Механизм происхождения землетрясений
На поверхности Земли и в прилегающих к ней слоях атмосферы идет развитие множества сложнейших физических, физико-химических, биохимических процессов, сопровождающихся обменом и взаимной трансформацией различных видов энергии. Источником энергии являются процессы реорганизации вещества, происходящее внутри Земли, физические и химические взаимодействия ее внешних оболочек и физических полей, а также гелиофизические воздействия. Эти процессы лежат в основе эволюции Земли и её природной обстановки, являясь источником постоянных преобразований облика нашей планеты – её геодинамики.
Геодинамические и гелиофизические преобразования являются источником различных геологических и атмосферных процессов и явлений, широко развитых на земле и в прилегающих к её поверхности слоях атмосферы, создающих природную опасность для человека и окружающей среды. Наибольшее распространение имеют различные тектонические или геофизические явления: землетрясения, извержения вулканов и горные удары
Самыми опасными, труднопредсказуемыми, неуправляемыми стихийными бедствиями являются землетрясения.
Под землетрясением понимают подземные толчки и колебания земной поверхности в результате разрывов и смещений в земной коре или в верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих волновых колебаний.
Землетрясение относится к внезапно возникающему и быстро распространяющемуся стихийному бедствию. За это время невозможно провести подготовительные и эвакуационные мероприятия, поэтому последствия землетрясений связаны с огромными экономическими потерями и многочисленными человеческими жертвами. Число пострадавших зависит от силы и места землетрясения, плотности населения, высотности и сейсмостойкости строений, времени суток, возможности возникновения вторичных поражающих факторов, уровня подготовки населения и специальных поисково-спасательных формирований (ПСФ).
Под действием глубинных тектонических сил возникают напряжения, слои земных пород деформируются, сжимаются в складки и с наступлением критических перегрузок смещаются и рвутся, образуя разломы земной коры. Разрыв совершается мгновенным толчком или серией толчков, имеющих характер удара. При землетрясении происходит разрядка энергии, накопившейся в недрах. Энергия, выделившаяся на глубине, передается посредством упругих волн в толще земной коры и достигает поверхности Земли, где и происходят разрушения.
В мифологии разных народов наблюдается интересное сходство в причинах землетрясений. Это будто бы движение некоего реального или мифического животного, гигантского, скрытого где- то в глубинах земли. У древних индусов это слон, у народов Суматры - огромный вол, древние японцы вину за землетрясения возлагали на гигантского сома.
Научная геология (а ее становление относится к 18 веку) пришла к выводу о том, что сотрясаются главным образом молодые участки земной коры. Во второй половине 19 века появилась общая теория, согласно которой земная кора была подразделена на древние, стабильные, щиты и молодые, подвижные горные системы. И действительно, молодые горные системы Альпы, Пиренеи, Карпаты, Гималаи, Анды подвержены сильным землетрясениям, в то же время на Урале (старые горы) землетрясения отсутствуют.
Очаг или гипоцентр землетрясения - это место в земных недрах, где землетрясение зарождается. Эпицентр - место на поверхности земли, которое расположено наиболее близко к очагу. Землетрясения на земле распределяются неравномерно. Они сосредоточены в отдельных узких зонах. Некоторые эпицентры приурочены к материкам, другие к их окраинам, третьи к дну океанов. Новые данные об эволюции земной коры подтвердили, что упомянутые сейсмические зоны являются границами литосферных плит.
Литосфера - это твердая часть земной оболочки, простирающаяся до глубины 100-150 км. Она включает земную кору (мощность которой достигает 15-60 км) и часть верхней мантии, которая кору подстилает. Она разделена на плиты. Одни из них - велики (например, Тихоокеанская, Североамериканская и Евразийская), другие - меньше (Аравийская, Индийская плиты). Плиты перемещаются по пластичной подстилающей прослойке, именуемой астеносферой.
Немецкий геофизик Альфред Вегенер на пороге 20 века сделал выдающееся открытие:
восточные берега Южной Америки и Западные берега Африки можно совместить так же точно, как соответствующие части детской разрезанной картинки-головоломки. Отчего это? - задался вопросом Вегенер, - И отчего берега обоих континентов, разделенных тысячами километров, имеют сходное геологическое строение и похожие формы жизни? Ответом явилась теория "перемещения континентов", изложенная в книге "Возникновение океанов и континентов", изданной в 1912 г. Вегенер утверждал, что гранитные материки и базальтовое дно океанов не образуют сплошного покрова, а как бы плавают, подобно плотам, на вязкой расплавленной породе, приводимые в движение силой, связанной с вращением Земли. Это противоречило тогдашним официальным воззрениям.
Поверхность Земли, как тогда считалось, может быть только твердью, неизменной оболочкой над жидкой земной магмой. Когда эта оболочка остыла, она сморщилась, как засохшее яблоко, при этом возникли горы и долины. С тех пор земная кора больше не подвергалась изменениям.
Теория Вегенера, явившая поначалу сенсацией, вскоре вызвала ожесточенную критику, а потом сочувствующую и даже ироничную улыбку. На 40 лет теория Вегенера предалась забвению.
Сегодня мы знаем, что Вегенер был прав. Геологические исследования с помощью современных приборов доказали, что земная кора состоит примерно из 19 (7 малых и 12 больших) плит или платформ, постоянно изменяющих свое местонахождение на планете. Это странствующие тектонические плиты земной коры имеют толщину от 60 до 100 км и как льдины, то опускаясь, то поднимаясь, плавают на поверхности вязкой магмы. Те места, где они соприкасаются между собой (разломы, швы), и являются главными причинами землетрясений: тут земная твердь почти никогда не сохраняет спокойствие.
Однако края тектонических плит не гладко отшлифованы. На них достаточно шероховатостей и царапин, есть острые грани и трещины, ребра и исполинские выступы, которые цепляются друг другом, как зубцы застежки - молнии. Когда плиты сдвигаются, то края их остаются на месте, потому что не могут изменить свое положение.
Со временем это приводит к огромным напряжениям в земной коре. В какой-то момент края не могут противостоять растущему напору: выступающие, намертво сцепившиеся участки обламываются и как бы догоняют свою плиту.
Существуют 3 вида взаимодействия литосферных плит: они либо раздвигаются, либо сталкиваются, одна надвигается на другую или одна двигается вдоль другой. Движение это не постоянно, а прерывисто, то есть происходит эпизодически из-за их взаимного трения. Каждая внезапная подвижка, каждый рывок может ознаменоваться землетрясением.
Это природное явление, не всегда поддающееся предсказаниям, наносит огромный ущерб. В мире ежегодно регистрируется 15000 землетрясений, из которых 300 обладают разрушительной силой.
Ежегодно наша планета сотрясает более миллиона раз. 99,5% этих землетрясений - легкие, их сила не превышает по шкале Рихтера 2.5 балла.
Итак, землетрясения - это сильные колебания земной коры, вызываемые тектоническими и вулканическими причинами и приводящие к разрушению зданий, сооружений, пожарам и человеческим жертвам.
История знает массу землетрясений с гибелью большого количества людей:
1920 год - в Китае погибло 180 тысяч человек.
1923 год - в Японии (Токио) погибло более 100 тысяч человек.
1960 год - в Марокко погибло более 12 тысяч человек.
1978 год в Ашхабаде - разрушено более половины города, пострадало более 500 тысяч человек.
1968 год - в восточном Иране погибло 12 тысяч человек.
1970 год - в Перу пострадало более 66 тысяч человек.
1976 год - в Китае - 665 тысяч человек.
1978 год - в Ираке погибло 15 тысяч человек.
1985 год - в Мексике - около 5 тысяч человек.
1988 год в Армении пострадало более 25 тысяч, разрушено 1,5 тыс. деревень, значительно пострадали 12 городов, 2 из которых полностью разрушены (Спитак, Ленинакан).
В 1990 году на севере Ирана в результате землетрясения погибло свыше 50 тысяч человек и около 1 млн. человек ранены и остались без крова.
Известны два главных сейсмических пояса: Среднеземноморско-Азиатский, охватывающий Португалию, Италию, Грецию, Турцию, Иран, Сев. Индию и далее до Малайского архипелага и Тихоокеанский, включающий Японию, Китай, Дальний Восток, Камчатку, Сахалин, Курильскую гряду. На территории России примерно 28% районов сейсмоопасны. Районы возможных 9-балльных землетрясений находятся в Прибайкалье, на Камчатке и Курильских островах, 8-балльных — в Южной Сибири и на Северном Кавказе.