Природа землетрусів на землі

2.1.Географія поширення й прогнозування землетрусів

Більшість землетрусів зосереджена у двох протяжних, вузьких зонах. Одна з  них обрамляє Тихий океан, а друга  тягнеться від Азорських островів на схід до Південно-Східної Азії. Тихоокеанська  сейсмічна зона проходить уздовж західного узбережжя Південної  Америки. У Центральній Америці  вона розділяється на дві гілки, одна з яких йде вздовж острівної дуги Вест-Індії, а інша продовжується  на північ, розширюючись у межах  США, до західних хребтів Скелястих  гір. Далі ця зона проходить через  Алеутські острови до Камчатки і потім через Японські острови, Філіппіни, Нову Гвінею й острови південно-західної частини Тихого океану до Нової Зеландії й Антарктики..

Друга зона від Азорських островів простягається  на схід через Альпи й Туреччину. На півдні Азії вона розширюється, а  потім звужується й змінює напрямок на меридіональну, проходить через  територію М'янми, острови Суматра  і Ява і з'єднується з циркумтихоокеанською зоною в районі Нової Гвінеї. Виділяється також зона меншого розміру в центральній частині Атлантичного океану, що простягається вздовж Серединно-Атлантичного хребта. Існує ряд районів, де землетруси відбуваються досить часто. До них належать Східна Африка, Індійський океан, у Північній Америці долина р. Св. Лаврентія і північний схід США. Іноді в районах, що прийнято вважати неактивними, відбуваються сильні землетруси, як, наприклад, у Чарльстоні (шт. Південна Кароліна) у 1886 р.

У порівнянні з дрібнофокусними глибокофокусні землетруси мають більш обмежене поширення. Вони не були зареєстровані в межах Тихоокеанської зони від південної Мексики до Алеутських островів, а в Середземноморській зоні — на захід від Карпат. Глибокофокусні землетруси характерні для західної окраїни Тихого океану, Південно-Східної Азії і західного узбережжя Південної Америки. Зона з глибокофокусними вогнищами зазвичай розташовується вздовж зони Дрібнофокусних землетрусів із боку материка;

Для підвищення точності прогнозу землетрусів необхідно  краще уявляти механізми нагромадження  напруження у земній корі, крипу і деформацій на розламах, виявити залежності між тепловим потоком з надр Землі й просторовим розподілом землетрусів, а також встановити закономірності повторюваності землетрусів у залежності від їхньої магнітуди. У багатьох районах земної кулі, де існує ймовірність виникнення сильних землетрусів, ведуться геодинамічні спостереження з метою виявлення провісників землетрусів, серед яких заслуговують на особливу увагу зміни сейсмічної активності, деформації земної кори, аномалії геомагнітних полів і теплового потоку, різкі зміни властивостей гірських порід (електричних, сейсмічних і т. ін.), геохімічні аномалії, порушення водного режиму, атмосферні явища, а також аномальне поводження комах й інших тварин (біологічні провісники).

Такого  роду дослідження проводяться на спеціальних геодинамічних полігонах (наприклад, Паркфіддському в Каліфорнії, Гармському в Таджикистані й ін.). З I960 р. працює безліч сейсмічних станцій, обладнаних високочутливою реєструвальною апаратурою і потужними комп'ютерами, що дозволяють швидко обробляти дані й визначати положення вогнищ землетрусів. Завдання прогнозу землетрусів, що здійснюється на основі спостережень за провісниками (передбачення не тільки місця, але, найголовніше, часу сейсмічної події), далеке від свого вирішення, тому що жоден із провісників не можна вважати надійним. Відомі одиничні випадки винятково вдалого своєчасного прогнозу, наприклад, у 1975 р. в Китаї дуже точно було передбачено землетрус із магнітудою 7,3- У сейсмонебезпечних районах важливу роль відіграє зведення сейсмостійких споруджень. Розподіл території за ступенем потенційної сейсмічної небезпеки входить до завдань сейсмічного районування. Воно ґрунтується на використанні історичних даних (про повторюваність сейсмічних подій, їхню силу) й інструментальних спостережень за землетрусами, геолого-географічного картування й відомостях про рух земної кори. Районування території пов'язане і з проблемою страхування від землетрусів.

     Землетруси захоплюють великі території і характеризуються: руйнуванням будівель і споруд, під уламки яких потрапляють люди; виникненням масових пожеж і виробничих аварій; затопленням населених пунктів і цілих районів; отруєнням газами при вулканічних виверженнях; ураженням людей і руйнуванням будівель уламками вулканічних гірських порід; ураженням людей і виникненням осередків пожеж у населених пунктах від вулканічної лави; провалом населених пунктів при обвальних землетрусах; руйнуванням і змиванням населених пунктів хвилями цунамі; негативною психологічною дією.

За історичний період 3. не раз викликали руйнування і жертви. Напр., у 1290р. в районі затоки Бохайвань (Китай) загинуло бл. 100.000 чол., у 1556 р. в провінції Шаньсі - 830.000 чол., у 1737р. у Калькутті (Індія) - 300.000, у 1908 р. в Мессіні (Італія) -120.000, у 1923 р. в Токіо - 143.000, у 1976 р. в Тяньшані (Китай) - бл. 240.000 чол., в 1999 р. в Туреччині - бл. 40.000 чол., в 2001 р. в Індії – бл. 30 000 чол.

На території земної кулі епіцентри  землетрусів розташовані нерівномірно; в деяких місцях землетруси відбуваються часто і досягають великої сили; такі зони називають сейсмічними.

Зони найінтенсивнішого прояву землетрусів утворюють два сейсмічні пояси — Середземноморський (широтний) і Тихоокеанський (меридіональний). Перший з них простягається від Гібралтару на схід через Піренеї, Апенніни, Балкани, Карпати, Крим, Кавказ, Малу Азію, Копетдаг, Гіндукуш, Гімалаї до островів Індонезії. Другий охоплює гірські споруди, які оточують Тихий океан, а також острівні дуги Тихого океану та Індонезії. Крім названих двох основних поясів, землетруси проявляються в Тянь-Шані, гірських спорудах Прибайкалля, Монголії, Китаю, великих озер у Африці та в інших місцях.

На території України  сейсмічно найактивнішими регіонами є Карпати і Крим.

У Карпатському регіоні переважна  більшість осередків землетрусів  зосереджена в Закарпатському внутрішньому прогині. Інтенсивність місцевих землетрусів  тут досягає 9 балів (за 12-бальноіо шкалою). Епізодично землетруси відбуваються й  у інших частинах Карпатського регіону. Кілька епіцентрів місцевих землетрусів  інтенсивністю 5...6 балів зафіксовано  у південно-західній частині Східноєвропейської платформи, яка прилягає до Передкарпатсь-кого прогину (в районі м. Заліщиків на Дністрі, м. Сторо-жинця на Буковині та м. Великі Мости у верхів'ях Бугу). Землетруси пов'язані з активними розломами земної кори.

За межами України у вигині Карпатської  дуги, на стику Східних і Південних  Карпат (гори Вранча) розташований один з найбільших сейсмічних вузлів Європи. Тут зосереджено осередки багатьох землетрусів, у тому числі осередки завглибшки 100. ..150 км. Інтенсивність таких глибокофокус-них землетрусів в епіцентральній зоні порівняно невелика (9 балів), але поштовхи, шо зароджуються в горах Вранча, поширюються дуже далеко, наприклад, досягаючи Москви, вони ще мають силу 4 бали (землетрус 10 листопада 1940 р.).

У Кримському регіоні більша частина  епіцентрів землетрусів зосереджена у Чорному морі вздовж південного берега півострова. Поштовхи землетрусів на півострові досягають сили 5...7 балів (наприклад, землетрус 11 вересня 1927 р.).

До асейсмічних зон належать обширні рівнини материків, яким відповідають давні платформи (Східно-Євро-пейська. Сибірська, Канадська, Бразильська, Африканська, Австралійська), внутрішні частини океанських плит та молоді платформи.

У географічному поширенні  землетрусів спостерігається певна закономірність — усі вони пов'язані з зонами високої сучасної тектонічної активності, тобто з молодими гірськими спорудами, в яких проявляються інтенсивні сучасні диференційовані тектонічні рухи. В цих регіонах безперервно нагромаджуються тектонічні напруження, які періодично розряджаються у вигляді землетрусів.

Для того шоб дати уявлення про можливе місце прояву і силу землетрусів, які можуть виникнути на певній території, здійснюють сейсмічне районування. Воно має велике значення, бо вказує, де можна розпочинати велике будівництво і яких заходів треба вжити, щоб запобігти руйнуванню землетрусами.

2.2.Зона Вранча і її вплив на Україну

Унікальна на Європейському континенті сейсмоактивна зона Вранча, розташована на ділянці стикування Південних (Румунія) та Східних (Українських) Карпат. В її межах осередки землетрусів розташовані в консолідованій корі, а також у верхній мантії на глибинах 80-160 км. Найбільшу небезпеку становлять такі, що виникають на великих глибинах. Вони спричиняють струси ґрунтів до 8-9 балів в епіцентрі в Румунії, Болгарії, Молдові. Глибокофокусність землетрусів зони Вранча обумовлює їх слабке затухання з відстанню, тому що більша частина України перебуває в 4-6-бальній ділянці впливу цієї зони. У ХХ ст. в зоні Вранча сталося 30 землетрусів з магнітудою 6,5 балів. Катастрофічні землетруси у 1940 та 1977 роках мали магнітуду 7. Південно-західна частина України, що підпадає під безпосередній вплив зони Вранча, потенційно може бути віднесена до 8-бальної зони. Потенційно сейсмічно небезпечною територією можна вважати також Буковину, де в 1950-1976 рр. зафіксовано 4 землетруси інтенсивністю 5-6 балів.

Сейсмічна небезпека Одеської області зумовлена осередками землетрусів у масиві гір Вранча та Східних Карпат у Румунії. Починаючи з 1107 року до сьогодні там мали місце 90 землетрусів з інтенсивністю 7-8 балів. Карпатські землетруси поширюються на значну територію. У 1940 році коливання відчувалися на площі 2 млн. км. Кримсько-Чорноморська сейсмоактивна зона огинає з півдня Кримський півострів. Вогнища сильних корових землетрусів тут виникають на глибинах 20-40 км та 10-12 км на відстані 25-40 км від узбережжя з інтенсивністю 8-9 балів. Південне узбережжя Криму належить до регіонів дуже сейсмонебезпечних. За останні два століття тут зареєстровано майже 200 землетрусів від 4 до 7 балів. Південно-Азовська сейсмоактивна зона виділена зовсім недавно. У 1987 році було зафіксовано кілька землетрусів інтенсивністю 5-6 балів. Крім того, за палеосейсмотектонічними та археологічними даними встановлено сліди давніх землетрусів інтенсивністю до 9 балів з періодичністю близько одного разу на 1000 років. У платформній частині України виділено ряд потенційно сейсмотектонічних зон з інтенсивністю 4-5,5 балів. На території Кримського півострова зафіксовано понад 30 землетрусів. Так, катастрофічний землетрус 1927 року мав інтенсивність 8 балів. За інженерно-сейсмічними оцінками, приріст сейсмічності на півдні України перевищує 1,5 бала, і у зв'язку з цим було визначено, що в окремих районах 30-50% забудови не відповідає сучасному рівню сейсмічного та інженерного ризику.

2.3.Катастрофічні наслідки землетрусів

Сильні  землетруси мають катастрофічний характер, поступаючись за числом жертв тільки тайфунам і значно (у десятки разів) випереджаючи виверження вулканів. Матеріальний збиток одного руйнівного землетрусу може складати сотні мільйонів доларів. Кількість слабких землетрусів  набагато більша, ніж сильних. Так, із сотні тисяч землетрусів, які  щорічно відбуваються на Землі, тільки одиниці належать до катастрофічних. Вони вивільняють близько 10²⁰ Дж потенційної сейсмічної енергії, що складає всього 0,01 % теплової енергії Землі, випромінюваної у космічний простір. Сильні землетруси залишають безліч слідів, особливо в районі епіцентру: найбільш поширеними є зсуви й осипання пухкого грунту й тріщини на земній поверхні. Характер таких порушень значною мірою визначається геологічною будовою місцевості. У пухкому та насиченому водою грунті на крутих схилах часто відбуваються зсуви й обвали, а могутня товща водонасиченого алювію в долинах деформується легше, ніж тверді породи. На поверхні алювію утворюються просадні улоговини, що заповнюються водою. І навіть не дуже сильні землетруси позначаються на рельєфі місцевості.

Зсуви уздовж розламів або виникнення поверхневих  розривів можуть змінити планове  й висотне положення окремих  точок земної поверхні вздовж лінії  розламу, як це відбулося під час  землетрусу 1906 р. у Сан-Франциско. При землетрусі в жовтні 1915 р. у долині Плезант у Неваді на розламі утворився уступ завдовжки 35 км і заввишки до 4,5 м. При землетрусі в травні 1940 р. у долині Імперіал у Каліфорнії переміщення відбулися на 55-кілометровій ділянці розламу, причому спостерігалися горизонтальні зсуви до 4,5 м. У результаті Ассамського землетрусу (Індія) у червні 1897 р. в епіцентральній області висота місцевості змінилася не менше ніж на 3 м. Значні поверхневі деформації простежуються не тільки поблизу розламів і призводять до зміни напрямку річкового стоку, затоплення або розривів водотоків, порушення режиму джерел води, при чому деякі з них тимчасово або назавжди перестають функціонувати, але одночасно можуть з'явитися нові. Колодязі й свердловини запливають брудом, а рівень води в них відчутно змінюється.

При сильних  землетрусах вода, рідкий бруд або  пісок можуть фонтанами викидатися з грунту. При зсуві вздовж розламів відбуваються ушкодження автомобільних шляхів і залізниць, будинків, мостів й інших інженерних споруджень. Однак якісно побудовані будинки рідко руйнуються повністю. Зазвичай ступінь руйнувань знаходиться в прямій залежності від типу спорудження і геологічної будови місцевості. При землетрусах помірної сили можуть відбуватися часткові ушкодження будинків, а якщо вони невдало спроектовані або неякісно побудовані, то можливим є їхнє повне руйнування. При дуже сильних поштовхах можуть обвалитися й сильно постраждати спорудження, побудовані без врахування сейсмічної небезпеки. Зазвичай не руйнуються одно- і двоповерхові будівлі, якщо в них не дуже важкі.дахи, Однак буває, що вони зміщаються з фундаментів і часто в них розтріскується й відвалюється штукатурка. Диференційовані рухи можуть призводити до того, що мости зрушуються зі своїх опор, а інженерні комунікації і водопровідні труби розриваються. При інтенсивних коливаннях прокладені в грунті труби можуть «складатися», всовуючись одна в одну, або вигинатися, виходячи на поверхню, а залізничні рейки деформуватися. У сейсмонебезпечних районах споруди повинні проектуватися й будуватися з дотриманням будівельних норм, прийнятих для цього району відповідно до карти сейсмічного районування.

У густонаселених районах чи не більшого збитку, ніж  самі землетруси, завдають пожежі, що виникають  у результаті розриву газопроводів і ліній електропередач, перекидання  печей, плит і різних нагрівальних приладів. Боротьба з пожежами ускладнюється  через те, що водопровід виявляється  ушкодженим, а вулиці непроїзними  внаслідок утворених завалів. Іноді  підземні поштовхи супроводжуються  добре помітним низьким гулом, коли частота сейсмічних коливань лежить у діапазоні, що сприймається людським вухом, іноді такі звуки чуються  і при відсутності поштовхів. У деяких районах вони являють  собою досить звичайне явище, хоча відчутні землетруси відбуваються дуже рідко.

Є також  численні повідомлення про виникнення світіння під час сильних землетрусів. Загальноприйнятого пояснення таких  явищ поки немає. Цунамі (великі хвилі  на морі) виникають при швидких  вертикальних деформаціях морського  дна під час підводних землетрусів. Цунамі поширюються в океанах  у межах глибоководних зон  океанів зі швидкістю 400—800 км/год і можуть викликати руйнування на берегах, віддалених на тисячі кілометрів від епіцентру. Біля прилеглих до епіцентру берегів ці хвилі іноді сягають заввишки 30 м. Цунамі найчастіше спустошують узбережжя Тихого океану, як це відбулося в 1933 р. у Японії й у 1952 р. на Камчатці.