Батыр Каррыев - Катастрофы в природе: землетрясения

• Название: Катастрофы в природе: землетрясения
• Автор: Батыр Каррыев
• Жанр: Прочая научная литература

Книга о землетрясениях и связанных с ними явлениях природы. Рассказывается о том, почему происходят землетрясения. Приводятся малоизвестные сведения о сейсмических катастрофах прошлого и настоящего. О достижениях сейсмологии и о той роли, которую землетрясения играли и играют в истории человечества.

---

С развитием горной науки стала понятна природа горных ударов. Выемка пород и создание свободного объема в пласте вызывают изменение структуры внутренних напряжений и перераспределение нагрузки. Её частично компенсирует специальный крепеж в шахтах. Не всегда удается добиться полной безопасности проходки с равномерным перераспределением на крепёж возникающей нагрузки. В такой ситуации происходят выбросы породы и обвалы шахт.

Горные удары возбуждают сейсмические колебания распространяющиеся на десятки и сотни километров от их источника. Но в отличие от вулканических и тектонических землетрясений их силы обычно недостаточно для нанесения существенного вреда на поверхности.

В попытке предугадать горные удары шахтеры заметили, что перед ними слышаться посторонние звуки – треск, хлопки и резкие удары. Не один раз это явление помогало им сохранить жизни. Нарастание акустических и сейсмических импульсов происходит при образовании в горной породе трещин, снижающих прочность проходки.

В 1951 году советский геофизик С.А.Назарный начал исследовать звуковые предвестники выброса с использованием акустических приборов – геофонов. Год спустя ему удалось записать сигналы перед выбросом угля и газа на шахте «Красный Профинтерн». Тогда почти двести тонн угля было выброшено в штрек, но уцелевший геофон смог записать все фазы этого явления.

В 60-х годах прошлого столетия только на Донбассе почти каждом втором угольном пласте происходило по одному – двум внезапных выбросов породы. Они возникают на шахтах в Германии, Англии, Китая, Польши, России, ЮАР, Японии и других стран.

На юго-востоке Австралии интенсивная угледобыча инициирует техногенные землетрясения. В 1989 году в центре Ньюкасла произошел толчок на глубине пяти километров. Погибло 12 человек, а двести получили ранения. Особенностью землетрясения было почти полное отсутствие повторных толчков, что не типично для тектонических землетрясений. Спустя несколько лет в Ньюкасле произошло новое землетрясение с М = 4 по шкале Рихтера.

Проблема борьбы с горными ударами остается актуальной для рудных и угольных регионов мира. Каждый год масс-медиа сообщают о внезапных авариях и гибели шахтеров.

Слабые землетрясения

Энергии слабых землетрясений недостаточно для возбуждения опасных сейсмических колебаний на земной поверхности, но они способны вызывать панику и беспокойство у людей. А там где есть неустойчивые горные склоны спровоцировать обвалы, снежные лавины, оползни и сели.

В зимний вечер 18 февраля 1911 года ничто не предвещало трагедии в Горном Бадахшане. В 23 часа 15 минут земля содрогнулась, и громадная масса горной породы обрушилась с правого склона долины реки Мургаб на небольшой таджикский кишлак Усой. Поднявшиеся клубы пыли несколько дней висели в долине густой пеленой. Когда они рассеялись, стало видно, что на месте погребенного с 57 жителями кишлака возникла гигантская каменная плотина перегородившая долину реки.

Ширина завала составила 3150 метров, высота около 750 метров, а длина 3750 метров. Сила удара была такова, что на озере Каракуль расположенном в 120 километрах от обвала был разбит и выброшен на восточный берег ледяной покров. В долине речки Шадаудара образовалось небольшое озеро Шадаукуль. Завал назван по имени погребенного кишлака Усойским. Спаслись только жители расположенного от него в 20 километрах кишлака Сарез успевшие выбежать из своих домов.

В сентябре 1911 года накапливавшиеся воды реки Мургаб затопили кишлак Срез и образовалось Сарезское озеро. Оно содержит 17 миллионов кубических метров воды и расположено на высоте около 3000 метров над уровнем моря. Озеро называют спящим драконом Центральной Азии из-за возможного прорыва водоёма при очередном землетрясении. Тогда будет затоплена часть территории Таджикистана, Узбекистана, Кыргызстана, Афганистана и Туркменистана.

В 1956 году в каньоне реки Ниагара слабое землетрясение вызвало растрескивание массива горных пород рядом с электростанцией Шуллкопф. Произошел резкий приток грунтовых вод нарушивших равновесие пород на горном склоне. На станцию обрушилось около 50 тысяч тонн скальных пород.

В 1958 году прорыв защитной дамбы вызвал выброс шести тысяч кубометров радиоактивного материала на 25-километровом участке узбекской реки Майли-Сай. Там же в 1992—1996 годах вызванные землетрясениями оползни привели к размыву и частичному разрушению хранилищ и выбросу токсичных материалов.

В апреле 1973 года цуг слабых землетрясений в Узбекистане вызвал Атчинский оползень. Природное и без того неустойчивое равновесие склона Кураминского хребта под воздействием многократно повторяющихся сейсмических толчков было нарушено и 700 миллионов кубических метров породы начали движение вниз. Оползень охватил площадь в восемь квадратных километров, а в месте отрыва возникли прямолинейные трещины глубиной более трёх метров, шириной более одного метра и протяженностью до 1700 метров. На территории шахтерского городка Тешикташ возникли валы и бугры высотой до полутора метров, вершины которых были рассечены трещинами протяженностью до 270 метров.

Землетрясения в Южной Калифорнии. Жёлтые пятна – эпицентры 23 тысяч слабых землетрясений зарегистрированных за 16 лет. Голубые линии это тектонические разломы, а красные – скрытые разломы в складках (Стейн, Йетс, 1989).

В 1983 году очаг землетрясения в Западном Туркменистане с М = 5,7 был расположен на глубине пяти километров. На поверхности образовались система разрывов протяженностью 27 километров. Основной разрыв пересек территорию поселка Кум-Даг и разорвал фундаменты, цоколь и стены домов. В его зоне металлические трубы газовых и водопроводных коммуникаций изогнулись, а местами разорвались.

Слабые землетрясения опасны тем, что возникают на малоизученных в сейсмическом отношении территориях. Для сильных землетрясений можно найти те или иные признаки их возникновения, но по слабым данных очень мало. Это вызывает тревогу, поскольку происходит интенсивное освоение залёжных территорий, на них размещают предприятия с опасным циклом производства.

Это касается объектов ядерной энергетики построенных в то время, когда представление о землетрясениях значительно отличались от современных. Они могут находиться в зонах подверженных «скрытым» землетрясениям. Подобные землетрясения уже происходили в Южной Калифорнии вблизи от могильников токсичных отходов промышленности.

Микроземлетрясения

Эти землетрясения неопасны и обнаруживаются только приборами. В отличие от сильных они происходят практически повсеместно. Здесь вопрос только в том насколько чувствительны сейсмоприёмники для их обнаружения. В зонах с активной тектоникой микроземлетрясений происходит намного больше, чем на асейсмичных территориях.

Микроземлетрясения вызываются силами способными оказывать влияние на структуру напряжений в горной породе. Например, ученые Университета Колумбии исследовали активный донный вулкан Axial на хребте Juan Fuca. Он расположен недалеко от побережья Вашингтона и Штата Орегон в Тихом океане. Было обнаружено, что между числом микроземлетрясений и приливами существует причинно-следственная связь. За период почти в десять лет они чаще всего происходили во время приливно-отливных изменений уровня воды.

Наблюдая за микроземлетрясениями можно выявить скрытую угрозу – «живой» тектонический разлом опасный возникновением сильного землетрясения. Зона разлома Сан-Андреас в США относится к таковым. Южнее Сан-Франциско на профиле длиной почти сто километров регистрируется огромное количество микротолчков. Хотя в последнее время здесь не происходили сильные землетрясения, но микросейсмичность является подтверждением потенциальной сейсмической опасности региона.

Японская сеть сейсмических станций гидрометеорологического агентства и университетов страны ежегодно регистрирует десятки тысяч микроземлетрясений. Было замечено, что их активность выше там, где происходили или происходят сильные землетрясения. Только в зоне активного разлома Неодани с 1963 года по 1972 годы было зарегистрировано более двадцати тысяч микроземлетрясений.

Изучение микроземлетрясений помогает разобраться в причинах возникновения более сильных. Иногда данные о микросейсмичности позволяют предугадать время возникновения сильных землетрясений.

В 1977 году в районе разлома Ямасаки в Японии по поведению слабых землетрясений сейсмологами было предсказано возникновение сильного землетрясения. При оценке сейсмической опасности в зоне будущего строительства крупного водохранилища на реке Герируд в пограничной области Ирана и Туркменистана в середине 90-х годов прошлого века автору благодаря высокочувствительным цифровым станциям удалось получить записи микроземлетрясений в зонах тектонических разрывов. Это само по себе оказалось очень важным, поскольку сведений о сейсмической активности этой территории не имелось.