К стихийным бедствиям, связанным с геологическими природными явлениями, относятся землетрясения, извержения вулканов, оползни, сели, снежные лавины, обвалы, осадки земной поверхности в результате карстовых явлений.
Землетрясения
Вероятность того, что каждому человеку когда-нибудь придется испытать на себе землетрясение, довольно велика. Со многими людьми это случается несколько раз в течение их жизни, и «встреча» с землетрясением оказывается достаточно серьезной. В среднем на Земле один человек из 8000 погибает при землетрясении, и в десять раз больше людей за свою жизнь так или иначе страдают от землетрясений. Практически все обитаемые материки на Земле подвержены землетрясениям.
Статистика ЧС последних лет в Российской Федерации показывает, что доля землетрясений в ЧС составляет 8%. Территория России, подверженная землетрясениям с интенсивностью более 7 баллов, составляет 20%, около 6% территории занимают особенно опасные 8—9-балльные зоны (Камчатка, Сахалин, Северный Кавказ, Прибайкалье и Якутия). Землетрясения, являются самыми разрушительными стихийными бедствиями, занимающими одно из первых мест среди других бедствий по числу погибших людей, объему и тяжести разрушений, а также по величине материального ущерба.
Земля не статична: она развивается, непрерывно изменяя свою поверхность. Если бы это было не так, поверхность Земли давно была бы выровнена эрозией и стала плоской, а океаны залили бы ее целиком.
Землетрясение есть следствие разрыва (гигантской трещины) в глубинах Земли, распространяющегося со скоростью нескольких километров в секунду. Излучаемые движущимися берегами разрыва упругие волны достигают земной поверхности через несколько секунд, что вызывает при сильных землетрясениях разрушение зданий и ведет к гибели людей. Современные сейсмологические знания свидетельствуют о том, что землетрясения возникают в результате внезапной разрядки существующих в Земле механических напряжений.
Движение грунта при землетрясениях носит волновой характер. Волновое движение грунта характеризуется продольным, поперечным и поверхностным типом волн, распространяющихся с различными скоростями. Колебания грунта в сейсмических волнах возбуждают колебания зданий и сооружений, вызывая в них инерционные силы. При недостаточной прочности (сейсмостойкости) конструкций происходят их повреждения различной степени или разрушения.
Природа землетрясений до конца не раскрыта. Землетрясения происходят в виде толчков, которые включают форшоки, главный толчок и афтершоки.
Число толчков и промежутки времени между ними могут быть самыми различными. Главный толчок характеризуется наибольшей силой. Продолжительность главного толчка обычно несколько секунд, но субъективно людьми воспринимается как очень длительный.
По данным психиатров, изучавших землетрясения, афтершоки иногда производят более тяжелое психическое воздействие, чем главный толчок. У людей под воздействием афтершоков возникало ощущение неотвратимости беды, и они, скованные страхом, бездействовали, вместо того чтобы искать безопасное место и защищаться.
Участок на поверхности Земли, в пределах которого сила подземных толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром. По мере удаления от эпицентра во все стороны сила толчков постепенно уменьшается до степени едва заметных колебаний почвы.
Эпицентр в большинстве случаев не является непосредственным источником колебаний, а представляет собой лишь проекцию на поверхности Земли очага или гипоцентра землетрясения, т. е. того участка в глубине Земли, в котором возникло землетрясение. Очаги могут находиться на разных глубинах — до 600—700 км ниже поверхности Земли. Достоверные сведения о глубине очагов землетрясения получены лишь в течение последних 2—3 десятилетий, после введения в строй большого числа сейсмических станций. Выяснено, что большая часть сейсмических очагов лежит в пределах земной коры, т. е. не опускается ниже 100 км. На этих глубинах, в частности, возникают все катастрофические землетрясения.
Между силой толчков в эпицентре и площадью распространения колебаний прямой зависимости нет. Решающую роль в этом отношении играет глубина очага. При значительной глубине и достаточной энергии, выделившейся в очаге землетрясения, колебания могут распространиться на огромной площади, но нигде, даже в эпицентре, не достигнуть большой силы. Наоборот, при мелком и тем более поверхностном очаге в эпицентре может быть отмечен даже разрушительный эффект, но уже в нескольких километрах от эпицентра сила толчков сократится на 3—4 балла, и область распространения окажется очень малой.
Зону поверхности земли в радиусе R считают эпицентральной. В ней преобладают колебания вертикального направления. По мере удаления от эпицентра усиливается влияние горизонтальной компоненты колебаний, представляющей наибольшую опасность для зданий.
Ежегодно регистрируют на земном шаре сотни тысяч землетрясений. В среднем каждые 30 с регистрируют одно землетрясение. Однако большинство из них слабые, и мы их не замечаем. Силу землетрясения оценивают по интенсивности разрушений на поверхности Земли.
Основными характеристиками землетрясения являются: магнитуда, интенсивность и глубина очага.
Магнитуда землетрясений — условная величина, характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясением.
Шкала магнитуд обозначает относительную силу землетрясения, но из нее мало что можно узнать о физических свойствах сейсмического источника. Поэтому рассчитывают также общую энергию Е излученных очагом упругих (сейсмических) волн.
Увеличение магнитуды на 2 единицы соответствует увеличению энергии в 1000 раз.
Сейсмологи используют несколько магнитудных шкал. В Японии шкала состоит из семи магнитуд. Именно на основе японской шкалы Ч. Рихтер предложил усовершенствованную 9-магнитудную шкалу.
Шкала названа по имени американского сейсмолога Чарльза Ф. Рихтера (Richter, 1900-1985), это логарифмическая шкала. В ней возрастание магнитуды на единицу соответствует 10-кратному увеличению величины смещений грунта, т. е. высоты (амплитуды) сейсмических волн. Землетрясение с магнитудой 6 по шкале Рихтера вызовет в 10 раз более сильное колебание грунта, чем землетрясение с магнитудой 5 по той же шкале.
Магнитуда и энергия характеризуют силу землетрясения в его очаге. В то же время разрушительные эффекты этого стихийного бедствия проявляются главным образом на поверхности земли.
Интенсивность землетрясения измеряется в баллах. Интенсивность в разных пунктах наблюдения разная, однако магнитуда у толчка только одна.
Интенсивность сейсмических колебаний на поверхности определяется шкалой интенсивности. Для оценки интенсивности используют шкалы интенсивности: MSK, Росси-Фореля или модифицированную шкалу Меркалли и другие.
В России применяется 12-балльная шкала. Колебания интенсивностью до 4-х баллов замечаются даже не всеми жителями и не приводят к разрушениям. Колебания 5—6 баллов не только ощущаются людьми, но приводят к появлению отдельных трещин в постройках. 7-балльное землетрясение уже может характеризоваться как сильное и приводить к разрушениям. Катастрофические землетрясения в 11 и 12 баллов приводят практически к полному разрушению сооружений и изменениям рельефа местности.
Опасными считаются землетрясения, если их интенсивность >5 баллов, разрушительными — >7 баллов.
Глубина очага (Н) землетрясения — расстояние от очага до поверхности земли (эпицентра). Глубина очага землетрясения может колебаться в различных сейсмических районах от 0 до 730 км. После землетрясения определяется очаг под землей, являющийся источником землетрясения (гипоцентр) и на поверхности земли эпицентр, вокруг которого располагается область, называемая эпицентральной, испытывающая наибольшие колебания грунта.
Соотношение между магнитудой землетрясения по шкале Рихтера и его силой в эпицентре по 12-балльной шкале зависит от глубины очага.
Для всех типов землетрясений основными поражающими факторами являются сейсмические волны.
Сейсмические волны могут вызвать вторичные поражающие факторы: смещение горных пород и ледников, извержение вулканов, нагон волн — цунами и др.
В настоящее время известны два главных сейсмических пояса: Среднеземноморско-Азиатский, охватывающий Португалию, Италию, Грецию Турцию, Иран, Северную Индию и далее до Малайского архипелага, и Тихоокеанский, включающий Сахалин, Курильскую гряду.
Общее число землетрясений, которое непосредственно ощущают люди, достигает нескольких тысяч в год. Сейсмические станции, оснащенные специальными приборами - сейсмографами, регистрируют гораздо больше землетрясений.
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.
