Магнітуда й інтенсивність землетрусів

Магнітуда землетрусів звичайно визначається за шкалою, що грунтується на записах сейсмографів Ця шкала відома під назвою шкали магнітуд, або шкали Ріхтера (за іменем американського сейсмолога Ч. Ф Ріхтера, що запропонував fi в 1935 р ) Магнітуда землетрусу — безрозмірна величина, пропорційна до логарифма відношення максимальних амплітуд певного типу хвиль цього землетрусу і деякого стандартного землетрусу. Існують розходження в методах визначення магнітуд близьких, віддалених, дрібнофокусних (неглибоких) і глибоких землетрусів. Магнітуди, визначені за різними типами хвиль, відрізняються за величиною Землетруси різної магнітуди (за шкалою Ріхтера) виявляються в такий спосіб.

2 - найслабші відчутні поштовхи,

41/2 — найслабші поштовхи, шо призводять до невеликих руйнувань,

6 — помірні руйнування,

81/2 — найдужчі з відомих землетрусів.

Інтенсивність землетрусів оцінюється в балах при обстеженні району за величиною викликаних ними руйнувань наземних споруджень або деформацій земної поверхні. Для ретроспективної оцінки бальності історичних або давніших землетрусів використовують певні емпірично отримані співвідношення. У США оцінка інтенсивності зазвичай проводиться за модифікованою 12-баль-ною шкалою Меркаллі.

1 бал. Відчувається деякими особливо чутливими людьми в особливо сприятливих для цього обставинах.

3 бали. Відчувається людьми як вібрація від проїжджаючої вантажівки.

4 бали. Деренчать посуд і шибки, скриплять двері й стіни.

5 балів. Відчувається майже усіма; чимало сплячих прокидаються. Незакріплені предмети падають.

6 балів. Відчувається всіма. Невеликі ушкодження.

8 балів. Падають димарі, пам'ятники, валяться стіни. Змінюється рівень води в колодязях. Сильно ушкоджуються капітальні будинки.

10 балів. Руйнуються цегельні будівлі й каркасні спорудження. Деформуються рейки, виникають зсуви.

12 балів. Повне руйнування. На земній поверхні видно хвилі.

У Росії й деяких сусідніх із нею країнах прийнято оцінювати інтенсивність коливань у балах MSK (12-бальної шкали Медведева — Шпонхойєра — Карника), у Японії — у балах ЯМА (9-бальної шкали Японського метеорологічного агентства). Інтенсивність у балах (що виражаються цілими числами без дробів) визначається при обстеженні району, у якому відбувся землетрус, або опитуванні жителів про їхні відчуття при відсутності руйнувань, або ж розрахунками за емпірично отриманими й прийнятими для цього району формулами. Серед перших відомостей про землетрус, що відбувся, стає відомою саме його магніту-да, а не інтенсивність. Магнітуда визначається на сейсмограмах навіть на великих відстанях від епіцентру.

Катастрофічні наслідки

Сильні землетруси мають катастрофічний характер, поступаючись за числом жертв тільки тайфунам і значно (у десятки разів) випереджаючи виверження вулканів. Матеріальний збиток одного руйнівного землетрусу може складати сотні мільйонів доларів. Кількість слабких землетрусів набагато більша, ніж сильних. Так, із сотні тисяч землетрусів, які щорічно відбуваються на Землі, тільки одиниці належать до катастрофічних. Вони вивільняють близько 10²⁰ Дж потенційної сейсмічної енергії, що складає всього 0,01 % теплової енергії Землі, випромінюваної у космічний простір. Сильні землетруси залишають безліч слідів, особливо в районі епіцентру: найбільш поширеними є зсуви й осипання пухкого грунту й тріщини на земній поверхні. Характер таких порушень значною мірою визначається геологічною будовою місцевості. У пухкому та насиченому водою грунті на крутих схилах часто відбуваються зсуви й обвали, а могутня товща водонасиченого алювію в долинах деформується легше, ніж тверді породи. На поверхні алювію утворюються просадні улоговини, що заповнюються водою. І навіть не дуже сильні землетруси позначаються на рельєфі місцевості.

Зсуви уздовж розламів або виникнення поверхневих розривів можуть змінити планове й висотне положення окремих точок земної поверхні вздовж лінії розламу, як це відбулося під час землетрусу 1906 р. у Сан-Франциско. При землетрусі в жовтні 1915 р. у долині Плезант у Неваді на розламі утворився уступ завдовжки 35 км і заввишки до 4,5 м. При землетрусі в травні 1940 р. у долині Імперіал у Каліфорнії переміщення відбулися на 55-кілометровій ділянці розламу, причому спостерігалися горизонтальні зсуви до 4,5 м. У результаті Ассамського землетрусу (Індія) у червні 1897 р. в епіцентральній області висота місцевості змінилася не менше ніж на 3 м. Значні поверхневі деформації простежуються не тільки поблизу розламів і призводять до зміни напрямку річкового стоку, затоплення або розривів водотоків, порушення режиму джерел води, при чому деякі з них тимчасово або назавжди перестають функціонувати, але одночасно можуть з'явитися нові. Колодязі й свердловини запливають брудом, а рівень води в них відчутно змінюється.

При сильних землетрусах вода, рідкий бруд або пісок можуть фонтанами викидатися з грунту. При зсуві вздовж розламів відбуваються ушкодження автомобільних шляхів і залізниць, будинків, мостів й інших інженерних споруджень. Однак якісно побудовані будинки рідко руйнуються повністю. Зазвичай ступінь руйнувань знаходиться в прямій залежності від типу спорудження і геологічної будови місцевості. При землетрусах помірної сили можуть відбуватися часткові ушкодження будинків, а якщо вони невдало спроектовані або неякісно побудовані, то можливим є їхнє повне руйнування. При дуже сильних поштовхах можуть обвалитися й сильно постраждати спорудження, побудовані без врахування сейсмічної небезпеки. Зазвичай не руйнуються одно- і двоповерхові будівлі, якщо в них не дуже важкі.дахи, Однак буває, що вони зміщаються з фундаментів і часто в них розтріскується й відвалюється штукатурка. Диференційовані рухи можуть призводити до того, що мости зрушуються зі своїх опор, а інженерні комунікації і водопровідні труби розриваються. При інтенсивних коливаннях прокладені в грунті труби можуть «складатися», всовуючись одна в одну, або вигинатися, виходячи на поверхню, а залізничні рейки деформуватися. У сейсмонебезпечних районах споруди повинні проектуватися й будуватися з дотриманням будівельних норм, прийнятих для цього району відповідно до карти сейсмічного районування.

У густонаселених районах чи не більшого збитку, ніж самі землетруси, завдають пожежі, що виникають у результаті розриву газопроводів і ліній електропередач, перекидання печей, плит і різних нагрівальних приладів. Боротьба з пожежами ускладнюється через те, що водопровід виявляється ушкодженим, а вулиці непроїзними внаслідок утворених завалів. Іноді підземні поштовхи супроводжуються добре помітним низьким гулом, коли частота сейсмічних коливань лежить у діапазоні, що сприймається людським вухом, іноді такі звуки чуються і при відсутності поштовхів. У деяких районах вони являють собою досить звичайне явище, хоча відчутні землетруси відбуваються дуже рідко.

Є також численні повідомлення про виникнення світіння під час сильних землетрусів. Загальноприйнятого пояснення таких явищ поки немає. Цунамі (великі хвилі на морі) виникають при швидких вертикальних деформаціях морського дна під час підводних землетрусів. Цунамі поширюються в океанах у межах глибоководних зон океанів зі швидкістю 400—800 км/год і можуть викликати руйнування на берегах, віддалених на тисячі кілометрів від епіцентру. Біля прилеглих до епіцентру берегів ці хвилі іноді сягають заввишки 30 м. Цунамі найчастіше спустошують узбережжя Тихого океану, як це відбулося в 1933 р. у Японії й у 1952 р. на Камчатці.

При багатьох сильних землетрусах, крім основних поштовхів, реєструються форшоки (попередні землетруси) і численні афтершоки (землетруси, що йдуть за основним поштовхом). Афтершоки зазвичай слабкіші, ніж основний поштовх, і можуть повторюватися протягом тижнів і навіть років, стаючи чимраз рідшими. З величезного числа землетрусів, що відбуваються щорічно, тільки один має магнітуду, яка дорівнює або перевищує 8, десять — 7—7,9, сто — 6—6,9. Будь-який землетрус із магнітудою понад 7 може стати великою катастрофою. Однак він може залишитися і непоміченим, якщо відбудеться в пустельному районі. Так, грандіозна природна катастрофа — Гобі-Алтайський землетрус (1957 p.; магнітуда 8,5, інтенсивність 11 — 12 балів) — залишається майже невивченим, хоча через величезну силу, малу глибину вогнища і відсутність рослинного покриву цей землетрус залишив на поверхні найбільш повну й різноманітну картину (виникли 2 озера, миттєво утворилося величезне насування у дагляді кам'яної хвилі заввишки до 10 м, максимальний зсув уздовж скиду сягнув 300 м і т. ін.). Територія завширшки 50—100 км і завдовжки 500 км (як Данія або Голландія) була повністю зруйнована.

Якби цей землетрус відбувся в густонаселеному районі, кількість жертв вимірювалася б мільйонами. Наслідки одного з найдужчих землетрусів (магнітуда могла складати 9), що відбувся в найдавнішому районі Європи — Лісабоні — у 1755 р. і захопив територію понад 2,5 млн км², були настільки грандіозні (загинуло 50 тис. з 230 тис. городян, у гавані виросла скеля, прибережне дно стало сушею, змінився обрис узбережжя Португалії) і так вразив європейців, що Вольтер відгукнувся на нього «Поемою про загибель Лісабо-на»(1756). Сильні землетруси, якими б рідкісними вони не були, ніколи не залишають сучасників байдужими. Так, у трагедії У. Шекспіра «Ромео й Джульєтта»(1595) годувальниця згадує землетрус 1580 р., який, зважаючи на все, пережив сам автор.

Загальне число жертв землетрусів на планеті за останні 500 років склало близько 5 млн чоловік, майже половина з них припадає на Китай. Так, у 1556 р. у китайській провінції Шеньсі під час землетрусу з магнітудою 8,1 запнуло 830 тис. чоловік, у 1976 р. в районі Таншан на схід від Пекіна землетрус із магнітудою 7,8 викликав загибель 240 тис. чол. за офіційними китайськими даними (за даними американських сейсмологів до 1 млн чоловік). Винятково важкі наслідки пов'язані також із землетрусами в 1737 р. в Калькутті (Індія), коли загинуло 300 тис. чол., у 1908 р. у Мессіні (Італія) — 120 тис чол., у 1923 р. в Токіо — 143 тис. чоловік. Великі втрати при землетрусах зазвичай пов'язані з високою густотою населення, примітивними методами будівництва, особливо характерними для бідних районів, при цьому зовсім не обов'язково, щоб землетрус був сильним (наприклад, у 1960 р. у результаті сейсмічного поштовху з магнітудою 5,8 загинуло до 15 тис. чоловік в Агадирі, Марокко). Природні явища — зсуви, тріщини відіграють меншу роль. Катастрофічним наслідкам землетрусу можна запобігти, поліпшивши якість будівель, тому що більшість людей гине під їхніми уламками.