Землетрясения как фактор риска

Подземные толчки и колебания земной поверхности называются землетрясениями. Изучением землетрясений занимается сейсмология. Причиной землетрясений являются тектонические смещения и разрывы в земной коре и верхней мантии, в результате которых осуществляется разгрузка напряжений участков земной коры. При таких смещениях и разрывах в земной коре возникают так называемые сейсмические волны различной амплитуды, которые могут достигать и поверхности.

Эти сейсмические волны распространяются из эпицентра землетрясения, которым является место смещения, разрыва, сброса, тектонической подвижки, и вызывают колебания земной поверхности на значительных территориях. Между собой землетрясения отличаются причинами возникновения, полной выделившейся энергией, зонами охвата и поражения, мощностью сейсмических волн, интенсивностью подвижек земной поверхности, характером разрушений на земной поверхности.

Ежегодно возникает около миллиона различных землетрясений, большинство из которых ощущается и регистрируется только специальными приборами (сейсмографами), установленными на специальных сейсмографических станциях. В настоящее время сеть таких станций имеет глобальный характер. С помощью этой сети регистрируются и изучаются все землетрясения на Земле.

Первоначально информацию о землетрясениях получали не с помощью приборов, а путем опроса очевидцев, участников события, наблюдателей за последствиями катастрофических землетрясений. Поэтому шкалы интенсивности землетрясений издавна базировались на использовании безразмерных единиц (баллов) и соответствующих им описаниях внешних проявлений землетрясения.

Впоследствии, после введения сейсмографов в широкую практику, появились шкалы, для описания землетрясений, основанные на анализе записей сейсмографов (сейсмограмм). Такие шкалы получили наибольшее распространение среди специалистов, имеющих доступ к анализу сейсмограмм. Впоследствии этими шкалами стали широко пользоваться и другие специалисты, для которых необходима информация о мощности землетрясения.

Изначально для описания интенсивности землетрясений использовались шкалы интенсивности (балльности) землетрясений, основанные на эффекте воздействия землетрясения на поверхности в точке наблюдения. Принцип введения таких шкал аналогичен шкале Бофорта для оценки силы ветра. В разных странах эти шкалы несколько отличаются друг от друга как по названию, так и по количеству баллов в них.

Одной из наиболее ранних шкал интенсивности землетрясений являлась 10-балльная шкала Росси — Форела, принятая в Америке в 1883 г. Сейчас в Америке принята 12-балльная шкала ММ, названная по имени ученого Меркалли (модифицированная Меркалли), в Японии — 9-балльная шкала JMA. В России сейчас принята 12-балльная шкала MSK-64, названная по именам ученых Медведева, Шпонхоера и Карника и частично приведенная ниже.

Заметим, что балльность приписывается точке наблюдения, поэтому в различных точках пространства при одном и том же землетрясении балльность будет различной. Наибольшая балльность обычно наблюдается в эпицентре, именно она теперь и указывается в качестве общей характеристики всего землетрясения. Ранее говорили: землетрясение силой 7 баллов в эпицентре, теперь говорят: землетрясение 7 баллов, что означает то же самое.

Среди специалистов-сейсмологов наибольшее распространение для описания мощности землетрясения получила шкала Рихтера (шкала магнитуд), названная в честь известного сейсмолога Чарльза Рихтера (1900-1985). Она ориентирована на анализ высот сейсмических волн, записанных с помощью сейсмографов. С ее помощью можно сравнивать между собой различные по мощности землетрясения.

Эта шкала носит логарифмический характер, и возрастанию магнитуды на единицу соответствует увеличение амплитуды сейсмических волн в 10 раз. Вместе с тем, Рихтер связал магнитуду с некоторыми проявлениями землетрясения, в том числе и с известными землетрясениями. Магнитуда является одной из основных характеристик при описании землетрясений. Обычно информация о магнитуде записывается в виде М = 6,2.

Иногда можно встретить обозначение R, например, землетрясение 3,4 R, указывающее на то, что используется магнитуда по шкале Рихтера. Шкала Рихтера имеет диапазон магнитуд от 1 до 9, т.е. амплитуда самых слабых регистрируемых сейсмических волн в миллиард раз меньше амплитуды самых крупных сейсмических волн. Шкала магнитуд является так называемой открытой шкалой, не имеющей верхней границы.

Однако наиболее сильное наблюдавшееся землетрясение на Земле на момент составления шкалы имело магнитуду 8,9. На этом основании некоторые специалисты считают, что максимальное значение в шкале Рихтера равно 9, но это не соответствует действительности. Например, землетрясение в Чили 22 мая 1960 г. имело магнитуду 9,5. А всего в XX в. произошло четыре землетрясения с магнитудой 9 и более. Заметим, что магнитуда землетрясения характеризует его мощность в его эпицентре.

Слабые землетрясения, не приводящие к экономическим ущербам, наблюдаются очень часто, около 1 млн. в год на всей планете. Количество сильных землетрясений, приводящих к экономическим ущербам и жертвам среди людей, составляет 100-300 в год, а количество землетрясений с магнитудой около 8 составляет 1-2 в год. В дальнейшем мы будем рассматривать только сильные землетрясения, приводящие к экономическим убыткам. В России к таким относятся землетрясения 7 баллов по шкале MSK-64 и более. Сильные землетрясения распространены крайне неравномерно по поверхности Земли. Выделяют зоны с повышенной частотой проявления землетрясений, которые называют зонами повышенной сейсмической активности.

В истории сильные и катастрофические землетрясения происходили достаточно часто. К счастью, они редко возникали в густонаселенных районах. В табл. 3.1.1.3 приведены места и даты десяти наиболее мощных землетрясений на планете в XX в.

Возникновение мощного землетрясения в густонаселенных районах приводит к катастрофическим результатам с тяжелейшими человеческими жертвами и колоссальным экономическим ущербом. Известны несколько землетрясений, в которых число погибших превышало 100 тыс. человек. Наибольшее количество жертв в истории человечества было вызвано землетрясением, которое произошло в Китае, в провинциях Шэньси и Гуаньси в 23 января 1556 г.

По оценкам специалистов оно имело магнитуду 8,0. Количество погибших составило более 800 тыс. человек. Такие размеры потерь были обусловлены следующими обстоятельствами: большинство населения в данной провинции в эти времена проживало в лессовых пещерах. Землетрясение произошло ночью, вызвало сдвиг лесса на огромной территории в несколько тысяч квадратных километров. В результате большинство погибших оказалось засыпанными в жилищах-пещерах.

Через сотни лет, в Китае в 1920 г. произошло схожее землетрясение, унесшее жизни около 20 тыс. человек, большинство из которых также оказалось засыпанными в лессовых жилищах-пещерах. Второе по количеству человеческих жертв землетрясение также произошло в миллионном городе Таньшане (Китай) 28 июля 1976 г.