Батыр Каррыев - Вот пришло землетрясение. Факты, причины, гипотезы и последствия

• Название: Вот пришло землетрясение. Факты, причины, гипотезы и последствия
• Автор: Батыр Каррыев
• Жанр: История

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.

---

Геологическая эволюция Земли с Докембрия и образование суперконтинента Панагея Ультима через 250 миллионов лет.

После резкого движения на север в эпоху каменноугольного периода около 360 миллионов лет назад Гондвана соединилась с североамериканско-скандинавским материком, образовав гигантский протоконтинент Пангея. Примерно 180 миллионов лет назад в юрский период он раскололся на Гондвану и северный континент Лавразию.

Ещё 30 миллионов лет спустя Гондвана начала распадаться и образовались современные континенты – Евразия, Южная и Северная Америки, Африка, Австралия и Антарктида. В результате давления Африки на Европу возникли Альпы, а столкновение Индии и Азии создало Гималаи. Суперконтиненты существовали и в более отдаленные времена – например, суперконтинент Родиния распался 750 миллионов лет назад.

В будущем континенты соберутся в суперконтинент с названием Последняя Пангея или Пангея Ультима. Пангея Ультима будет на 90% покрыта пустынями, а на северо-западе и юго-востоке суперконтинента расположатся большие горные цепи. С этой теорией пересекается теория об Амазии – будущем континенте из Евразии и Северной Америки, который станет ядром будущего суперконтинента.

Из-за тектонического процесса в недрах Земли непрерывно накапливаются механические напряжения. В момент превышения ими прочности горных пород происходят быстрые подвижки вещества вызывающие на поверхности земли землетрясения. К примеру, до появления теории тектоники плит учёные не подозревали, что разлом Сан-Андреас в США это граница между двумя тектоническими плитами – Тихоокеанской и Североамериканской, двигающихся в противоположных направлениях.

На Земле существуют и другие тектонические границы. Происходящие в них процессы накопления и сброса напряжений обуславливают их сейсмическую активность. Отсюда стала ясна и закономерность, отмеченная ещё Маллетом – землетрясения группируются в определённых зонах т.н. поясах которые соответствуют границам крупных тектонических плит.

Схема образования стратовулкана в зоне субдукции. Красные точки это очаги землетрясений возникающих по фронту погружающейся под континентальную окраину литосферной плиты. Там, где глубокие землетрясения случаются достаточно часто, они «вырисовывают» условную наклонную плоскость. Она начинается вблизи от земной поверхности и уходит в недра до глубин в 700 километров.

Смещение массивов вещества в земных недрах при сильных землетрясениях составляет всего несколько сантиметров. Однако при резком перемещении миллиардов тонн породы даже на такое небольшое расстояние выделяется огромная энергия. Часть её идет на генерацию упругих волн вызывающих на поверхности сейсмические колебания и удары, другая на различные физико-химические процессы.

Вблизи от места подвижки – очага землетрясения сейсмические волны наиболее интенсивны и дневная поверхность сильно деформируется, а если на ней расположены непрочные сооружения, то они могут быть повреждены или разрушены.

Точку, в которой начинается подвижка в земных недрах, принято называть фокусом или гипоцентром землетрясения. Её проекция на земную поверхность именуется эпицентром, а кратчайшее расстояние между гипоцентром и дневной поверхностью принимается за глубину положения очага землетрясения. Область проявления наиболее сильных колебаний называется эпицентральной. Её размеры зависят от глубины очага и мощности землетрясения (сброшенной энергии), которую чаще всего определяют по шкале Рихтера.

Землетрясения отличаются между собой по объёму вовлечённых в движение массивов породы, глубине очага и местонахождению. Чтобы отличать их друг от друга используются различные косвенные способы определения их энергии.

Это понятно, ведь непосредственно измерить выделившуюся при землетрясении энергию вряд ли когда-нибудь удастся. Поэтому используются оценки полученные по характеристикам записанных от них сейсмических колебаний. После начала подземных ядерных испытаний эти оценки были значительно уточнены поскольку стало возможным соотнести точно известную мощность заряда с вызываемым им сейсмическим эффектом.

Широко распространена шкала магнитуд по Рихтеру. Она основана на измерении энергии излученных очагом землетрясения сейсмических волн в зависимости от расстояния до него. По шкале Рихтера землетрясения могут иметь магнитуды от 1 до 9.

Основные характеристики землетрясения – гипоцентр, эпицентр и очаг, разным цветом на земной поверхности выделены области равной интенсивности – сотрясений вызванных смещением по тектоническому разлому.

В 1935 году американский учёный Чарльз Рихтер для сравнения землетрясений по их энергии предложил безразмерную логарифмическую шкалу известную как «Шкала Рихтера». За нулевую точку отсчета в ней принята энергия, необходимая для подъема груза весом десять тонн на высоту в один метр (10000 кг/м). Стандартное землетрясение, соответствующее нулевой магнитуде по формуле Рихтера, это землетрясение, при котором максимальная амплитуда записи на сейсмографе Вуда-Андерсона равна 1 мкм на расстоянии ста километров от эпицентра.

Число в шкале Рихтера принято писать арабскими цифрами от 1 до 9. Оно называется магнитудой «М» от английского слова «Magnitude» произошедшего от латинского «magnitudo» т.е. величина. Таким образом, магнитуда косвенно характеризует величину выделяемой очагом землетрясения энергии и не зависит от глубины положения его очага и расстояния до сейсмической станции.

Во время землетрясений выделяется колоссальная энергия. Например, энергия землетрясения в Перу 1970 года была равна всему потреблению электроэнергии в США за сутки. Землетрясение с М=5 излучает 1019 эрг, с М=7 – 1022 эрг, а гипотетическое с М=9 уже 1025 эрг. Иными словами, сейсмическая энергия землетрясения с М=7 в тысячу раз больше, чем у землетрясения с М=5, а с М=9 уже в миллионы.

Магнитуда Токийского землетрясения 1923 года по шкале Рихтера была 8.3, Ашхабадского 1948 года – 7.3, Чилийского 1960 года 8.5, Ташкентского 1966 года – 5.6, Спитакского 1978 года – 7.0, землетрясения в Грузии 1991 года – 7.2.

Поскольку энергия и глубина очагов этих землетрясений различались, то и вызванные ими на поверхности сотрясения были разной силы (интенсивности). Их очаги располагались на разной глубине от земной поверхности и на разном удалении от крупных населённых пунктов соответственно их разрушающий – поражающий эффект для них был различен.

Оценка силы колебаний – интенсивности сотрясений на земной поверхности производится отличными от измерения энергии землетрясения способами с использованием т.н. макросейсмических шкал. До появления инструментов для записи сейсмических колебаний их использовали для оценки силы землетрясения в баллах. Они применяются и сейчас в целях определения необходимой сейсмостойкости инженерных сооружений. Правда, в расчетах уже используются не баллы, а ожидаемые или проявившиеся на земной поверхности ускорения.

В России применяется 12-ти балльная макросейсмическая шкала МSK-64 (см. Приложение). По ней сотрясения поверхности называют неощутимыми при интенсивности до III баллов, ощутимыми, если они превышают III балла, сильными до VII баллов, разрушительными при VII – VIII баллах и катастрофическими начиная с IX и выше.

В странах Европы используется созданная в 1902 году шкала Меркалли-Канкани (ММ). В США модифицированный Вудом и Ньюмэном в 1931 году вариант шкалы ММ. В странах Латинской Америки разработанная в 1883 году десятибалльная шкала Росси-Фореля (РФ). В Японии используется собственная семибалльная шкала интенсивностей «JMA Seismic Intensity».

Чтобы отличать шкалы оценки энергии (мощности) землетрясений от шкал измерения интенсивности их проявления на земной поверхности используются различное их цифровое обозначение. Так безразмерная величина магнитуды записывается арабскими цифрами – 1, 2, 3 и т.д., а интенсивность римскими – I, II, III и т. д. в баллах.

Эту разницу не всегда осознают масс-медиа, ошибочно сообщая о землетрясениях «силой 9 и более баллов по шкале Рихтера». Тогда как по этой шкале измеряют величину (энергию) землетрясения, а его максимально возможная величина не может превышать 9 по шкале Рихтера, а слово «баллы» не употребляется. Магнитуда это безразмерный параметр. Увеличение магнитуды землетрясения на единицу соответствует росту его энергии примерно в 32 раза, тогда как амплитуда колебаний земной поверхности с увеличением на единицу в десять раз.

Все шкалы интенсивностей изначально основывались на силе воздействия сейсмических колебаний на легко различимые объекты – здания, грунт, людей и т. д. Во времена, когда они создавались, инструментов для регистрации сейсмических колебаний ещё не было. Поэтому в силу национальной специфики они разные в каждой стране. Например, в Австралии одну из степеней сотрясений сравнивают с тем «как лошадь трётся о столб», в Европе схожий сейсмический эффект описывается «когда начинают звонить колокола», а в Японии сотрясение той же интенсивности сравнивают с «опрокинутым каменным фонариком».