199_p1912_D2_9575

7 декабря 1988 г. Землетрясение в Армении, М = 6,9. Город Ленинакан потерял три четверти всех своих зданий, а г. Спитак сравнялся с землей. Разрушения усугубились после того, как за главным толчком последовала серия афтершоков, сильнейший из которых равнялся М = 5,8. Погибло 25 тыс. чел. Около 2 млн жителей Армении остались без крова и страдали от зимних холодов. Температура воздуха опустилась до –20 °С.

20 июня 1990 г. Землетрясение в Иране, М = 6,5–7,3. Эпицентр находился на дне Каспийского моря. В наиболее пострадавших густонаселенных провинциях Гилян и Зенджан разрушено от 60 до 100 % домов. В горных районах землетрясение вызвало оползни, которые перегородили жизненно важные дороги и разрушили сотни маленьких селений. Погибли 50 тыс. чел., 250 тыс. чел. ранено.

18 января 1995 г. Землетрясение в Японии, М = 7,2. После главного толчка, было зафиксировано еще 610 афтершоков на протяжении 12 часов. Широкомасштабные разрушения в Киото, Осаке, Наре, Окаяме. Больше всего пострадал порт Кобе. В городе рухнули несколько крупных мостов и пролетов автомагистрали, возникли пожары. Общее число погибших составило 5 000 чел., 21 тыс. раненых. Разрушено 30 тыс. домов, 275 тыс. чел. остались без крова.

12 мая 2008 г. Землетрясение в юго-западной провинции Китая Сычуань, М = 7,6–7,9. Погибло около 70 тыс. чел. В эпицентре разрушено 88 % строений, пострадали 352 дамбы.

Исследования по сейсмическому районированию территории России показали, что более 15 % общей площади страны занимают опасные в сейсмическом отношении 8–9-балльные зоны. Байкальская рифтовая зона (БРЗ) входит в число таких регионов. За последние 260 лет в пределах БРЗ произошло более 180 землетрясений с М > 5,0.

Факты истории

В Иркутской области и Республике Бурятия одним из самых сильных было землетрясение 1861 г. (31 декабря). В Иркутске закачались и затрещали все строения, колокола звонили во всех церквях сами собой, люди не могли держаться на ногах. На Ангаре и Ушаковке был слышен сильный шум и треск от ломающегося льда, а в городе – от растрескивания замерзшей земли. В каменных строениях появились значительные трещины, во многих деревянных домах растрескались или повалились трубы; песок выбил половицы в избах, почти во всех церквях образовались трещины на сводах и другие повреждения. Наиболее разрушительное действие землетрясение произвело в северо-восточной части дельты Селенги. Отмечался сильный подземный гул, люди и скот не могли держаться на ногах. В земле образовались щели, из которых шла вода с илом, из колодцев выбрасывало илистую воду. Осела Цаганская степь с 5 улусами, вода прибывала целые сутки. Жертв было немного, поскольку земля оседала медленно.

31

В 1905 г. серия разрушительных землетрясений в Монголии. Вскрылась система трещин протяженностью более 400 км; произошли обвалы в горах, разрушились постройки в населенных пунктах. Землетрясение ощущалось в Прибайкалье.

1957–1959 гг. – землетрясения в Монголии и Прибайкалье. Эпицентр одного из них находился в Гобийском Алтае, М > 6,9. Количество жертв среди населения было невелико, так как это малонаселенные районы Монголии. Серия сильных землетрясений произошла в Монголии в 1967 г. (М = 7).

Самым катастрофическим землетрясением (по числу человеческих жертв) в Сибири стало землетрясение 1995 г. в Нефтегорске (о-в Сахалин);

погибли 1841 чел. (М = 6,7–7).

Вторичными факторами землетрясений, произошедших в акваториях морей и океанов являются цунами (в переводе с японского – «высокая волна в заливе»). Почти все землетрясения, порождающие цунами, происходят в зонах субдукции, т. е. там, где одна из тектонических литосферных плит пододвигается под другую. В области соприкосновения плит или разрыва земной коры постепенно накапливаются напряжения. Когда нижняя плита рывком пододвигается под верхнюю, выталкивая ее, происходит сильное землетрясение, вызывающее большую волну, одна из которых устремляется к берегу, другая – в открытый океан. Масштаб цунами зависит от величины перемещения плит океанической земной коры. Горизонтальный размер возмущенной области в 10–25 раз превышает глубину воды. Для возникновения цунами магнитуда землетрясения должна превышать7 баллов (табл. 1.8), аглубинаокеананеменее 1,7 км.

Существует несколько моделей возникновения цунами. Наиболее простая – быстрый подъем или опускание участка океанического дна под действием тектонических сил. В такой модели участок дна рассматривается как поршень, выдвигаемый в несжимаемую жидкость – воду. На поверхности воды появляется возвышение, которое по окончании действия поршня растекается по поверхности под действием гравитации. Возникающая волна называется поверхностной гравитационной волной

(Природные опасности, 2003).

Высота возмущения в источнике цунами и соответственно высота волны в океане составляет примерно 5 м. Поскольку средняя глубина океана 4 км, а горизонтальный размер возвышения, порождающего волну, может превышать 100 км, то возникающая волна оказывается очень длинной. Отсюда ее необыкновенные свойства. Скорость волны в открытом океане определяется практически только глубиной воды и составляет порядка 200 м/с. Период волны при этом достигает 10 и даже 20 мин Расстояние между соседними гребнями волн меняется от 5 до 1 500 км

(табл. 1.7).

32

Вторая модель возникновения цунами – интенсивные колебания океанической коры. Над колеблющимся дном образуется возвышение уровня океана, которое в виде гравитационной волны растекается по его поверхности.

В некоторых случаях сейсмические колебания дна порождают моретрясение, которое возникает как физическая реакция водной толщи, особенно приповерхностного слоя на определенный тип колебаний дна, от которого к поверхности бегут акустические волны, переносящие большую энергию. Скачок давления на фронте волны сжатия в воде при колебаниях дна со скоростью 1 м/с составляет примерно 15 атмосфер (наблюдается большое количество мертвой рыбы). Взаимодействие такой волны с корпусом судна воспринимается как сильный удар или мощная вибрация. Корабль оказывается в гуще вспененной воды и подпрыгивающих стоячих волн, испытывает тряску, удары по корпусу, при этом ощущается оглушительный рев из недр земли. Нередко моретрясение приводило к разрушению палубных надстроек супертанкеров и сильным повреждениям рыболовных судов (Природные опасности, 2003). Взаимодействие акустической волны с морской поверхностью приводит к появлению акустической кавитации в приповерхностном слое воды. Это проявляется в виде пузырьков, вспенивания, струй, султанов воды. Данный феномен можно зарегистрировать из космоса.

Факты истории

Ощущения очевидцев, оказавшихся в центре моретрясения:

1969 г., Чили, судно «ЛеПайла». «...Все пассажиры и команда мгновенно оказались на палубе. Яркое солнце и полный штиль усиливали напряжение ужасающего зрелища взбесившегося моря. Прошло меньше минуты, а уже не было сил сопротивляться чудовищной качке, которая то ослабевала, то вновь усиливалась. Размеры водяных бугров начали уменьшаться, а частота мелькания увеличивалась. При этом откуда-то из глубины возник низкий ревоподобный гул, подавляющий волю и разум. Люди стали метаться по судну, охваченные паническим страхом. Некоторые пассажиры и даже матросы, не выдержав этой пытки, видимо, потеряв рассудок, стали выпрыгивать за борт. На фоне вспыхивающих волн появлялись высоко вздымающиеся струи воды, которые обрушивались, порождая странный шелестящий звук».

1988 г., Аляскинский залив. «...Внезапно судно потряс сильнейший удар. Несколько человек с палубы выкинуло за борт. Удары в днище посыпались один за другим. Казалось, что судно колотило о скальное дно, хотя глубина под килем превышала 100 м» (Природные опасности, 2004).

В очаге цунами, а иногда и под действием подводного землетрясения, не вызвавшего цунами, возникают необычные эффекты, связанные с

33

подъемом глубинных холодных вод. На поверхности возникают пятна холодной воды, наблюдается активность морской биоты, появляются аномалии температуры водной поверхности. После землетрясения пятна охлажденной воды на поверхности океана имеют размеры до 500 км в поперечнике, величина охлаждения может достигать -6 °С, аномалия существует более суток. Высказано предположение, что подобные явления способны влиять на состояние атмосферы, вызывать осадки и даже рождать циклоны. Подобные аномалии неоднократно зафиксированы по спутникам в связи с землетрясениями вблизи Соломоновых о-вов, в Охотском море и на Тихоокеанском побережье Америки (Природные опасности, 2003).

Цунами характеризуются следующими показателями:

Высота морской волны – расстояние по вертикали между гребнем и подошвой волны. Непосредственно над очагом возникновения цунами высота волны составляет от 0,1 до 5 м. Попадая на мелководье, она уменьшает скорость движения, и ее энергия идет на увеличение высоты. Конечная высота волны зависит от рельефа дна океана, контура и рельефа берега. На плоских и широких побережьях высота цунами не более 5–6 м. Волны большой высоты образуются на отдельных, сравнительно небольших участках побережья с узкими бухтами, эстуариями. Примером такого рельефа могут служить побережья Японии, Гавайских о-вов.

Длина морской волны – расстояние по горизонтали между двумя вершинами или подошвами смежных волн; сокращается по мере уменьшения глубины океана.

Фазовая скорость волны – линейная скорость перемещения фазы волны; в пределах от 50 до 1 тыс. км/ч. Чем больше глубина океана, тем с большей скоростью перемещается волна. Пересекая Тихий океан, где средняя глубина около 4 км, цунами движется со скоростью 650–800 км/ч; при прохождении глубоководных желобов скорость увеличивается до 1 тыс. км/ч, при подходе к берегам – быстро падает и на глубине 100 м составляет около 100 км/ч.

За магнитуду цунами принят натуральный логарифм колебаний уровня воды (в метрах), измеренный стандартным мареографом у береговой линии на расстоянии от 3 до 10 км от источника цунами. Магнитуда цунами, в отличие от магнитуды землетрясения, характеризует только часть энергии цунами, которая сама является частью сейсмической энергии. Энергия цунами обычно соответствует 1–10 % энергии землетрясения (табл. 1.8).

Первый признак цунами – отступление океана от берега. Смолкает привычный шум прибоя, на сотни метров от берега обнажается дно, через несколько минут появляется вертикальная стена пенящейся воды. Чаще всего бываетот3 до10 волн. Самаямощная– обычнотретьяиличетвертая.

34

Таблица 1.7

Сравнительная характеристика ветровых и волн цунами

Таблица 1.8

Зависимость между магнитудой землетрясения (М), магнитудой цунами (М1) и высотой главной волны цунами

Таблица 1.9

Характеристика энергетического воздействия цунами на берег (Шкала Амбрейсиса)

Цунами сопровождается разрушительными последствиями, большими человеческими жертвами, а иногда, как следствие, возникают наводнения. Даже волна высотой 1–2 м может повредить пришвартованные на мелководье суда, ударив их о дно; разрушить лодочные станции, прибрежные дороги и дамбы. Цунами от южноамериканских землетрясений доставляли много неприятностей в Новой Зеландии, Японии, Гавайях. Таким образом, к поражающим факторам относятся ударная волна, размытие, затопление (табл. 1.9).

Для измерения интенсивности цунами используется следующая шкала:

•0 балл – слабое, до 1 м, несколько раз в год;

•1 балл – умеренное, до 2 м, 2 раза в год;

•2 балла – сильное, 2–4 м, раз в год;

•3 балла – очень сильное, от 4–8 до 10–20 м, раз в 2 года (значительные повреждения в полосе до 400 км);

•4 балла – разрушительное, от 8–16 до 30 м, раз в 10 лет (в полосе до 500 км разрушаются все постройки).

Источниками цунами могут служить и вулканические извержения. При сильных вулканических взрывах образуются кальдеры, которые моментально заполняются водой, в результате чего возникает длинная и невысокая волна. Но колоссальное парообразование от вод, заполнивших раскаленную зону кратера, может привести к взрыву, и тогда возникает мощное цунами. Именно так образовались цунами в результате извержения вулкана Кракатау в 1883 г. Огромные волны от взрыва кратера вулкана наблюдались в гаванях всего мира и уничтожили в общей сложности 5 тыс. кораблей, погибло 36 тыс. чел.

Полагают, что причиной цунами могут быть оползни, которые образуются на морском дне в рыхлых осадочных отложениях. В 1989 г. произошло землетрясение в Папуа–Новой Гвинее. Волна от береговой линии спровоцировала оползень в донных отложениях, который в свою очередь стал катализатором мощного цунами (высота волны достигала 15 м), погубившего около 2 тыс. чел.

Скорости распространения сейсмических волн в твердом теле Земли

ицунами на акватории океана различаются на несколько порядков. Поэтому между началом регистрации землетрясения береговой сейсмической станции и приходом волны к берегу всегда есть пауза, длительность которой определяется расстоянием от эпицентра землетрясения и конкретным участком побережья. Наличие паузы позволяет службе оповещения заблаговременно передать предупреждение в населенные пункты о надвигающейся опасности и осуществить мероприятия по предотвращению возможного ущерба от цунами на берегу и в море. В Японии, больше всех страдающей от цунами, основная идея системы предупреж-

36

дения воплощена в виде каменной стелы с высеченными на ней иероглифами. Такие стелы установлены во многих городах Тихоокеанского побережья этой островной страны. Текст на каменных стелах гласит: Помни о землетрясении! Почувствовав землетрясение, вспомни о цунами! Увидев цунами, убегай в сопки!

Факты истории

1737 г. Камчатское землетрясение вызвало волны цунами высотой 60 м. По словам очевидца: «последовали волны ужасного и несравненного трясения, потом взвилась вода на берег и вышине сажен 30, которая нимало не стояв сбежала в море. От сего наводнения жители совсем разорились, а многие бедственно скончили свой живот».

1755 г. Землетрясение в Азоро-Гибралтарском хребте. Затоплена часть Лиссабона (Португалия), высота волны достигала 15 м. Погибли 70 тыс. чел.

1854 г. Землетрясение в Японском желобе. Высота волны 9 м. За 12,5 ч волна обогнула Тихий океан и в Сан-Франциско ее высота достигала 0,5 м.

1872 г. Цунами в Бенгальском заливе. Высота волны достигала 20 м. Погибли 200 тыс. чел.

1896 г. Подводное землетрясение в 240 км от берегов Японии. Во второй половине дня начали ощущаться подземные толчки. Море отошло от берега намного дальше, чем при обычном отливе. В 8 часов вечера послышалось шипение и свист. Вскоре шипение переросло в грохот, и океан обрушился на о-в Хонсю волнами высотой около 35 м. Погибли 27 122 чел.

1908 г. Мощное землетрясение в Мессинском проливе (Сицилия) породило 10-метровую волну. Погибли 80 тыс. чел.

1937 г. В результате землетрясения в Японском желобе, высота морской волны достигала 8 м. Погибли 2 986 чел.

1923 г. Землетрясение разрушило гг. Токио и Иокогаму, сопровождалось цунами высотой 10 м. Погибли 100 тыс. чел.

1944 г. Землетрясение в Японском желобе. Высота волны достигала 10 м высоты. Погибли 998 чел.

1946 г. Землетрясение в Алеутском желобе. Волна цунами на Гавайских о- вах достигала высоты 10 м, а скорость в океане – 700 км/ч. Погибли 156 чел.

5 ноября 1952 г. В 130 км от м. Шипунского п-ова Камчатка произошло землетрясение. Очаг находился на глубине 20–30 км. Разрушением от землетрясения было охвачено побережье на протяжении 700 км: от п-ова Кроноцкого до северных Курильских о-вов. Разрушения были небольшие – обрушились трубы, повреждены легкие постройки, потрескались стены зданий и капитальных сооружений. Гораздо большие разрушения и бедствия принесло цунами, возникшее в результате этого землетрясения. Высота подъема воды в среднем достигала 6–7 м. Погибло около 5 тыс. чел. Разрушительное цунами к восточным берегам Камчатки и северных Курильских о-вов подошло через 15–45 мин после землетрясения и началось с понижения

37

уровня моря. От цунами сильнее всего пострадал Северо-Курильск, расположенный на о-ве Парамушир. Городская территория занимала прибрежный пляж высотой 1–5 м, далее простирался склон береговой террасы высотой 10 м. На ней было размещено много построек. Часть построек была расположена к юго-западу от порта по долине реки. Высота волны на побережье достигала 15 м. Танки, стоящие на причале, были заброшены волной на 2 км в глубь острова. Было много жертв среди мирного населения, но основная часть спаслась бегством на прилегающие возвышенности. По свидетельству очевидцев после того, как первая волна ушла, многие жители бросились спасать остатки своего имущества, но были смыты второй и третьей волной, которые оказались больше первой. По оценкам ряда архивных источниковвтутрагическуюночьнаСеверныхКурилахпогибло2 336 чел.

1958 г. Обвал ледово-снежных масс и породы в воды залива Литуйя-бэй (Аляска), который вызвал волны фантастической высоты – от 350 до 500 м.

1960 г. Землетрясение в Перуанско-Чилийском желобе. Спустя 15 ч после землетрясения в Чили волна цунами, пройдя 10 500 км со средней скоростью 700 км/ч, поднялась в гавани на высоту 12 м, перемахнула через трехметровый мол и ворвалась в центр города. Часть города была полностью уничтожена, 61 чел. погиб, многие были ранены. Волны достигли Японии, где имели высоту 4,2 м.

1964 г. Две волны цунами от землетрясения на Аляске проникли в гавань Кресент-Сити (США, штат Калифорния). Третья волна выплеснулась на берег более чем на 500 м.

1968 г. На Гавайских о-вах волна цунами перекатывалась через верхушки прибрежных пальм.

1972 г. Цунами были вызваны подводным землетрясением в 500–600 морских милях к северу от о-ва Питкерн (Полинезия). Высота волн дости-

гала 15–20 м.

1979 г. Волна цунами высотой 5 м обрушилась на Тихоокеанское побережье Колумбии. Погибли 125 чел. Землетрясение в Лигурийском море породило 3-метровую волну, которая затопила побережье Французской Ривьеры. Несколько человек погибло.

1994 г. На Филиппинах цунами высотой 15 м разрушило до основания 500 домов, 18 мостов. Погибли более 60 чел.

1998 г. Землетрясение в Папуа – Новая Гвинея. Жители сначала почувствовали содрогание земли под ногами. Через 19 часов на побережье обрушилась волна высотой 10 м, затопив прибрежную зону, где проживало около 10 тыс. чел. Погибли 1 500 чел.

1994 г. Катастрофическое Шикотанское землетрясение вызвало волны цу- намивысотой8–10 м; былозатопленопобережьеюжныхКурильскихо-вов.

26 декабря 2004 г. Катастрофические цунами образовались в результате землетрясения в зоне сочленения Индийской, Австралийской, Бирманской и Зондской плит. Эпицентр землетрясения находился в Индийском океане в

38

250 км к западу от северной оконечности о-ва Суматра. Очаг имел глубину около 30 км, расчетная магнитуда – 9. Потенциальная энергия для землетрясения накопилась в результате движения Индо-Австралийской плиты в север-северо-восточном направлении со средней скоростью 60–70 мм в год. В этом месте она сталкивается с Бирманской и Зондской плитами, которые мешают горизонтальному перемещению и заставляют ее погружаться

вмантийный слой в зоне Зондского желоба Выделившаяся энергия при этом землетрясении составила 1018 Дж. Просадки поверхности и оползни наблюдались на о-ве Суматра, через два дня после землетрясения начал извергаться грязевой вулкан на одном из Андаманских о-вов. В результате землетрясения дно океана испытало резкий подъем на несколько метров, сыграв роль поршня, что явилось причиной цунами. Интересен факт поведения животных во время цунами 26 декабря. Сотрудники природного заповедника на о-ве Шри-Ланка отметили, что все животные, от слонов до кроликов, покинули опасные места (Завьялов, 2005). До трагедии в Индийском океане системы оповещения о цунами не существовало. В настоящее время несколько международных групп, которые координирует Межправительственная океанографическая комиссия ЮНЕСКО, работают над созданием

вИндийском океане эффективной системы мониторинга, аналогичной тихоокеанской, в которую входит более 25 государств.

Вулканические извержения. Вулканизм, проявляющийся на поверхности Земли в виде извержений расплавленного внутриплитного вещества – магмы космическое явление, которое существует на всех планетах земной группы. Процесс конвективного тепломассопереноса не только порождает значительную часть радиационного тепла, излучаемого Землей в космическое пространство, но и ответственен за образование радиально-сферических оболочек Земли. Вулканизм и магматизм обуславливают в значительной степени формирование глубинных и поверхностных геологических структур. Полагают, что за 4,5 млрд лет вынесено от 13,5 до 27 × 1018 т вулканических продуктов – это близко к массе всех континентов – 18 × 1018 т. С этим процессом тесно связан ротационный режим Земли, флуктуации которого проявляются и в изменении климата на планете (Мархинин, 1980).

Для реализации вулканического извержения требуется хорошее термостатирование недр на глубинах формирования магматических очагов (80–100 км от поверхности). Еще одним условием является согласованность скоростей подъема изотермальной поверхности, контролирующей температуру солидуса расплава и магматического очага. Двигаясь с глубины 80–100 км, расплав по мере приближения к поверхности замедляет свое движение, так как оказывается в окружении менее плотных пород. При этом он теряет тепло и становится более тяжелым и вязким. В таких условиях, если температурный режим недр будет нарушен за счет оттока

39

тепла в трещинные зоны, очаг может раскристаллизоваться, так и не достигнув глубин, с которых расплав может быть выдавлен на поверхность.

Различают следующие стадии вулканического процесса: субвулканическая (длится тысячи лет); вулканическая или главная (дни, месяцы, годы, столетия); поствулканическая (остывание магматического очага). Характер извержения зависит от состояния магмы, ее температуры, состава и содержания газов. Газы находятся в магме под большим давлением. У поверхности Земли магма попадает в область низкого давления. Газы, растворенные в ней, начинают выделяться, переходя в нормальное газообразное состояние, многократно увеличиваясь в объеме. Происходит дегазация магмы. Если газы из магмы выделяются относительно спокойно, то она, изливаясь на поверхность, образует лавовые потоки. Такое извержение называют эффузивным. Если газы выделяются быстро, происходит как бы мгновенное вскипание магматического расплава, и он разрывается расширяющимися газовыми пузырьками. В этом случае извержение называется эксплозивным. Если же магма вязкая, и ее температура невелика, она медленно выдавливается на поверхность, происходит экструзивное извержение. При выходе на земную поверхность некоторая часть магмы, охлаждаясь, превращается в шлак, другая часть изливается в виде лавы. Выбросы продуктов в атмосферу, которые затем выпадают на поверхность, называются тефрой.

Вулканические продукты извержения образуют гору преимущественно конусообразной формы, которая и называется вулканом (от лат. огонь, пламя). В верхней части вулкана находится кратер, имеющий форму воронки, связанный каналом с магматическим очагом. В общем виде вулканы подразделяются на линейные и центральные. Линейные вулканы (вулканы трещинного типа) обладают протяженными подводящими каналами, связанными с глубоким расколом. Как правило, из таких трещин изливается базальтовая жидкая магма, которая, растекаясь в стороны, образует крупные лавовые покровы. Вулканы центрального типа имеют центральный подводящий трубообразный канал или жерло, ведущее к поверхности от магматического очага. Жерло заканчивается расширением – кратером, который по мере роста вулканической постройки перемещается вверх. У вулкана центрального типа могут быть побочные кратеры на склонах. Форма вулканов центрального типа зависит от состава и вязкости магмы. Горячие и легкоподвижные базальтовые магмы создают обширные и плоские щитовые вулканы, которые не имеют привычной конусовидной формы. Подобные «недовулканы» есть в Исландии, на Канарских и Гавайских о-вах.

Если вулкан периодически извергает то лаву, то пирокластические продукты, возникает конусовидная слоистая постройка – стратовулкан.

40