Ендогенні геологічні процеси: землетруси
Зміст
Введення
1 Причини і класифікація землетрусів
2 Приклади землетрусів
3 Антисейсмічні будівництво
4 Прогноз землетрусів
Список використаної літератури
Введення
Землетруси відбуваються на нашій планеті часто. Кожен рік вони приносять смерть і руйнування в багато районів світу. Сейсмічні катастрофи загрожують величезній території, населення якої обчислюється сотнями мільйонів чоловік. Ця загроза невідворотна. Де саме відбудеться чергова катастрофа, коли вона вибухне і якої сили досягне, з упевненістю сказати не може ніхто.
Люди давно прагнуть проникнути в таємницю землетрусів, але дуже довго всі зусилля здавалися марними. Та й тепер, коли ми навчилися підкоряти космічну далечінь, усе ще не вдається навіть за допомогою самої досконалої бурової техніки проникнути в надра Землі (щоб добути зразки гірських порід і вивчити їх властивості) глибше, ніж на 10-15 кілометрів. Звичайно, якщо ми хочемо дізнатися що-небудь про предмет, нам не обов'язково тримати його в руках: можна спробувати його побачити, почути, виміряти на відстані його розміри, температуру, щільність і т. д., простежити за його поведінкою, зібрати деякі відомості про ймовірне його колишньому стані. Проте зробити це дуже важко, якщо об'єкт вивчення прихований від спостерігача багатокілометрової товщею гірських порід.
Важко, але не неможливо. У наш час багато людей, озброєних великими знаннями та чуйними приладами, займаються найцікавішими дослідженнями в різних галузях наук про Землю. Геологи, геофізики, геохімік вивчають будову нашої планети, стежать за подіями, в ній процесами, прагнучи розкрити таємниці її народження, історію життя, характер рушійних сил сучасного розвитку. Розмах проведених досліджень і обсяг отримуваних результатів величезні. Великий прогрес досягнутий і в сейсмології-науці про землетруси.
До проблеми землетрусів, тобто до вивчення їх природи, аналізу впливу, розробці способів прогнозу, боротьбі з їх руйнівними наслідками, привернуто увагу не лише науковців, а й урядів і найширшої громадськості. У нашій країні, як і в інших країнах світу, вирішення цієї проблеми стоїть у ряду першочергових народногосподарських завдань. Люди різних спеціальностей хочуть дізнатися про землетруси як можна більше, причому дізнатися, що називається, «з перших рук» від найбільш компетентних і авторитетних вчених.
Швидкі, часто раптові струси земної кори, викликані різного роду природними причинами, називаються землетрусами. Основна причина землетрусів - розрядка внутрішніх напружень Землі. Виявляються землетрусу головним чином у зонах активних рухів земної кори. Ці зони називаються сейсмічними (сейсмос - коливання). У різних напрямах вони оперізують земну кулю і збігаються з молодими складчастими областями, вулканічними поясами, серединними океанічними хребтами. Майже щодня в цих районах прилади реєструють десятки і сотні підземних поштовхів різної інтенсивності. Найчастіше вони бувають слабкими, майже не відчутними для людини, рідше сильними, руйнівними. При землетрусах руйнуються будівлі, під уламками яких гинуть люди. За останні 100 років від землетрусів загинуло понад 1 млн. чоловік. Відлуння сильних землетрусів нерідко поширюються на значні площі, захоплюють неактивні в сейсмічному відношенні території. "Надовго в пам'яті людей залишилося одне з найвідоміших в історії Лісабонську землетрус. Воно відбулося у святковий день - першого листопада 1755 р., коли натовпи ошатно одягнених людей прямували до церкви. Несподівано грунт у місті завагалася, стали відчуватися підземні поштовхи, почулися громові гуркіт . Місто на очах людей став руйнуватися, будівлі падали одне за іншим. Від топившихся в будинках печей почалася пожежа, місто заволокло димом. Частина людей загинула під уламками будинків, що залишилися в живих, охоплені жахом, шукали порятунку. Багато кинулися до берега моря, сподіваючись знайти порятунок на кам'яному причалі. Через 20 хвилин поштовх повторився, і причал разом з збожеволілими від страху людьми впав у море. На узбережжі зі страшною силою обрушилася стрімка, двацатішестіметровая хвиля, яка знищила і повредившая в гавані понад 300 суден. Вона поглибилася на сушу до 15 км. Протягом декількох хвилин Лісабон припинив своє існування. Після землетрусу було виявлено, що недалеко від міста сталося підняття суші, в гавані з-під води піднялася скеля, змінилося обрис узбережжя. Лісабонську землетрус охопив пів-Європи. Воно відзначалося на площі 2, 5 млн. км.
1 Причини і класифікація землетрусів
Переважна більшість землетрусів має тектонічну природу і пов'язано з розрядкою напруги, періодично накопичуються в земній корі і верхній мантії. Менша частина землетрусів обумовлена вулканічною діяльністю і наземними і підземними обвалами. З причин, що викликають землетруси, вони діляться на тектонічні, вулканічні і денудаційні, або обвальні.
Денудаційні землетруси відбуваються в районах інтенсивного вивітрювання гірських порід і освіти карсту. У місцях поширення легко розчинних гіпсових, сольових і карбонатних порід виникають значних розмірів карстові порожнини і печери. Іноді нависає над ними покрівля не витримує навантаження вищерозміщених порід і обрушується. Такий підземний обвал віддається на поверхні сейсмічними поштовхом. Одне з найбільш сильних землетрусів денудаційних спостерігалося в Харківській області в 1915 р. Воно викликало в Харкові струс грунту і будівель. На частку денудаційних землетрусів припадає близько 1% всіх відомих землетрусів.
Вулканічні землетрусу передують або супроводжують виверження вулканів. Підземні поштовхи пов'язані з подоланням опору закупорюють жерло вулкана застиглих лав і освітою Оперяють канал тріщин. Вулканічні землетруси бувають досить значними, але мають локальне поширення: обмежуються областю, прилеглої до діючого вулкану. Вони нерідко служать попередженням про наближення виверженні вулкана. У 1964 р., наприклад, було передбачене виверження вулкана Шевелуч.
Тектонічні землетруси - грізні і руйнівні явища природи. На них припадає 95% всіх землетрусів. Вони відбуваються повсякденно то в одному, то в іншому районі земної кулі, відрізняються один від одного глибиною вогнища, інтенсивністю, кількістю енергії, що виділяється. Згідно сучасним уявленням тектонічні землетруси - наслідок блокових і брилових рухів, які зачіпають різні глибини земної кори і верхню мантію. Рухи пов'язані з вертикальними і горизонтальними переміщеннями великих літосферних блоків або невеликих ділянок земної кори. Грандіозне розривне порушення глибового характеру стався 1923 р. біля берегів Японії: у затоці Сагмі на ділянці площею в 150 км 2 одна частина дна піднялася на висоту 200-250 м, а інша занурилася на глибину 150-200 м. Швидке і різке переміщення порід викликало катастрофічний землетрус, яке увійшло в історію під назвою Токійського. Землетрус супроводжувалося великими руйнуваннями і людськими жертвами. Під уламками будівель загинуло понад 140 тис. чоловік.
Висока активність рухів, супроводжується горизонтальними переміщеннями великих блоків порід, тривалий час спостерігається вздовж гігантського розлому Сан-Андреас в США. Протяжність розлому в кілька тисяч кілометрів. Він складається з системи глибоких тріщин, що утворюють зону шириною від 3 до 100 км і більше. Рухи по розлому відбуваються постійно. Про це свідчать повторювані щороку чисельні слабкі підземні поштовхи. За даними геодезичних вимірювань, західна частина розлому щорічно зміщується на 5 см. Періодично вздовж розлому відбуваються катастрофічні землетруси, пов'язані зі швидкими переміщеннями окремих ділянок земної кори довжиною в сотні кілометрів. Амплітуда переміщень досягає декількох метрів. Так, під час катастрофічного землетрусу в м. Сан-Франциско в 1906 р. змістився на 4-7 м величезний блок земної кори. Рухи відзначалися на відстані 450 км. Сан-Франциско, який опинився в зоні розлому, був зруйнований. На розломі в різний час було зареєстровано близько шести сильних землетрусів.
Стрімкі переміщення ділянок земної кори або літосфери дослідники пояснюють короткочасними разгрузками в області найбільш активних рухів земної кори. Сейсмічна активність, сполучена з різним характером рухів, неоднакова. Так, в Криму за 10 років спостережень сейсмічними станціями було зареєстровано 700 підземних поштовхів, в Середній Азії - 5000. Одним з найбільш активних у сейсмічному відношенні районів земної кулі є Японія, де щорічно реєструється більше 1500 відчутних землетрусів на рік.
2 Приклади землетрусів
Сильні підземні поштовхи протягом століть потрясають Японію, Китай, країни Латинської Америки, Грецію, Туреччину, Італію та багато інших районів земної кулі. Вони несуть із собою руйнування, людські жертви, викликають зміни в грунтах і рельєф місцевості. Одним з найсильніших був землетрус в Чилі в 1960 р., що викликало значні зміни в рельєфі суші і морського дна і супроводжувалася великими руйнуваннями. Осередок землетрусу знаходився недалеко від берега, в районі острова Чилое. Смуга берега протяжністю 200 км і шириною 20-30 км опустилася на 2 м. Уздовж узбережжя протягом 600 км були зруйновані багато міст і села. Особливо сильно були зруйновані міста Пуерто-Монте, Вальдівія, Консепсьйон і населені пункти, розташовані на острові Чилое. Міста Анкуд і Маулін частково занурилися під воду. Обрушилися на берег цунамі змили міста Кеуле і Корраль. Число жертв було відносно невеликим (близько 10 000 чоловік). Це пояснюється тим, що перед основним поштовхом 21 травня відбулися два попередніх, і це зберегло багатьом життя. Протягом місяця сталося 225 підземних поштовхів, три з них з магнітудою 8. Землетрус викликав утворення тріщин. Протяжність деяких з них становила сотні метрів при ширині близько півметра. Через два дні після основного поштовху почав діяти вулкан Пуеуе, ізлівшій потоки андезитовій лави. Виверження сталося через тріщину, що виникла в 1-2 км від головного кратера вулкана. Сильно змінився гірський ландшафт. Численні обвали зробили місцевість невпізнанною, зсуви в долині річки Сан-Педро утворили три загати заввишки 16, 19 і 60 м.
Сильні землетруси відзначалися в Ашхабаді, Ташкенті, Махачкалі. Ашхабадська землетрус стався в жовтні 1948 р. Епіцентр розташовувався в 29 км від міста, а сейсмічний вогнище знаходився на глибині 10-15 км. Сила землетрусу сягнула в епіцентрі 9 балів, магнітуда - 7. Землетрус викликав значні руйнування в епіцентрі. В Ашхабаді встояли від руйнування поодинокі будівлі. В основному були зруйновані старі будинки, побудовані без врахування сейсмічності району. У результаті підземних поштовхів утворилися тріщини, щодо яких відбулися вертикальні переміщення гірських порід з амплітудою до 1 м. На крутих схилах долин відзначалися обвали і зсуви.
Більше двох років продовжувалося Ташкентське землетрус. Почалося воно в квітні 1966 Підземні поштовхи викликали руйнування в центральній частині міста на площі близько 10 км 2. Сейсмічний осередок знаходився безпосередньо під містом на глибині 8 км. Найбільш сильні поштовхи сягали 8 балів, магнітуда склала 5 1 / 3.
У 1970 р. 14 травня в передгірській частині Головного Кавказького хребта сталося Махачкалінському землетрус. Сила підземних поштовхів в епіцентрі досягла 8 балів. Розвантаження напруг супроводжувалася утворенням тріщин. За окремими з них сталися горизонтальні зміщення гірських порід, що супроводжувалися переміщенням великих блоків земної кори.
Підземні поштовхи дають про себе знати не тільки на суші, але і на морі. Слабкі моретрясения відбуваються непомітно, сильні є причиною утворення грізних морських хвиль - цунамі (tsu - гавань, nami-велика хвиля). Раптові руху океанічної кори викликають утворення на морському дні холмообразних підняттів або провалів. Тиск, який чиниться на товщу води, призводить до появи на поверхні моря сейсмічної хвилі заввишки близько 0,3-0,6 м і довжиною до 500 км. Кораблі, що знаходяться в епіцентрі моретрясения, відчувають її всім корпусом. У момент удару на кораблях падають предмети, люди ледве стримуються на ногах. Від епіцентру хвиля починає поширюватися на всі боки зі швидкістю до 800 км / год і більше. На мілководді швидкість хвилі за рахунок тертя зменшується, але різко збільшується її висота. Стіна води висотою в 6-30 м і більше обрушується на берег.
При моретрясениях виникає від 3 до 7 цунамі. Найбільшою руйнівною силою володіють друга і третя хвилі. Цунамі Чилійського землетрусу прокотилися по всьому Тихому океану. Максимальна висота їх досягала 27 м, швидкість - близько 700 км / ч. На Гавайських островах хвиля викликала людські жертви і частково зруйнувала портове місто Хіло. Не обійшлося без жертв і в Японії. Семиметрова хвиля, що мчав з величезною швидкістю, обрушилася на острови Хонсю і Хоккайдо, змив близько 5000 будинків і 120 чоловік.
Чилійський цунамі не єдине в історії моретрясениях. За даними А. Є. Світловська, за 2500 років в Тихому океані зареєстровано 308 цунамі. Японський сейсмолог Імамура за період з 1596 по 1938 р. відзначив 15 катастрофічних моретрясениях. Найбільш страшним було цунамі 1896 р., що обрушилося на острів Хонсю. Океан сім разів з інтервалом від 7 хв до півгодини посилав хвилі на берег. Найвища з них досягла 35-метрової висоти і викликала на узбережжі великі руйнування.
Частіше, ніж в інших районах земної кулі, цунамі виникають в Тихому океані. Неодноразово гігантські хвилі обрушувалися на береги Південної Америки (Чилі, Перу), Японії, Гавайських островів. Відомі випадки цунамі в Атлантичному, Індійському океанах, Середземному морі.
У різних країнах світу створена і діє «Служба виявлення та оповіщення цунамі». Центр її розташований на Гавайських островах в Гонолулу. Станції оповіщення діють на Алясці, Алеутських, Курильських островах, на узбережжі Японії, США.
Зміни в грунтах. Землетруси викликають значні порушення в заляганні гірських порід земної кори і на її поверхні. Одне з поширених порушень - тріщини. Вони пронизують товщі гірських порід на різну глибину, іноді сягають своїм корінням у верхню мантію. Розміри тріщин, залежать від сили землетрусу і глибини сейсмічного вогнища. Ширина їх коливається від міліметрів до 5 м і більше, довжина - від сотні метрів до сотень кілометрів. Велику протяжність мали тріщини.
Після землетрусу, який стався на Курильських островах в 1958 р. Магнітуда цього землетрусу 8,25, сейсмічний вогнище розташовувався під дном Тихого океану на глибині 90 км. Слабкі підземні поштовхи зрідка відчуваються в межах Верхоянського хребта.
3 Антисейсмічні будівництво
Землетруси викликають руйнування міст, сіл, наземних і підземних споруд. Під уламками будівель гинуть люди. Руйнуються в першу чергу ті об'єкти цивільного та промислового будівництва, які побудовані без урахування сейсмічності. Землетруси в Ашхабаді (1948) і Ташкенті (1966-1968) показали, що руйнуванню в першу чергу піддаються будівлі дореволюційної забудови, побудовані з саманного цегли. Нові будівлі з залізобетонними конструкціями витримують підземні поштовхи силою до 8 балів і більше.
До числа попереджувальних заходів, що пом'якшують або запобіжних наслідки грізних сил природи, відносяться: складання карт сейсмічності району, посилення конструкцій будівель і об'єктів, що будуються, розробка прогнозу землетрусів. Будівельні майданчики під населені пункти та споруди вибираються з урахуванням геологічних даних, як можна далі від можливих або явних розривних порушень, далеко від крутих схилів, що загрожують обвалами і зсувами. Несприятливі для будівництва пухкі грунти та тріщинуваті породи. З урахуванням усіх цих даних було вибрано місце для будівництва нового Ташкента. Будинки будують із застосуванням залізобетонних конструкцій, вертикальних антисейсмічних швів. Відбудований заново м. Ашхабад без руйнувань і жертв витримав землетрус 1968
При будівництві гребель і мостів підсилюють їх підстави, більш пологими роблять укоси. Нові конструкції будівель здорожують будівництво, але це в кінцевому рахунку виправдовує себе, рятує життя багатьом людям, зберігає від руйнування дорогі промислові об'єкти.
4 Прогноз землетрусів
Передбачити землетрус - де, коли, якої сили його слід очікувати, значить вчасно попередити людей про небезпеку, що насувається. Проблема прогнозу землетрусів займає розуми вчених багатьох країн світу. Наукові дослідження спрямовані на пошуки провісників землетрусів. Встановлено, що перед землетрусом змінюються властивості гірських порід, швидкість поширення сейсмічних хвиль, порушується електрична провідність грунтів та ін
Одні провісники з'являються за кілька років чи місяців до початку землетрусу, інші - за кілька днів і навіть годин. До короткострокових провісників належать зміни рівня та хімічного складу підземних вод, порушення напруженості електричного поля в атмосфері. Перед сильними землетрусами змінюється сейсмічний фон, тобто частота і розподіл по площі слабких підземних поштовхів. Накопичуються механічні напруги змінюють електричні і магнітні поля. Встановлено, що чим сильніше очікуване землетрус, тим раніше з'являються його провісники.
В даний час у сейсмічно небезпечних районах створюються пункти спостереження за передвісниками. Їх завдання - попередження та оповіщення населення про насування лихо. До обладнання таких пунктів входять бурові свердловини, на дно яких встановлюють сейсмограф з автоматичною реєстрацією, пристрій для вивчення рівня та хімічного складу грунтових вод, наклономери, вимірювачі напруги електричного і магнітного полів в грунтах і атмосфері. Показання приладів знімаються автоматично 1-2 рази на годину.
Список використаної літератури
1. Горбачов О.М. Загальна геологія: Підручник. - М.: Вища школа, 1981. - 351 с.
2. Друмов А.В., Шебалін Н.В. Землетрус: Де, коли, чому? - Кишинів: Штінца, 1985. - 194 с.
3. Мірошниченко Л.Д. Людина у світі геологічних стихій. - Л.: Недра, 1989. - 192 с.
4. Ніконов А.А. Землетрус: Минуле, сучасність, прогноз. - М.: Знание, 1984. - 192 с.
5. Трухін В.І. Основи екологічної геофізики: Учеб. посібник для ВУЗів. - СПб.: Лань, 2004. - 384 с.
6. Уолтхем Т. Катастрофи: Шалена Земля / Под ред. О.М. Олейникова. - Л.: Недра, 1982. - 223 с.
7. Ейбі Дж. А. Землетруси / Ред. І.С. Комаров. - М.: Надра, 1982. - 192 с.