Техногенні землетруси

План:

Вступ

   1.Землетруси

1.1.Уявіть собі землетрус

   2. Техногенний землетрус 

   3. Причини землетрусів

   4. Екологічні наслідки землетрусів

   5. Де часто відбуваються землетруси

   6. Сила землетрусів

        6.1. Що відбувається при сильному землетрусі

        6.2. Характеристика землетрусів

   7. Запис землетрусу

        7.1. сейсмографи

   8. Правила поведінки при землетрусі

   9. Чи можна послабити наслідки землетрусу

Література

Одним із страшних і непередбачуваних природних явищ, що відбуваються на планеті Земля, є землетрус. Руйнівна сила цього земного катастрофи може досягати колосальних розмірів і боротися з нею не під силу людству. Унаслідок того, що землетруси або підземні поштовхи відбуваються в результаті раптових і швидкоплинних змін в самих надрах планети, попередити їх виникнення в даний час практично нереально. А часом буває також досить важко передбачити де, коли і з якою силою будуть відбуватися підземні поштовхи. Тому для того, щоб спробувати врятувати себе і життя своїх близьких під час цієї природної катастрофи дуже важливо знати, що потрібно робити при землетрусі і вміти надавати першу допомогу.

На планеті Земля щороку відбувається величезна кількість землетрусів. Але з причини того, що більша частина з них має дуже маленьку силу впливу або відбувається на самому дні океанів, багато з підземних поштовхів нас абсолютно не зачіпають і ми абсолютно не інформовані про їх виникненнях, а деякі навіть і не підозрюють про їх існування. Помітні руйнування можуть викликати лише сильні землетруси, або виникли в океані по їх причини цунамі.

1. Землетруси

Землетруси - підземні поштовхи і коливання поверхні Землі, викликані природними причинами (головним чином тектонічними процесами), або (іноді) штучними процесами (вибухи, заповнення водосховищ, обвалення підземних порожнин гірських виробок). Невеликі поштовхи можуть викликатися також підйомомлави при вулканічних виверженнях.

Щорічно на всій Землі відбувається близько мільйона землетрусів, але більшість з них так незначні, що вони залишаються непоміченими. Дійсно сильні землетруси, здатні викликати великі руйнування, трапляються на планеті приблизно раз у два тижні. Велика їх частина припадає на дно океанів, і тому не супроводжується катастрофічними наслідками (якщо землетрус під океаном обходиться без цунамі).

Землетруси найбільш відомі за тими спустошеннями, які вони здатні зробити. Руйнування будівель та споруд викликаються коливаннями грунту або гігантськими приливними хвилями ( цунамі), що виникають при сейсмічних зсувах на морському дні.

Будь-який землетрус – це тектонічні деформації земної кори або мантії, які відбуваються внаслідок того, що напруга, яка накопичилася в надрах Землі, в певний момент перевищила міцність гірських порід у певному місці. Розрядка цієї напруги і породжує сейсмічні коливання у вигляді хвиль, які досягнувши земної поверхні, спричиняють руйнування. Першопричиною, яка викликає розрядку напруги, можуть бути, незначні на перший погляд явища, що відбуваються на земній поверхні. Наприклад, наповнення водосховища, швидка зміна атмосферного тиску, океанські припливи, тощо. Найпоширенішими є землетруси спричинені тектонічними, вулканічними або денудаційними процесами.

1. Уявіть собі землетрус

Уявіть собі стіл, на якому збудована іграшкова країна, насипані піщані гори, замість озера врита в пісок каструля з водою; у підніжжя гори складений ціле місто із кубиків. Як можна зразу зруйнувати все це спорудження? Якщо сильно подути, наш “ураган” тільки сколихне поверхність води та відвалить від будинків 1-2 кубика. Якщо кидати на стіл камінчики, розвалиться тільки частина побудови. В декілька секунд зруйнувати всю іграшкову країну можна тільки одним методом – сильно ударивши по столі. Зруйнування пройде, якщо нанести удар не зверху, а знизу, навіть не доторкаючись ні до одної з іграшкових споруджень. Значить, головна причина “катастрофи” буде викликане ударом потрясіння стола.

Точно так же потрясти і зруйнувати справжні будинки в великому місті, розплескати озера і ріки, розсікти поверхність великими тріщинами можуть тільки сильні точки і потрясіння самої землі.

2. Техногенний землетрус 

Техногенний або антропогенний землетрус — штучно викликанна сейсмічність, що виникла внаслідок техногенної діяльності людини.

Останнім часом з'явилася інформація, що землетруси можуть викликатися діяльністю людини. Так, наприклад, в районах затоплення при будівництві великих водоймищ, посилюється тектонічна активність - збільшується частота землетрусів і їх магнітуда. Це пов'язано з тим, що маса води, накопичена у водосховищах, своєю вагою збільшує тиск в гірських породах, а просочується вода знижує межа міцності гірських порід. Аналогічні явища відбуваються при видобутку нафти і газу (сталася серія землетрусів з магнітудою до 5 на Ромашкінское родовищі нафти в Татарстані) і виїмку великих кількостей породи з шахт, кар'єрів, при будівництві великих міст з привізних матеріалів.

Землетрус може бути викликане і штучно: наприклад, вибухом великої кількості вибухових речовин або ж при підземному ядерному вибуху (тектонічну зброю). Такі землетруси залежать від кількості підірваного речовини. Наприклад, при випробуванні КНДР ядерної бомби в 2006 стався землетрус помірної сили, яке було зафіксовано в багатьох країнах.

В кінці 20 ст. техногенна діяльність людини, що прийняла планетарний масштаб, стала причиною наведеної (штучно викликаної сейсмічності, що виникає, наприклад, при ядерних вибухах (випробування на полігоні Невада ініціювали тисячі сейсмічних поштовхів), при будівництві водосховищ, заповнення яких іноді провокує сильні землетруси. Так сталося в Індії, коли спорудження водосховища Койна викликало 8-бальний землетрус, при котрому загинуло 177 осіб.

Випадки виникнення сильних землетрусів з магнітудами близько шести відомі при будівництві Асуанської греблі в Єгипті, Кариба в Родезії, Лейк Мід в США.

В Україні також можливі техногенні землетруси. Так за версією завідувача кафедрою маркшейдерії, геології та геодезії ДонДТУ, Віталія Марченко причина частих коливань земної кори в Луганській області — це старі шахтні виробки, що знаходяться під житловими районами:

Такі землетруси можливі тільки в районах, де проходять підземні розробки, тобто в шахтах. Наприклад, в районах Краснодона і Ровеньки є потужні пласти пісковика, які надовго затримують просідання грунту над розробкою, а потім настає межа міцності в пласта пісковика і він валиться - це техногенний землетрус.

У районі міста Долина протягом 1974—1976 років відбувся ряд землетрусів, які відчувалися в зоні епіцентру зінтенсивністю 3-6 балів. Найсильніші з них відбулися 14 січня 1976 інтенсивністю 5-6, 7 лютого 1976 — 6 і 1 березня1976 — 5 балів. Можливо, вони були викликані нагнітанням води в продуктивні пласти на нафтопромислах Долини. 7 червня 1987 стався техногенний землетрус в місті Калуш Івано-Франківської області з інтенсивністю 3-4 бали. Цей землетрус було викликано обвалом покрівлі старих соляних виробок.

В Луганской области участились землетрясения. 15 січня 2009 р. Сейсмическая активность румынских Карпат грозит Львову землетрясением в 5 баллов. 5 березня 2010

Останнім часом з’явився новий генетичний вид землетрусів – землетруси, спричинені інженерною діяльністю людини, або так звані техногенні землетруси. Вперше такий землетрус силою у 7 балів був зафіксований вченими в 1975 р. в Каліфорнії, де на сім років раніше була споруджена гребля висотою 235 м та виникло водосховище. Тобто, в даному випадку локальне накопичення великої маси води на поверхні Землі спричинило зміни в надрах. Проте, водосховища не єдині джерела спровокованих землетрусів. Певну “провокуючу” дію на сейсмічність надр може спричинити також розробка нафтових та газових родовищ. Механізм спровокованих землетрусів ще остаточно не з’ясований. Вважають, що вони є наслідком збільшення водонасиченості надр, а це призводить до послаблення зв’язків між частками гірських порід і тим самим знижує їх здатність опиратися крихкому руйнуванню при сейсмічних поштовхах. Такий механізм розглядається як один з перспективних методів послаблення наслідків землетрусів за допомогою зняття напруги дрібними сейсмічними поштовхами, подаючи воду в спеціально пробурені свердловини.

3. Причини землетрусів

Досить часто у багатьох виникає запитання: «Чому відбуваються землетруси?». В давнину люди вважали, що подібні катастрофи насилаються на них понад в покарання за погані діяння. В даний час, незважаючи на те, що це питання до кінця ще не вивчений, у вчених є деякі відповіді. Насправді причин появи подібних катастроф досить багато і всі вони поділяються на такі дії:

• Природні. До природних впливів відноситься внутрішні зміни планети Земля, вплив космічних бур, сонця, а також деяких інших явищ Космосу.

• Штучні. Штучним вплив на спонукання виникнення землетрусу є Людина та її вплив на навколишнє середовище. Такими діями можуть бути вибухи, розкопування земних порід для видобутку корисних копалин тощо.

Залежно від причини виникнення різняться такі види землетрусів:

• Тектонічні землетруси. Цей вид є найбільш поширеним явище, яке виникає з причини зрушень, розломів і зіткнень тектонічних плит. Виявляються такі землетрусу по-різному. Це можуть бути виникнення величезних тріщин на поверхні землі, різних обвалів і зсувів або ж при малій силі землетрусу можуть зовсім не виявити себе.

• Обвальні землетрусу. Ці землетрусу виникають унаслідок впливу на земну кору зсувів та обвалів. Подібні явища найчастіше виникають з причини виникнення пустот під землею і всередині гір. Найчастіше зсувні землетруси не мають великої сили.

• Вулканічні землетрусу викликаються внаслідок виверження вулкана. Їх особливістю є те, що вони не викликають ніяких істотних руйнувань і можуть повторюватися кілька разів.

• Штучні землетрусу. Цей вид виникає в результаті великої кількості одночасних вибухів, ядерних вибухів, а також підземних випробуваннях різного виду зброї.

• Техногенні землетруси виникають при безпосередньому впливі людини на навколишнє середовище. Воно може виникнути в результаті штучного зміни ландшафту при будові дамб або нових споруд, пошуках нафтових скупчень, видобутку різних видів копалин, при руйнуванні людиною гір і рівнин.

За результатами численних спостережень перед виникненням багатьох землетрусів відбуваються наступні природні явища:

1.Великі й тривалі зливові дощі.

2.Поява в повітрі надлишку таких газів, як уранові сполуки, радону, гелію, аргону.

3.Сильне занепокоєння і незвичайна поведінка домашніх і диких тварин, вважається, наприклад, що собаки можуть передбачати землетруси.

4.Несподівано виникло світіння в повітрі.

Особливим різновидом землетрусів є підводні землетруси, або як їх ще називають – моретруси. Вони виникають під морським та океанічним дном, а на поверхні проявляються у вигляді велетенських хвиль, які називаються цунамі. Такі хвилі виникають при швидкому опусканні дна, спричиненому зміщенням блоків. При цьому в епіцентрі моретрясіння виникаєхвиля, спрямована догори, яка і призводить до підняття рівня води . На поверхні акваторії така хвиля перетворюється на хвилю цунамі, яка концентрично поширюється від епіцентру з швидкістю до 800 км/год. В океані висота хвиль цунамі не перевищує 2 м,

 Схема  виникнення цунамі.

що при значній довжині хвилі (100-300 км) робить її практично непомітною. Проте на мілководді, при наближення до берега, хвиля пригальмовується, виростає до висоти 30-40 м, набуває різко асиметричної форми та обрушується на берег. При цьому руйнівна сила хвилі пропорційна її швидкості.

4. Екологічні наслідки землетрусів

Залежно від сили землетрусу, близькості епіцентру, а також місця його виникнення виявляється різна ступінь наслідків цього явища

Катастрофи з більш високою інтенсивність в значній мірі впливають на екологію навколишнього середовища.

• Найчастішими екологічними наслідками в результаті землетрусів є виникнення таких природних процесів як осипи, обвали, селі, руйнування земної кори і навіть повені. При будь-якому навіть незначній зміні звичного ландшафту в будь-якому випадку виникає великий стрес для мешкають в цій місцевості живих організмів. Так, наприклад, великі зсувні завали псують склад грунту, затоплення викликаним землетрусом цунамі здатне надовго убити життя організмів у місцевості.

• У разі глибоких розломів з надр землі в атмосферу починають надходити різні важкі метали, що негативно впливають на живі організми.

• Одними з найнебезпечніших впливів землетрусу є провокування техногенних катастроф. У тому випадку якщо воно виникло на місцевості, де знаходилися різні споруди, створених для створення виробничих технологій, таких, наприклад, як нафтопереробне або фармацевтичну підприємства. Внаслідок порушень таких будівель практично завжди виникає сильне забруднення навколишнього середовища.

• У разі якщо землетрус виникло в місцевості, де зберігалися відходи, всі отруйні і небезпечні речовини можуть рознестися на велику відстань навколо місцевості, що також згубно для доброго екологічного стану.

• Дуже небезпечні також руйнування нафтових і газових труб, що викликають велике скупчення шкідливих речовин в повітря.

• Руйнування в результаті землетрусу таких об'єктів енергетики як, наприклад, ТЕС і ДРЕС здатні викликати пожежі величезних руйнівних масштабів, здатних зруйнувати місцевість на багато кілометрів навколо. Найбільш страшні наслідки землетрусів виникають при руйнуванні атомної електростанції.

5. Де часто відбуваються землетруси

Територія виникнення землетрусів не має рівномірного розподілу. Основною точкою або сейсмічними поясом, де часто відбуваються землетруси, знаходиться в Тихому океані. Цей пояс захоплює Індонезію, західну частину узбережжя Центральної та Південної Америки, Японію, Ісландію, Камчатку, Гаваї, Філіппіни, Курили і Аляску.

На другому місці за сейсмічної активності знаходяться райони Євроазіатського пояса. У нього включені такі гірські масиви як Піренеї, Кавказ, Тибет, Апенніни, Гімалаї, Алтай, Памір і Балкани.

Велика кількість землетрусів відбувається в місцях розломів і де існує найбільша вірогідність зіткнення плит, а також у місцях, де вулкани знаходяться в активному стані.

За останні десять років найбільш руйнівними і потужними за силою впливу стали катастрофи, що відбулися в наступних країнах:

• Індія – більше 20 тисяч жертв.

• Іран – знесений з лиця землі ціле місто і загинуло близько 30 тисяч осіб.

• О. Суматра – жертвами стали понад 200 тисяч людей.

• Пакистан – більше 70 тисяч загиблих.

• Китай – загинули понад 80 тисяч

• Гаїті – жертвами стали понад 200 тисяч людей.

• Японія – землетруси викликало загибель близько 30 тисяч осіб і викликало руйнування АЕС, яке призвело до шкідливих викидів в атмосферу.

6. Сила землетрусів

Унаслідок того, що під час землетрусів його енергія виробляється в безлічі різних форм (магнітної, електричної, механічної), виміряти силу його дії з абсолютною точністю неможливо. Найбільша частина руйнівної сили цього природного явища припадає на епіцентр його виникнення, а інша енергія переходить у хвилі, сила впливу яких зменшується зі збільшенням відстані.

Силу землетрусу прийнято визначати за допомогою таких понять як інтенсивність, магнітуда і енергетичний клас. Найбільш точним вважається вимірювання амплітуди землетрусу, тобто величини виникаючих коливань безпосередньо в самому епіцентрі катастрофи, а більш частим у вживанні в звичайному житті є поняття інтенсивності або бальності, що вимірюється у балах, так як саме воно дозволяє охарактеризувати силу прояву землетрусу на поверхні земної кори. Чим сильніше землетрус і ближче його епіцентр, тим більше інтенсивність. Розглянемо, який вплив надає ця природна катастрофа в залежності від кількості балів її інтенсивності:

Сила землетрусу в значній мірі залежить від того наскільки близько до поверхні Землі сталися внутрішні зміни і зрушення земної кори. Чим ближче вогнище, тим більшу руйнівну силу набуває природна катастрофа.

1. Що відбувається при сильному землетрусі

Землетрус починається з розриву і переміщення гірських порід в якомусь місці у глибині Землі. Це місце називається вогнищем землетрусу, або гіпоцентром. Глибина його звичайно буває не більше 100 км, але інколи доходить до 700 км. Інколи вогнище землетрусу може бути і на поверхності землі. В таких випадках, якщо землетрус сильний, мости, дороги, будинки і інші спорудження виявляються розірваними і зруйнованими.

Частина землі, в межах якої на поверхні, над вогнищем, сила підземних поштовхів доходить найбільшої величини, називається епіцентром.

В одних випадках пласти землі, розміщених по сторонах розлому, рухається один на одного. В інших – земля по одну сторону розлому опускається, утворюючи скидання. В місцях де вони пересікають річні русла, появляються водоспади. Зведення підземних печер розтріскуються і обвалюються. Буває, що після землетрусу великі частини землі прибори фіксують близько 100 000 землетрусів щорічно.

Удар викликає стрясіння шарів гірських порід навкруги вогнища, розходячи у вигляді хвиль, так як і хвилі розходяться від кинутого у воду каміння. Але вода швидко заспокоюється, і навіть після самої більшої бурі на її поверхні не залишаючи ніяких слідів. На земній поверхності стрясіння не завжди проходять безслідно. Від дуже сильних струсів поверхності землі може вигинатися.

Більшість руйнувань від землетрусів звичайно відбувається у не стійких гірських породах.

Побудови при сильних підземних штовхань руйнуються за декілька секунд. Катастрофічні землетруси рідко дають більше 2-3 коротких, але сильних поштовхів. Тільки слабкі, вже безпечні повторні поштовхи ще довго тривожать зляканих жителів. Звичайно, чим дальше від епіцентру, тим слабкіше трясіння ґрунту. На великих відстанях воно зовсім не замітне.

Нерідко вогнище землетрусу ховається під морським дном, і на море створюються великі хвилі. Наприклад, під час Лісабонського землетрусу в 1755 р. на берег Португалії обвалилася хвиля висотою 12м, а сильне хвилювання спостерігалося навіть у берегів Південної Америки, по іншу сторону Атлантичного океану. Більшість підземних поштовхів дуже слабо, і про них знають тільки сейсмологи – учені, які спеціально вивчають поштовхи землі. Катастрофи, типу Месинської чи Каліфорнійської, бувають досить рідко.

Силу землетрусу визначають балами.

Учені зробили спеціальну таблицю для визначення сили землетрусу в балах.

2.  Характеристика землетрусів

7. Запис землетрусу

Коли ви стоїте в автобусі, то при ривку машини з місця ви падаєте назад, а при раптовому торможені – вперед. Чому це відбувається? Коли автобус різко рушає, ваше тіло прагне зберегти стан спокою. Ноги, опираючи на підлогу автобуса, “виїжають” з-під вас, і ви падаєте назад. Властивість зберігати початковий стан спокою чи рівномірного руху називається інерцією. Ця ж властивість інерції використовується і в особливому приладі – сейсмографі, відмічаючи землетрус. Головна частина сейсмографа – маятник – представляє собою вантаж, підвішений як в маятнику настінного годинника чи на пружині, як на кантарі. Коли грунт коливається вантаж маятника сейсмографа відстає від її руху. Якщо до вантажу маятника прикріпити іглу і до неї прижати закопчене скло так, щоб ігла доторкалась до його поверхні, получеться найпростіший сейсмограф, яким користувались раніше. Грунт, а разом з ним і скляна пластинка коливаються, вантаж маятника і ігла залишаються нерухомими, і ігла креслить на закопченій поверхності криву коливання землі.

Якщо замість ігли до вантажу маятника прикріпити дзеркало і направити на нього промінь світла, то відбитий промінь – “зайчик” – буде відтворювати коливання ґрунту у збільшеному вигляді. Такий “зайчик” направляють на рівномірно рухаючу стрічку фотопаперу; після проявлення на цій стрічці можна побачити записані коливання – криву коливання землі в час.

Надзвичайне досягнення науки – електричний сейсмограф для запису найменших коливань ґрунту. Його винайшов академік Б.Б.Голицин. цей прилад регіструє землетрус, відбуваючий на відстані до 20 000 км. Так, наприклад, сейсмографи Голицина, встановлені на сейсмічній станції “Москва”, відмічають коливання від землетрусу, проходячого в Південній Америці чи Антарктиді.

Якщо вогнище землетрусу знаходиться в передгір’ї Паміру на відстані близько 3000 км від Москви, то через декілька хвилин після початку землетрусу напружені хвилі дійдуть до Москви.

Запис струсу ґрунту називається с е й с м о г р а м о ю. Академік Б.Б. Голіцин винайшов метод, як по сейсмограмі навіть однієї станції дізнатися, де відбувається землетрус.

На сейсмічних станціях прилади працюють день і ніч, слідкуючи за сейсмічними хвилями – вісниками далеких і близьких підземних поштовхів.

Академік Б.Б. Голіцин порівняв кожний землетрус із ліхтарем, який загорається на короткий час і освітлює всередині Землі. Сейсмічні хвилі проходять всередині земного шару в тих місцях, які недоступні спостереженню. Все, що вони зустрічають по дорозі, так чи інакше їх змінюють. Швидкість розмноженню пружних хвиль залежить від міцності і твердості порід всередині Землі.

Розшифрувати сейсмограму, прочитати розповідь сейсмічних хвиль про те, що вони зустріли в глибині Землі, - складна, але захоплююче завдання.

1. сейсмографи

Для реєстрації землетрусів використовують прилади, які називаються сейсмографами. Перший сейсмоскоп (так називалися перші прилади для фіксування землетрусів) сконструйований китайським вченим Чжан Хеном у 132 році нашої ери. Це була китайська ваза з чотирма головами драконів орієнтованими відповідно до сторін світу . У пащах драконів знаходилась металеві кульки, з’єднані з вертикальним маятником. При поштовхах одна з кульок падала в рот жабки, яка

стояла навпроти голови дракона. Таким чином визначали напрямок підземного поштовху. Сучасні сейсмографи являють собою складні електронні прилади, а запис сейсмічних коливань здійснюється на магнітній стрічці – сейсмограмі. При землетрусах першими досягають станції, обладнаної сейсмографами (сейсмостанції), поздовжні хвилі (Р), тому що вони поширюються з найбільшою швидкістю. Пізніше на магнітних стрічках сеймограм фіксуються більш різкі зубці (рис. 5.104) поперечних хвиль (S), а згодом ще різкіші – поверхневих хвиль (L). Інтервал між часом поперечних та поздовжніх хвиль прямопропорційно залежить від відстані до осередку та епіцентру землетрусу.

Результати визначення глибини осередків свідчить, що 80% землетрусів виникає в корі на глибині 8-10 км, а 20% –характеризуються ще глибшим зародженням.

 Сейсмограми  землетрусу.

Р – поздовжні хвилі; S – поперечні хвилі; L – поверхневі хвилі.

8. Правила поведінки при землетрусі

Кожній людині дуже важливо знати правила поведінки при землетрусі для того, щоб не розгубитися в самий відповідальний момент і постаратися по можливості надати собі і оточуючим максимально можливу допомогу. У першу чергу це стосується тих людей, які постійно проживають або тимчасово перебувають в сейсмічно небезпечних зонах, які повинні завжди бути напоготові.

Для того щоб землетрус не застало зненацька всі важливі документи і заощадження, аптечку, а також ліхтарик необхідно зберігати в одному місці, завжди тримати в голові приблизний план дій при знаходженні в будь-якому з можливих місць, де ви могли б бути. Також не варто зберігати на верхніх полицях і шафах важкі, гострі та ядросодержащие речовини.

У тому випадку якщо надійшло повідомлення про сильний землетрус і необхідність евакуації в тому випадку, якщо ви перебуваєте в не вдома і у вас є невеликий запас часу потрібно негайно попрямувати в свій будинок, зібрати всі необхідні документи і речі, вимкнути воду, світло і газ і закрити двері. Після чого необхідно в найкоротші терміни покинути населений пункт і попрямувати в більш безпечне місце.