извержения вулканов. Этипредставления просуществовали много веков, даже не смотря на то, что он непривел никаких аргументов в пользу своих гипотез, а просто дал волю своейбурной фантазии. Аристотель также «несет ответственность» за бытующее и понынепредставление об особой «сейсмической погоде». Он говорил, что когда воздухзатягивается в землю перед землетрясением, оставшийся над землей воздухстановится спокойнее и разреженней, затрудняя дыхание. Четырьмя веками позжеПлиний писал: «Сотрясенья земли случаются, лишь когда море спокойно и небостоль недвижно, что птицы не могут парить, потому что нет поддерживающего ихдыхания». Поскольку такие условия бывают при жаркой влажной погоде, такуюпогоду стали называть «сейсмоопасной погодой», полагая, что она сигнализирует оприближении землетрясений.

Вмифологии разных народов наблюдается интересное сходство в представлениях опричинах землетрясений. Это будто бы движение некоего реального или мифическогоживотного, гигантского скрытого где-то в глубинах Земли. У древних индусов этослон, у даяков Суматры – огромный вол. Древние японцы вину за землетрясениявозлагали на сома, который сотрясал землю. Если бы он не был под надзоромдоброго бога, даймедзина

то земля сотрясалась быпостоянно. Однако добрый дух время от времени утрачивал бдительность, исовесть злого сома отягощалась следующим землетрясением.

Землетрясения часто рассматривали как наказание, ниспосланное рассерженнымибогами. В греческой мифологии землетрясения вызывает разъяренный Посейдон,владыка морей. Нептун, его аналог в римских мифах, мог не только вселять страхв людей, вызывая землетрясение, но и насылать на землю потопы, а на берега –огромные волны. В Европе ХVIIIв. духовенство пыталось привить людям моралистический взгляд на землетрясения.Вот что можно прочесть в одной лондонской газете за 1752 год:”Землетрясенияобычно случаются в больших городах. Карающий бич направлен туда, где естьжители, т.е. цель для предостережения, а не на голые утесы и необитаемыеберега”. Знаменитое Лиссабонское землетрясение 1755г. произошло в День ВсехСвятых, в момент, когда люди были в церкви. Огромное число жертв было вызваносерией из некоторых толчков и гигантским цунами, обрушившимся на набережную.Положение усугубили пожары, расбушевавшиеся по всему городу. Те, кто верил вбожью кару за грехи, видели в этом возмездие.

2.Современныеобъяснения причин землетрясений

Наука оземлетрясениях, сейсмология, хотя и молода, но сделала серьезные успехи впознании объекта своего исследования. Имена А.П. Орлова, И.В. Мушкетова, К.И.Богдановича, В.Н. Вебера, Б.Б. Голицина, Г.А.Гамбурцева, С.В. Медведева, Ю.В.Ризниченко – яркие опорные точки на кривой роста отечественной и мировойсейсмологии.

Ценоюусилий нескольких поколений исследователей специалисты теперь неплохопредставляют, что происходит при землетрясении и как оно проявляется наповерхности Земли. Но ведь поверхностные явления – это результат того, чтопроисходит в недрах. И основное внимание специалистов теперь сосредоточено напознании глубинных процессов в недрах Земли, процессов, приводящих кземлетрясению, его сопровождающих и за ним следующих.

Теорияземлетрясений как геофизического процесса еще только разрабатывается. Хотя висследованиях такого рода ныне широко используется физическое и математическоемоделирование, познание различных природных феноменов, связанных сземлетрясениями, в значительной мере основывается на наблюдениях на земнойповерхности.

Научнаягеология (ее становление относится к ХVIIIв.)сделала правильные выводы о том, что сотрясаются главным образом молодыеучастки земной коры. Во второй половине ХIХ в. ужебыла выбрана общая теория, согласно которой земная кора была подразделена надревние стабильные щиты и молодые, подвижные горные сооружения. Выяснилось, чтомолодые горные системы – Альпы, Пиренеи, Карпаты, Гималаи, Анды – подверженысильным землетрясением, в то время как древние щиты ( к ним относится Чешскиймассив) являются областями где сильные землетрясения отсутствуют.

К числунаиболее употребительных сейсмологический терминов, связанных с понятием«землетрясение», можно отнести следующие: очаг,гипоцентр, эпицентр, магнитуда, балл.

Под очагом тектонического землетрясения понимаетсязамкнутый объем земного вещества, в котором достаточно короткого, до 1-3 минут,времени произошли разрушения. Как правило, в области очага происходит смещение(подвижка) одной части объема относительно другой. Место, в котором начинаетсяподвижка, именуется гипоцентром.

Именно с этой точкиначинается процесс генерации сейсмических волн, которые могут привести кразрушениям за пределами очага. Проекция гипоцентра по вертикали на земнуюповерхность получила название эпицентра.

Понятие балла характеризует интенсивность сотрясения вточке наблюдения. В нашей стране с 1964 года используется 12-бальная шкалаMSK– 64. Следует отметить, что несейсмологи в баллах зачастуюхарактеризуют саму силу землетрясения в очаге. Это неверно, однако в газетныхсообщениях встречается регулярно. Как правило, это касается шкалы Рихтера, вкоторой используется безразмерная величина магнитудыМ землетрясения, пропорциональная логарифму выделенной в очаге энергии. Путаница возникла в связи с двумя обстоятельствами: 1) магнитуды известных досих пор землетрясения не превышает 9 единиц (в каталогах есть только М (макс.)равна 8,9), то есть магнитуда численно близка к значениям баллов сотрясений;2) мы привыкли к тому, что любой параметр имеет размерность (метры, килограммы,градусы), а ведь логарифмы любых параметров всегда безразмерны. Поэтому, если впечати появляется сообщения типа « землетрясение имело 7 баллов по шкалеРихтера», то в действительности это означает, что магнитуда землетрясения М=7.А ощущаться в разных пунктах оно может силой 10 баллов, 8 баллов,5 баллов-

это зависит от расстояниядо очага. Таким образом если бальность зависит от расстояния до очага, томагнитуда – не зависит.

ШкалаMSK-64 составлена применительно к зданиям и сооружениям,не имеющем сейсмостойкого усиления конструкций. Приведу здесь описание первыхчетырех баллов этой шкалы без изменений, а начиная с пятого, когда возможныповреждения строений, опишу основные отличительные признаки землетрясений ивероятное их воздействие на здания современной застройки на Камчатке. Приописании каждого балла в скобках указана частота повторяемости землетрясенийданной силы для Петропавловска- Камчатского.

1 б ал л. Неощутимое землетрясение. Интенсивность колебаний лежит ниже пределачувствительности, сотрясения почвы обнаруживаются и регистрируются толькосейсмографами.

2 б а лл а. Слабое землетрясение. Колебания ощущаются только отдельными людьми,находящимися внутри помещения, особенно на верхних этажах.

3 б а лл а. Слабое землетрясение. Ощущается не многими людьми, находящимися внутрипомещений, под открытым небом – только в благоприятных условиях. Колебаниясхожи с сотрясениями, создаваемыми проезжающим легким грузовиком. Внимательныенаблюдатели замечают небольшое раскачивание висячих предметов, несколько болеесильное на верхних этажах.

4 б а лл а. Заметное сотрясение. Землетрясение ощущается внутри здания многими людьми,под открытым небом – немногими. Кое-где просыпаются, но никто не пугается.Колебания схожи с сотрясением, создаваемым проезжающим тяжелым грузовиком.Дребезжание около дверей, посуды. Скрип стен, полов. Дрожание мебели. Висячиепредметы слегка раскачиваются. Жидкость в открытых сосудах слегка колеблется. Встоящих на месте автомашинах толчок заметен.

5 б а лл о в (15-25 раз в 100 лет). Просыпаются почти все спящие, колеблется ичастично расплескивается вода в сосудах, могут опрокинуться легкие предметы,разбиться посуда. Здания не повреждаются.

6 б а л л о в (10-15 раз в 100 лет).Многие люди пугаются, колебания мешают ходить. Здания шатаются, сильнораскачиваются подвесные светильники. Падает и бьется посуда, предметы падают сполок. Может сдвигаться мебель. Осыпание побелки, тонкие трещины в штукатурке.

7 б а л л о в (4-6 раз в 100 лет).Сильный испуг, колебания мешают стоять на ногах. Двигается и может упасть мебель.В любых зданиях – трещины в перегородках. Трещины в штукатурке, тонкие трещиныв стенах, трещины в швах между блоками и в перегородках, выпадение заделовшвов, нередко тонкие трещины в блоках.

8 б а л л о в (1-3 раза в 100 лет).Сбивает с ног. Трещины в грунте на склонах… В любых зданиях – повреждение,иногда частичное разрушение перегородок. Трещины в несущих стенах, обвалыштукатурки, смещение блоков, трещины в блоках.

9 б а л л о в (приблизительно 1 раз в300 лет). Повсеместно трещины в грунте. На склонах – оползни грунта. В любыхзданиях – обрушение перегородок. Разрушение части несущих стен, повреждение исмещение некоторых панелей.

Рубленные дома из бревен и бруса, какправило, без разрушений переносят 9-балльные толчки.

Причиныземлетрясений сразу же станут понятны, как только мы представим себе динамичныйхарактер Земли и те медленные движения, которые происходят в ее коре –литосфере. Толщина коры весьма изменчива. Под континентами она равна 30-35км,при чем большим горам, значительно превышающим средний уровень поверхностиземли, почти всегда сопутствуют глубокие «корни». Так, в Тибете толщина корыоказалась более 70 км. Основание коры под океанами находится примерно на 10 кмниже уровня моря. Его небольшую толщину хорошо иллюстрирует такой пример: еслиЗемлю уменьшить до размера яйца, то твердая кора окажется толщиной со скорлупу.Этот твердый слой, однако, не цельный: он разбит на несколько больших кусков,называемых плитами.

Подлитосферой действуют силы, принуждающие плиты перемещаться со скоростью, какправило, нескольких сантиметров в год. Причина этих глубинных сил не вполнеясна. Они могут быть вызваны, например, медленными течениями горячегопластичного вещества в недрах. Течения возникают в результате тепловойконвекции в сочетании с динамическими эффектами вращения Земли. В некоторыхобластях новое вещество поднимается на верх из земных недр, оттесняя плиты встороны (это происходит, например, в Срединно – Атлантическом хребте);в других местах проскальзывают одна вдоль другой (как вдоль разлома Сан-Андреасв Калифорнии);есть области называемые зонами субдукции (поддвига),где одна плита при встрече заталкивается под другую ( например, в океане узападных берегов Южной и Центральной Америки, у побережья Аляски и Японии).Несогласованность в движении плит при любом его направлении заставляет каменнуютолщу растрескиваться, создавая таким образом землетрясения.

Неудивительно, что большинство землетрясений (почти 95%) происходит по краямплит. Землетрясения, вызванные движением плит, называются тектоническими. Хотя обычно они происходят награницах плит, все же небольшая доля их возникает внутри плит. Некоторые другиеземлетрясения как, например, на Гавайских островах, имеют вулканическоепроисхождения и уже совсем редко они бывают вызваны деятельность человека(заполнением водохранилищ, закачкой воды в скважины, горными работами, большимивзрывами).

Зоназемлетрясений окружающая Тихий океан, называется Тихоокеаническим поясом: здесьпроисходит около 90% всех землетрясений земного шара. Другой район высокойсейсмичности, включающий 5-6% всех землетрясений, — это Альпийский пояс,протягивающийся от Средиземноморья на восток через Турцию, Иран и СевернуюИндию. Остальные 4-5% землетрясений происходят вдоль срединно-океаническиххребтов или внутри плит.

3.Механизм землетрясений и их классификация

Горообразовательные, вулканические исейсмические процессы географически тяготеют друг к другу. Однако во времениони происходят, как правило, неодновременно и всегда с разнойпродолжительностью. Кроме того, есть районы с резко выраженной толькосейсмической активностью. Например, многие Средней Азии отличаются высокойсейсмичностью, но не имеют вулканов. На Камчатке и в Чили вулканы иземлетрясения проявляются на одной и той же территории, но редко одновременно.

Многие из сейсмологов, говоря о механизмеземлетрясений, придерживаются теории упругоговысвобождения или упругой отдачи.Они связывают возникновение землетрясений с внезапным высвобождением энергииупругой деформации. В результате длительных движений в районе разлома инакопления в связи с этим напряжений, достигающих предельных для прочностипород величины, происходит разрыв или срез этих пород с внезапным быстрымсмещением – упругой отдачей, вследствие чего и возникают сейсмические волны.Таким образом, очень медленные и длительные тектонические движения приземлетрясении переходят в сейсмические движения,отличающиеся большой скоростью, что происходит в результате быстрой «разрядки», накопленной упругой энергии. Это разрядка происходит всего за 10-15секунд (редко за 40-60 секунд).

При зарождении землетрясения происходитразрушение породы на ограниченном участке, расположенном на определеннойглубине от поверхности Земли. В связи с возникшем ослаблением происходитразвитие дислокации на очаг или гипоцентральную часть область землетрясения.Разрушение произойдет там, где порода наименее прочна, а это может быть вразломах между блоками. В силу каких-то глубинных процессов отдельные участкикоры поднимаются или опускаются. При медленном смещении в земной корепроисходят пластические деформации. При более быстрых движениях и при большемих градиенте напряжения, возникающие в коре, не успевая рассасываться,достигают величин, при которых в данных условиях происходит нарушениесплошности – либо по готовому, отчасти уже залечившемуся разрыву, либо собразованием нового. С увеличением глубины возрастают всесторонние сжимающиенапряжения, и поэтому возникают большие силы трения, препятствующие быстромуразрушению. Возможно по этой причине глубокофокусные землетрясения отличаютсябольшой энергией и продолжительностью.

В настоящее время наиболее распространеныдве модели распространения сил, вызывающих разрыв в очаге. Первая основана напредположении действия в очаге пары сил, вызывающих касательные усилия вдольлинии разрыва и момент; согласно второй модели в зонеочага существуют две взаимно перпендикулярных пары сил.

Кроме землетрясений, вызванныхтектоническими движениями в земной коре и в верхних слоях мантии, существуютдва других типа землетрясений, происходящих вследствие извержения вулканов икарстовых явлений, которые очень локальны, редки и обладают малой силой.Землетрясения могут быть вызваны искусственным путем, например при подземномвзрыве. Колебания поверхности могут земли могут быть вызваны и работой промышленного оборудования, движением транспорта и т. д. При использованиичувствительной аппаратуры можно убедиться, что поверхность земли постоянноколеблется; эти колебания очень малы и по этой причиненазываются микросейсмическими. Наличиемикросейсм позволяет извлечь очень полезную информацию как для сейсмологов, таки для инженеров- строителей.

Таким образом, в широком смысле потермином землетрясение можно понимать любые сотрясения поверхности Земли. Вболее узком смысле под землетрясением понимается кратковременное сотрясениеповерхности Земли, вызванное сейсмическими волнами, возникшими при местномнарушении сплошности с внезапным выделением в недрах коры или верхней мантии(на глубину примерно до 700 км) упругой энергии.

В какой-то момент землетрясения возникаетпрепятствие взаимному смещению блоков вдоль образовавшихся швов – частичновосстанавливаются связи разорванного шва, которыми могут служить силы трения(их появление возможно на сжатых участках), зацепления на поверхностях. Неосвободившаяся часть энергии вызывает в новых связях напряжения, которые черезнекоторое время преодолеют их сопротивление, возникает новый разрыв и новыйтолчок, однако меньшей силы, чем в момент основного землетрясения. Этихповторных толчков – афтершоков – послесильного землетрясения бывает обычно до нескольких сотен и происходят они втечение нескольких месяцев, постепенно ослабевая. Процесс ослабления толчков вовремени не равномерен. Отдельные афтершоки по силе могут приближаться к силеосновного землетрясения. Иногда землетрясениям предшествуют слабые толчки – форшоки.

В тех случаях когда землетрясения иливулканы происходят под дном океанов, они возбуждают морские волны, которые,достигая берегов суши и встречая их сопротивление поднимаются на высоту донескольких десятков метров. Такие волны – цунами(по японски «цу» – порт, «нами» – волна) – временами приносят прибрежнымрайонам большие беды.

Различают две группы сейсмических волн –объемные и поверхностные. Слагающие Землю горные породы упруги и поэтому могутдеформироваться и испытывать колебания при резком приложении давления(нагрузок). Внутри объема горных пород распространяются объемные волны. Ониделятся на два типа: продольные и поперечные. Продольные волны в теле Земли,как и привычные нам звуковые в воздухе, попеременно сжимают и растягиваютвещество горных пород в направлении своего движения. Волны другого типаколеблют среду, через которую они проходят, поперек пути своего движения.Именно они-то, выходя на поверхность, раскачивают из стороны в сторону ивверз-вниз все на земле находящееся, приводя к наибольшим разрушениям. Именнопотому, что поверхность твердой Земли – это граница с гораздо менее плотнойсредой, воздушной (ее называют свободной поверхностью), на земной поверхностиобъемные сейсмические волны могут свободнее «разгуляться», что обычно ипроисходит. Этому способствует и свойства приповерхностных грунтов.

Очень важны свойства разных групп итипов сейсмических волн, особенно скорость их прохождения через горные породы.Обычно она измеряется несколькими километрами в секунду и следовательно, наразных расстояниях от очага( гипоцентра и эпицентра) приход волн и ощущается ирегистрируется неодновременно. На этом свойстве основано определение координатэпицентра по записям прихода волн на удаленные сейсмические станции. Не менееважны различие в скоростях отдельных групп и типов волн. Так поверхностныеволны распространяются медленнее объемных и, следовательно, приходят в пунктынаблюдения позднее. В группе объемных поперечные волны распространяются всреднем в 1,75 раза медленнее продольных. Отсюда понятно, почему оказавшиеся вэпицентральной области сильного землетрясения люди часто попадают во властьволн: их толкает, качает, трясет в разных направлениях с разными ускорениями.

Очевидцы нередко «слышат» землетрясения в буквальномсмысле слова. Продольные волны сходны со звуковыми. При определенной частотеколебаний (в диапазоне слышимых волн, то есть более 15 герц) они при выходе наповерхность и становятся звуковыми волнами. Если вспомнить, что продольныеволны распространяются быстрее, а поперечные нередко несут главные разрушения,легко понять, почему гул может слышаться перед землетрясением. Тут многозависит и от спектров излучения.

Землетрясения классифицируются взависимости от глубины расположения их очага. Они делятся на следующие тритипа1)нормальные- с глубиной очага 0-70 км;2)промежуточные – 70-300 км;3) глубокофокусные – более300 км.

4.Перспективы предсказаний

Заинтересованность правительственныхучреждений в прогнозе землетрясений исключительно велика – тысячи человеческихжизней могут быть спасены, если предсказания окажутся точными. Целые городамогут эвакуированы зря, если оно окажется ложным. Из-за многихнеопределенностей, связанных с землетрясениями удачное их предсказание бываетвесьма редким. Тем не менее возможность точного предсказания настолькозаманчива, что сегодня сотни ученых, в основном в США, Японии, Китае и России,заняты исследованиями по прогнозу землетрясений.

В качестве возможной основы прогнозапринят целый ряд признаков. Наиболее важны и надежны из них следующие:

1) статистическиеметоды,

2) выделениесейсмически активных зон, которые долго не испытывали землетрясения,

3) изучение быстрыхсмещений земной коры,

4) исследованиеизменений соотношений скорости продольных и поперечных волн,

5) изменениямагнитного поля и электропроводности горных пород,

6) изменения всоставе газов, поступающих из глубин,

7) регистрацияпредваряющих толчков «форшоков»,

8) исследованиераспределения очагов во времени и пространстве.

Статистическиеметоды просты. Они основаны на анализе сейсмологической истории района: данныхо числе, размерах и частоте повторения землетрясений. Предполагая, чтосейсмичность района не меняется с течением времени, можно по этим даннымоценить вероятность будущих землетрясений. Чем длиннее период времени, за которыйимеем сведения о землетрясениях, тем точнее будет прогноз.

В Калифорнии сведения оземлетрясениях собраны примерно за 200 лет, а в Китае имеются данные более чемза 2000 лет.

Статистическоеизучение сейсмического режима позволило ввести понятия сейсмического цикла итак называемых зон затишья – зон в сейсмически активных районах, где в течениедлительного времени наблюдается слабая сейсмическая активность. Средняядлительность сейсмического цикла равна примерно 140 годам – время междусильнейшими сейсмическими событиями в одном месте. Зоны затишья – местанакопления максимальной упругой энергии, где возможно ожидать сильноеземлетрясение. Это явилось основой долгосрочного сейсмического прогноза..

Если известначастота, с которой землетрясения происходили в прошлом, можно сделатьобобщенный статистический вывод о вероятности землетрясения в будущем.

Статистическиепрогнозы не помогают предсказать конкретное место и конкретное времяземлетрясения. Таким образом, они не очень полезны с точки зренияпредварительных мероприятий по безопасности. С другой стороны они имеютогромное значение для инженеров, которые должны проектировать сооружения сосроком существования 50-100 лет.

Принципдругого метода – выделение сейсмически активных зон без землетрясений –логичен. В его основе определение в сейсмически активных зонах участков, гдедолго не было толчков и где, следовательно, долго не происходило разрядкиэнергии. Именно там можно ожидать катастрофическое землетрясение. Этот методправилен и проверен, однако для точного прогноза не представляет. Он непозволяет назвать ни день, ни неделю, ни месяц, когда произойдет событие. Ноэто не означает, что такого рода исследования не имеют значения: это обеспечитв угрожаемых местах своевременную подготовку и должно учитываться во всехнормативах при возведении зданий и промышленных объектов.

Оготовящемся землетрясении может свидетельствовать и увеличение скоростидвижения земной коры. Этот метод исследований используется в России, Японии,Соединенных Штатах Америки. Перед некоторыми землетрясениями земная поверхностьбыстро поднималась (быстро в геологическом смысле, со скоростью несколькомиллиметров в год), затем движения прекращались, и происходило разрушительноеземлетрясение.

Много вниманияуделяют методу исследования соотношения скорости продольных и поперечных волн.Скорость сейсмических волн зависит от напряженного состояния горных пород,через которые волны распространяются, а также от содержания воды и другихфизических характеристик пород. В той степени, в какой изменения этихфизических характеристик являются предвестниками землетрясений, можнорассматривать в качестве предвестников и скорости сейсмических волн. Скоростиволн измеряются с помощью небольших взрывов в скважинах;при этом возбуждаются сейсмические волны, которые записываются близлежащимистанциями. Продольные волны распространяются со скоростью приблизительно в 1,75раза больше, чем поперечные. Перед землетрясением скорость продольных волнуменьшается, и это соотношение выражается цифрой 1,5. Подобное явлениеотмечается за несколько месяцев до сейсмического события. Непосредственноперед землетрясением указанное соотношение возвращается к «правильной цифре».Этот метод проверен экспериментально.

Передотдельными землетрясениями повышается напряженность магнитного поля иэлектропроводимость пород. Земное магнитное поле может испытывать локальныеизменения из-за деформации горных пород и движений земной коры. С цельюизменения малых вариаций магнитного поля были разработаны специальныемагнитометры. Такие изменения наблюдались перед землетрясениями в большинстверайонов, где были установлены магнитометры. Измерения электропроводимостипород проводятся с помощью электродов, помещаемых в почву на расстояниинескольких километров друг от друга. При этом измеряется электрическоесопротивление толщи земли между ними. Электропроводность обеспечивается главнымобразом присутствием воды. Следовательно, сопротивление меняется, когдаизменяется содержание воды.

Многообещающим является метод изучения состава газа в подземных водах. Этотметод был разработан главным образом учеными, ведущими исследования на Камчаткеи Средней Азии. Газы, перед землетрясением, оказываются сильно обогащенырадоном. Но недавно группа калифорнийских ученых установила, что это газвыделяется в больших количествах и когда нет никакой сейсмической активности.Последние годы этот метод был распространен и на хлор, содержание котороговозрастает в 6 раз( максимальная концентрация радона перед землетрясениямипревышает нормальную в 2,7 раза). Высказано предположение, что содержание хлорарезко возрастает за 3-5 дней до землетрясения. В настоящее время объектомисследования стало и изменения содержания гелия, ртути, серебра и другихэлементов.

Некоторымсильным землетрясениям предшествуют более слабые толчки, так называемыефорштоки. Установлена последовательность событий, предшествовавших несколькимсильным землетрясениям в Новой Зеландии и Калифорнии. Во-первых, это тесносгруппированная серия толчков примерно равной магнитуды, которая называется«предваряющим роем». За ним следует период, названный «предваряющим перерывом»,в течение которого нигде в окрестностях сейсмических толчков не наблюдается.Затем следует «главное землетрясение», сила которого зависит от величины рояземлетрясений и продолжительности перерыва. Предполагается, что рой вызываетсяраскрытием трещин. Возможность прогнозирования землетрясений на основе этихпредставлений очевидна, однако имеются определенные трудности в выделениипредваряющих роев из других сходных по характеру групповых землетрясений, икаких – либо бесспорных успехов в этой области не достигнуто. Положение ичисло землетрясений различной магнитуды может служить важным индикаторомприближающегося сильного землетрясения. В Японии исследования этого явленияпризнаны заслуживающими доверия, но надежным на 100% этот метод не станетникогда, ибо многие катастрофические землетрясения происходили без каких-либопредварительных толчков.

Известно,что очаги землетрясений не остаются на одном и том же месте, а перемещаются впределах сейсмической зоны. Зная направления этого перемещения и егоскорость, можно было бы предположить будущее землетрясение. К сожалению, такогорода перемещение очагов не происходит равномерно. В Японии скорость миграцииочагов определена величиной 100 км в год. В районе Мацуширо в Япониирегистрировалось множество слабых толчков – до 8000 в день. Через несколько летоказалось, что очаги приближаются к поверхности и смещаются в южномнаправлении. Было вычислено вероятное место –положение очага следующегоземлетрясения и непосредственно к нему была пробурена скважина. Толчкипрекратились.

Наблюдение занеобычным поведением животных перед землетрясением признано очень важным, хотяотдельные специалисты утверждают, что речь идет о случайности. В ответе навопрос, что же, воспринимают животные ученые не пришли к согласию.Представляются разные возможности: может быть с помощью органов слуха животныеслышат подземные шумы или улавливают ультразвуковые сигналы перед толчками,либо организм животных реагирует на незначительные изменения барометрического давленияили на слабые изменения магнитного поля. Возможно животные воспринимают слабыепродольные волны, в то время как человек ощущает только поперечные.

Уровеньгрунтовых вод перед землетрясениями часто повышается или понижается, по-видимому,из-за напряженного состояния горных пород. Землетрясения могут влиять науровень воды. Вода в скважинах может колебаться при прохождении сейсмическихволн, даже если скважина находится далеко от эпицентра. Уровень воды вскважинах, находящихся вблизи эпицентра, часто испытывает стабильные изменения:в одних скважинах он становится выше, в других – ниже.

5. Трудности прогноза.

Проблемапредсказания землетрясения в настоящее время привлекает и ученых, иобщественность как одна из серьезнейших и вместе с тем весьма актуальных.Мнения исследователей о возможности и путях решения проблемы далеко неоднозначны.

Принципиальнаяоснова решения проблемы прогноза землетрясений состоит в установленном лишь впоследние30 лет фундаментальном факте, что перед землетрясением меняютсяфизические ( механические и электрические в первую очередь) свойства горныхпород. Возникают аномалии разного рода геофизических полей: сейсмического, поляскоростей упругих волн, электрического, магнитного, аномалии в наклонах идеформациях поверхности, гидрогеологическом и газохимическом режиме и т.д. Всущности, на этом и основано проявление большинства предвестников. Всего сейчасизвестно свыше 300 предвестников, из них 10-15 неплохо изучены.

Прогнозземлетрясения можно считать полным и практически значимым, если заблаговременно предсказываются три элемента будущего события: место,интенсивность (магнитуда) и время толчка. Карта сейсмического районирования,даже самая надежная, в лучшем случае дает сведения о возможной максимальнойинтенсивности землетрясений и средней частоте их повторения в какой-то зоне. Она содержит необходимые элементы прогноза, но самого прогноза обеспечить не в состоянии,так как не говорит о конкретных ожидаемых событиях. В ней отсутствуетглавнейший элемент прогноза – предсказания времени события.

Трудности вотношении прогноза времени землетрясения огромны. Да и предвидение места иинтенсивности будущих подземных бурь – тоже еще далеко не решенная задача. Досих пор не разработаны принципиальные возможности и конкретные способыпредвидения землетрясений в любой части сейсмически опасного региона с заданнойточностью места и интенсивности в заданный отрезок времени. Поэтому долгоевремя идеальной будет, по-видимому, такая схема: в пределах сейсмогенногорегиона выделяется некая достаточно обширная область, где в течение несколькихлет или десятилетий можно ожидать крупное сейсмическое событие. Предшествующимиисследованиями область ожидаемого события снижается, уточняются возможная силатолчка или его энергетическая характеристика – магнитуда и опасный периодвремени На следующей стадии разработок определяется место предстоящего толчка,а время ожидания события сокращается до нескольких дней и часов. В сущности,схема предусматривает три последовательные стадии прогноза – долгосрочный,среднесрочный и краткосрочный.

Заключение

Однако проблема«что делать с прогнозом» остается. Некоторые сейсмологи сочли бы свой долгвыполненным, предав свое предупреждение по телеграфу премьер – министру, другиепытаются подключить социологов к исследованию вопроса о том, какова будетнаиболее вероятная реакция общества на сделанное предупреждение. Простойгражданин едва ли будет обрадован сообщению, что городской совет предлагает емупосмотреть кинокартину на открытом воздухе в городском сквере, если он будетзнать, что его дом по всей вероятности будет разрушен через один или два часа.

Нетсомнений, что социальные и экономические проблемы, которые возникнут врезультате предупреждения, будут весьма серьезными, но что произойдет вдействительности в большей степени, зависит от содержания предупреждения. Внастоящее время представляется вероятным, что сейсмологи вначале будут делатьзаблаговременные предупреждения, возможно, на несколько лет вперед, а затемпостепенно уточнять время, место и возможную магнитуду ожидаемого землетрясенияпо мере его приближения. Ведь стоит сделать предупреждение, и страховые премии,как и цены на недвижимость резко изменятся, может начаться миграция населения,новые строительные объекты будут заморожены, начнется безработица средирабочих, занятых ремонтом окраской зданий. С другой стороны может возникнутьповышенный спрос на лагерное оборудование, средства борьбы с огнем, товарыпервой необходимости, за чем последуют их нехватка и повышение цен.

Нужно четкоразличать предсказания, источник которого может заслуживать или не заслуживатьдоверия, и предупреждения, которые должны носить характер официального указанияо необходимости осуществления тех или иных практических мероприятий.

Каковы бы нибыли перспективы прогноза или контроля, очевидно, что число жертв приземлетрясениях и экономические потери могут быть существенно уменьшены, еслиспециалисты направят свою изобретательность и труд в первую очередь наразработку более надежных строительных нормативов и создание более совершенныхстроительных конструкций.

Каждоеземлетрясение – это и урок, и экзамен. И не только для сейсмологов,специализирующихся и, может быть, наиболее способных учеников по классуземлетрясений в Школе Природы, но и для проектировщиков, землеустроителей иэкономистов. Более того, для всех жителей поражаемых подземными бурямиобластей.

Литература:

1. А.А.Никонов «Землетрясения» Издательство «Знание»

Москва,1984г.

2. Дж.А. Эйби«Землетрясения» Издательство

«Недра», Москва 1982г.

3. А.В.Викулин, Н.В. Семенец, В.А. Широков «Землетрясение

будетзавтра» П-Камчатский, 1989г.

4. С.В.Поляков «Последствия сильных землетрясений»

Издательство «Стройиздат» Москва, 1978г.

5. ЗденекКукал «Природные катастрофы»

Издательство «Знание» Москва,1985г.

6. Дж. Гир,Х. Шах «Зыбкая твердь»