Поражающие факторы землетрясения

Поражающими факторами землетрясения, являются, прежде всего, механические воздействия колебаний земной поверхности и трещины. Однако следует отметить, что во время землетрясений очень редко причиной человеческих жертв бывает движение почвы само по себе. Известен единственный случай гибели человека, попавшего в трещину, образовавшуюся в грунте, во время землетрясения в 1943 году в Японии унесшего 5400 человеческих жизней.

Главными причинами несчастных случаев и гибели людей являются вторичные факторы землетрясения: разрушения, затопления, осыпание разбитых стекол, опадание электропроводов, взрывы и пожары, связанные с утечкой газа из поврежденных труб, а также неконтролируемые действия людей, вызванные испугом и паникой. Некоторые вторичные факторы землетрясения сами по себе представляют чрезвычайные ситуации, к ним относятся лавины, оползни, обвалы, разжижение грунта, цунами и др.

Основные критерии землетрясения

Основными критериями, определяющими характер землетрясения, являются глубина очага, продолжительность сотрясений грунта, сейсмическая энергия и интенсивность землетрясения [9].

Глубина гипоцентра землетрясения обычно бывает не больше 100 км, но иногда доходит до 700 км. По глубине гипоцентра различают: мелкофокусные или поверхностные — 70-80 км, среднефокусные - 80-300 км и глубокофокусные - более 300 км. Иногда глубина гипоцентра менее 30 км.

Область в литосфере, в которой начинается подвижка пород, называется фокусом или гипоцентром землетрясения. Проекция гипоцентра на земную поверхность именуется эпицентром. Зона, располагающаяся вокруг эпицентра, называется эпицентральной зоной (зона наиболее интенсивных колебаний грунта).

Продолжительность сотрясения грунта во время землетрясения обычно составляет от нескольких до 40 – 50 секунд и лишь наиболее разрушительные землетрясения могут продолжаться до 1 – 1,5 минут.

Под сейсмической энергией понимается энергия, излучаемая из гипоцентра землетрясения в форме сейсмических волн. Большая часть выделяющейся энергии расходуется на разламывание и дробления пород, образование тепла. Часть энергии излучается из очага землетрясения (гипоцентра) во всех направлениях в виде сейсмических волн, которые распространяются в земле и, достигая ее поверхности, порождают ощущаемое нами движение грунта (колебание почвы) и вызывают повреждение зданий и сооружений. При этом одновременно распространяются три вида сейсмических волн:

- продольные волны (Р-волны) – сейсмические волны, распространяющиеся от очага землетрясения во всех направлениях с поочередным образованием зон сжатия и растяжения. Смещение частиц грунта при этом происходит вдоль направления распространения волн. Скорость распространения продольных волн около 8 км/с;

- поперечные волны (S -волны) – сейсмические волны, распространяющиеся от очага землетрясения во всех направлениях с образованием зон сдвига. Смещение частиц происходит перпендикулярно направлению распространения волн. Скорость распространения поперечных волн около 5 км/с;

- поверхностные волны R (волна Релея) и L (волна Лява) – сейсмические волны, распространяющиеся от эпицентра землетрясения в толще верхнего слоя земной коры. Смещение частиц грунта в R -волне происходит в вертикальной плоскости, а в L -волне – в горизонтальной плоскости перпендикулярно направлению распространения этих волн. Скорость распространения поверхностных волн – до 2 км/с.

Сейсмическая энергия оценивается по шкале Рихтера, в качестве единицы измерения в которой используется особая величина – магнитуда. Магнитуда землетрясения - это условная величина, характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясениями или взрывами. Она позволяет сравнивать источники колебаний по их энергии. Рихтер определял магнитуду, как десятичный логарифм, выраженный в микронах, максимальной амплитуде записи толчка, сделанной стандартным крутильным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра. Практически запись колебаний грунта осуществляется сейсмографами стационарных сейсмических станций, расположенных на разном удалении от эпицентра, а затем данные приводятся к магнитуде, которая могла бы быть получена в 100-километровой эпицентральной зоне.

Таким образом, шкала Рихтера даёт оценку выхода сейсмической энергии в эпицентре землетрясения, а поэтому любому землетрясению соответствует одна единственная магнитуда. По этой шкале увеличение магнитуды на 1,0 соответствует увеличению амплитуды колебания в 10 раз и увеличению энергии в 32 раза.

Интенсивность сейсмических толчков характеризует степень ущерба, причиненного землетрясением.

Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясения на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения.

Сейсмическая энергия является лишь одной из составляющих интенсивности, поскольку объем разрушений и количество жертв зависит также от расстояния данного пункта от гипоцентра землетрясения и ряда других факторов. Интенсивность тем больше, чем ближе очаг расположен к поверхности, так, например, если очаг землетрясения с магнитудой, равной 8, находится на глубине 10 км, то на поверхности интенсивность составит 11—12 баллов; при той же магнитуде, но на глубине 40—50 км воздействие на поверхности уменьшается до 9—10 баллов. Для определения интенсивности силы толчков землетрясения не только в эпицентре, но и районах, удаленных от него, используются шкалы интенсивности:

- в Европе — 12 балльная европейская макросейсмическая шкала (EMS);

- в США -12 балльная шкала Меркалли:

- в Японии — 7 балльная шкала Японского метеорологического агентства

- в России, Европе и СНГ – получила широкое распространение 12 балльная шкала МSK-64 (Медведева — Шпонхойера — Карника), являющаяся современной модификацией шкалы Меркалли.

Как показывает табл. 8.1.1 шкала МSK-64 основана на субъективных ощущениях людей и видимых физических эффектах. Каждому баллу соответствуют определенные ощущения и наблюдаемые эффекты, а при сильных толчках - разрушения. По этой шкале землетрясения до 6 баллов считаются слабыми, 6 – 7 балов – сильными, 8-9 баллов – разрушительными, 10-12 баллов – катастрофическими.

Соотношение шкал Меркалли и Рихтера представлено в таблице 8.1.2.

Таблица 8.1.1

Краткая характеристика интенсивности землетрясений
по 12-балльной шкале Меркали (MSK-64)

Примечание. Характеристика землетрясения дается в сокращении.

Таблица 8.1.2