Иногда встречается еще один тип землетрясений — обвальный. Это достаточно мелкие подземные толчки, происходящие в местах, где присутствуют подземные пустоты или горные выработки. Непосредственным катализатором сотрясений грунта выступает обрушение кровли шахты или пещеры. Случаются и землетрясения, связанные с «горными ударами», которые имеют место тогда, когда напряжения, скапливающиеся в зоне горной выработки, приводят к резкому отделению огромных масс горных пород от их забоя, из-за чего образуются сейсмические волны. Подобные землетрясения свойственны территориям Канады и Южной Африки. Значительный интерес представляют обвальные землетрясения, связанные с развитием крупных оползней.
Нельзя не упомянуть об искусственных землетрясениях, виновником которых выступает человек, производящий обычные или ядерные взрывы. Так, подземные ядерные взрывы нескольких последних десятилетий приводили к достаточно ощутимой сейсмической активности в разных местах планеты. Если в глубокой скважине детонирует ядерное устройство, то высвобождается колоссальный объем ядерной энергии. Давление за мизерные доли секунды увеличивается до значений, в тысячи раз превышающих атмосферное давление, а температура в эпицентре повышается на миллионы градусов. При этом окружающие породы испаряются, формируется сферическая полость в несколько метров диаметром, которая становится все больше по мере испарения кипящей породы, а ударная волна пронизывает породы вокруг сферы тончайшими трещинами.
Основной объект исследований сейсмологии, предоставляющий ключевую информацию, — это сейсмические волны, по которым доступно изучать не только землетрясения, но и строение Земли, устанавливать местонахождение полезных ископаемых и определять взрывы (например, ядерные).
Вне области, покрытой трещинами (сотни метров), сжатие породы запускает механизм расхождения сейсмических волн. Когда 1-я волна достигает земной поверхности, грунт приподнимается и при наличии достаточного количества энергии породы способны «выстрелить» с образованием воронки. Сейсмические волны от очень мощных ядерных взрывов распространялись сквозь внутренние области планеты и фиксировались на отдаленных сейсмических станциях, причем амплитуда соответствовала силе настоящих сейсмических волн от землетрясения в 7 магнитуд по шкале Рихтера. Такие волны ощущались даже в далеко расположенных от места взрыва городах.
Признаки назревающего землетрясения
В первую очередь специалистам на станциях слежения за сейсмической активностью способны многое сказать изменения скорости продольных сейсмических волн. Оборудование рассчитано на точное определение времени прихода волн. Кроме того, если поверхность земли вдруг наклонится, то это также станет более чем подозрительно; а еще перед землетрясением может выделяться газ радон.
Важную роль в прогнозировании скорого землетрясения играет электропроводимость пород в зоне риска. Она, как выяснилось при лабораторных опытах, заметно меняется у водонасыщенной породы до того, как ее разрушает высокое давление.
Колебания общего фона сейсмической активности — наверно, самый интересный параметр, но и самый неопределенный в плане конкретных выводов.
Землетрясение развивается по следующим этапам. Сначала под влиянием глобальных тектонических подвижек некоторое время накапливается упругая деформация (так называется особое воздействие тектонических сил, когда тело в состоянии восстановить форму при прекращении влияния на него). На протяжении этого периода сейсмические показатели не выходят за пределы стандартных значений. Затем в горных породах земной коры в зонах разлома развиваются трещины, которые в конце концов приводят к изменению объема материала из-за сдвиговой деформации.
В процессе раскрытия трещин скорость проходящих сквозь подобную расширяющуюся область продольных волн падает, поверхность при этом приподнимается, выделяется газ, увеличивается электропроводимость, возможно увеличение количества мелких землетрясений в единицу времени. Далее в поры и микротрещины из окружающих пород проникает вода, усугубляющая неустойчивость. В ходе заполнения трещин водой первые слабые сейсмические волны начинают распространяться быстрее, грунт перестает подниматься, газ заканчивает выделяться, а электропроводимость продолжает увеличиваться. Потом происходит непосредственно землетрясение с последующими афтершоками.
Опасности, связанные с землетрясениями
Основными факторами опасности развития сейсмической ситуации являются сотрясение, разжижение, послойное смещение грунта, оползни, сели, лавины, наклон поверхностей, сдвиг горных пород по разлому, цунами, стоячие волны, наводнения и пожары.
Ключевую угрозу жизни человека представляет не само сотрясение почвы, а его следствие — сотрясение всего того, что стоит на ней. Из-за колебаний грунта верхние слои почвы нарушаются, основа, на которой стоят здания, становится неустойчивой — с закономерными последствиями.
Порой землетрясения приводят к катастрофическим наводнениям, чаще это цунами (если катаклизм произошел на дне океана), которые становятся причиной огромного числа жертв, — в этом смысле они, как правило, опаснее самого землетрясения. Стоячие волны (сейши), образующиеся в замкнутых или частично разомкнутых водоемах, способны находиться в стоячем положении до нескольких часов. Кроме того, большую опасность для жизни и здоровья людей представляют наводнения, в том числе вызванные прорывами плотин и запруд из-за повреждений грунта и образования трещин в конструкциях.
Спутниками землетрясений часто являются гигантские пожары. Однако это как раз тот случай, когда разумным планированием и эффективными профилактическими мероприятиями нетрудно значительно уменьшить опасность. Для чего среди местных жителей, в школах, больницах, на предприятиях проводят разъяснительную работу по противопожарной безопасности. Естественно, необходимо позаботиться о качественной организации деятельности противопожарных служб и следить за тем, чтобы правила противопожарной безопасности обязательно и в полной мере выполнялись.
В настоящее время ситуация в этом смысле достаточно позитивная, поскольку такие пожары, какие происходили в начале XX в., например в Канто, Япония, в современных городах маловероятны. Суть в применении в строительстве новых материалов, использовании технологий, делающих строения менее уязвимыми для огня, лучшей организованности и обеспеченности противопожарных служб, а также в более качественной работе системы водоснабжения.
Вероятность того, что в момент землетрясения люди окажутся дома, превышает 60%. Замечательно, если с точки зрения прочности и устойчивости конструкций сооружения отвечают необходимым требованиям или обладают деревянным каркасом. К сожалению, на практике это условие соблюдается далеко не везде, во многих местах Земли до сих пор по традиции возводят сооружения, не выдерживающие в сейсмическом отношении никакой критики. Это, например, Азиатский регион, Средиземноморье, Южная и Центральная Америка. Здесь часто встречаются жилища, строительство которых ведется по старинке, а потому создаются все условия для массовой гибели даже при землетрясениях средней интенсивности. Причина подобной ситуации в том, что многие страны указанных регионов довольно бедны и не обладают достаточными экономическими ресурсами, чтобы за короткие сроки возвести в сельских районах сейсмостойкие здания.
Причем ясно, что чем меньше жизней унесет землетрясение, тем быстрее можно будет осуществить восстановление, поскольку останется больше рабочих рук и на экономику государства ляжет меньше забот. Нужно только внедрить недорогие изменения в проектах городских и особенно сельских построек — это наилучшая предупредительная мера по уменьшению количества жертв при возможных катаклизмах.
Хорошим вариантом станет строительство одно- или двухэтажных домов с деревянным каркасом. Такие сооружения распространены, например, в США и Новой Зеландии, а в Японии популярны относительно безопасные легкие дощатые конструкции. Впрочем, попытка создания новых типов зданий с повышенной сейсмоустойчивостью порой приводит к обратным результатам, когда прежняя небезопасная конструкция выдерживает подземные толчки лучше, чем новая.
Уменьшение опасности жилых домов
Для существенной минимизации ущерба при землетрясении хозяевам построек, находящихся в зоне сейсмического риска, рекомендуется придерживаться основных требований сейсмостойкого строительства и, если для жилья предоставлено готовое сооружение, ввести определенные усовершенствования:
