Введение

      Стихийные действия сил природы, пока еще не в полной мере подвластные    человеку   наносят   экономике    государства   и    населению огромный ущерб. Стихийные бедствия - это такие явления природы, которые вызывают экстремальные ситуации, нарушают нормальную жизнедеятельность людей и работу объектов. Землетрясения происходят на нашей планете часто. Каждый год они приносят смерть и разрушения во многие районы мира. Сейсмические катастрофы угрожают огромной территории, население которой исчисляется сотнями миллионов человек. Эта угроза неотвратима. Где именно произойдет очередная катастрофа, когда она разразится и какой силы достигнет, - с уверенностью сказать не может никто.

      Землетрясение, как правило, сопровождается множеством звуков различной интенсивности  в зависимости от расстояния до источника  его возникновения. Вблизи источника  землетрясения слышны резкие звуки, на некотором удалении они напоминают раскаты грома или гул взрыва. В горах возможны обвалы и лавины. Если землетрясение происходит под  водой, возникают огромные волны - цунами, вызывающие страшные разрушения на суше. Последствия сильных землетрясений  в некоторой степени похожи на последствия ядерного взрыва.

      К проблеме землетрясений, т.е. к изучению их природы, анализу воздействия, разработке способов прогноза, борьбе с их разрушительными  последствиями, привлечено внимание не только научных работников, но и  правительств и самой широкой  общественности. Само слово «землетрясение» - русское, и смысл его ясен: землетрясение - это трясение земли. А точнее, землетрясение - это колебание земной поверхности  при прохождении волн от подземного источника энергии. По-гречески землетрясение- seismos; следовательно, сейсмические явления - это те, что связаны с землетрясениями, а именно: сейсмические волны, сейсмические приборы (сейсмографы), записи сейсмических колебаний (сейсмограммы), сейсмические станции... Землетрясения зарождаются в глубоких недрах Земли, не доступных прямому наблюдению и измерению. Землетрясения - это явление геофизическое, а не только геологическое, как не редко представляется неспециалистам. Наука о землетрясениях, сейсмология, сделала серьезные успехи в познании объекта своего исследования.

      Общие сведения о землетрясениях 

      Землетрясения достигают иногда неистовой силы, и до сих пор не удается предсказать, когда и где они возникнут. Они так часто заставляли человека чувствовать себя беспомощным, что  он стал постоянно бояться землетрясений. Во многих странах народная легенда  связывает их с буйством гигантских чудищ, держащих на себе Землю.

      Первые  систематические и свободные  от мистики представления о землетрясениях возникли в Греции. Жители ее часто  были свидетелями извержения вулканов в Эгейском море и страдали от землетрясений, происходивших на берегах Средиземного моря и иногда сопровождавшихся «приливными» волнами (цунами). Многие древнегреческие  философы предлагали для этих природных  явлений физические объяснения. Например, Страбон заметил, что землетрясения  чаще происходят на побережье, чем вдали  от моря. Он, как и Аристотель, считал, что землетрясения вызываются сильнейшими  подземными ветрами, воспламеняющими  горючие вещества.

      В начале нашего века во многих местах земного  шара были созданы сейсмические станции. На них постоянно работают чувствительные сейсмографы, которые регистрируют слабые сейсмические волны, возникающие  при удаленных землетрясениях. Например, Сан-Францисское землетрясение 1906 г. было отчетливо записано десятками  станций в целом ряде стран  за пределами США, в том числе  в Японии, Италии и Германии.

      Значение  этой развернутой по всему миру сети сейсмографов состояло в том, что  документация землетрясений уже  больше не ограничивалась рассказами о субъективных ощущениях и визуально  наблюдавшихся эффектах. Была разработана  программа международного сотрудничества, которая предусматривала обмен  записями землетрясений, что помогало бы точно определять местоположение очагов. Впервые возникла статистика времени возникновения землетрясений  и их географического распределения

      ¹ Слово «цунами» произошло из японского языка и означает «гигантская волна в гавани». Возникают цунами на поверхности океана в результате извержения подводных вулканов или землетрясений. Водные массы начинают раскачиваться и постепенно приходят в медленное, но несущее в себе огромную энергию движение, которое из центра распространяется во все стороны. Длина волны, т.е. расстояние от одной водяной горы до другой, составляет от 150 до 600 км. До тех пор пока сейсмические волны имеют под собой большую глубину, их высота не превышает одного метра и они вполне безобидны. Чудовищная сила цунами обнаруживается лишь у берегов. Там волны замедляют свое движение, вода вздымается на невероятную высоту; чем круче берег, тем выше волны. Как при сильном отливе, вода сначала откатывается от берега, обнажая дно на целые километры. Затем приливает вновь уже за считанные минуты. Высота волн может достигать 60 метров, и несутся они на берег со скоростью 90 км/ч, все сметая на своем пути.

      По  записям сейсмических волн, полученных на различных обсерваториях, можно  рассчитать место землетрясения. Таким  путем и была построена единая схема распределения землетрясений  на земном шаре. Четкие пояса сейсмической активности разделяют крупные океанические и материковые области, внутри которых  почти не возникает землетрясений. Другие скопления сейсмических очагов можно увидеть в океанах, например, посреди Атлантического и Индийского океанов. В этих местах находятся  гигантские подводные горные цепи, называемые срединно-океаническими  хребтами. Сейсмически активные хребты соединяются друг с другом, а срединный  хребет Индийского океана обходит с  юга Австралию и соединяется  с другим хребтом, носящим название Восточно-Тихоокеанского поднятия. Последнее  идет на восток к Центральной Америке, а затем входит в Калифорнийский залив. Неспокойная геологическая  обстановка, характерная для всей этой глобальной системы хребтов, проявляется  в существовании крупных горных пиков и глубоких рифтовых долин.

      От  Индонезии в южные районы Тихого океана, огибая Австралию, идет гирлянда сейсмически активных дуг, ограниченная на востоке желобом Тонга-Кермадег. На противоположной стороне Тихого океана все западное побережье Центральной  и Южной Америки сотрясается  множеством землетрясений, сильных  и слабых. Крупные землетрясения  влекут за собой многочисленные жертвы. В противоположность этому в  восточной части Южной Америки  почти вовсе не бывает землетрясений, и эту область можно считать  хорошим примером асейсмичной территории. Почти никогда не бывает землетрясений  на просторах центральной и северной Канады, в большей части Сибири, в Западной Африке, на большей части  Австралии. Однако следует отметить протяженную Трансазиатскую зону высокой  сейсмичности, идущую в субширотном  направлении от Бирмы через Гималайские  горы и Центральную Азию к Кавказу  и Средиземноморью.

      Широко  развита сейсмическая активность в  Европе. На юге от землетрясений  страдают Турция, Греция, Югославия, Италия, Испания и Португалия, и чуть ли не каждый год во время таких стихийных  бедствий гибнет множество людей. К  северу от побережья Средиземного моря Европа гораздо более стабильна. Однако время от времени разрушительные землетрясения случаются в Германии, Австрии и Швейцарии и даже в районе Северного моря и в Скандинавии. Даже в Великобритании в историческое время отмечались разрушительные землетрясения. 17 декабря 1896 г. произошла серия землетрясений, сильнейшее из которых причинило ущерб городу Херефорду, насчитывавшему 4565 заселенных домов.

      Карты сейсмичности строятся по материалам, полученным за сравнительно короткое время. Поэтому если выводы и прогнозы, касающиеся вероятности возникновения  землетрясений в данном районе, основываются на таких картах, то впоследствии они  могут быть опровергнуты внезапным  землетрясением на площади, которая  раньше не считалась сейсмически  активной.

      При сейсмичности, редкой во времени и  рассредоточенной в пространстве, - возникновение землетрясений в  Австралии. Для этого имеются  очевидные геологические причины: большая часть западных районов  сложена древними породами Австралийского докембрийского щита, да и весь материк  далеко отстоит от активных океанических хребтов и окружающих его островных  дуг. Тем не менее, здесь имеются  районы со значительной сейсмичностью. Особого интереса заслуживает разрушительное - среднее по масштабам - землетрясение 14 октября 1968 г. Сильнее всего оно  ощущалось около Мекеринга (Западная Австралия), и с ним было связано  образование на поверхности новых  разрывов длиной около 30 км.

      Землетрясение - это просто колебание грунта. Волны, которые вызывают землетрясение, называются сейсмическими волнами; подобно звуковым волнам, расходящимся от гонга при ударе по нему, сейсмические волны также излучаются из некоторого источника энергии, находящегося где-то в верхних слоях Земли. Хотя источник естественных землетрясений занимает некоторый объем горных пород, часто его удобно определять как точку, из которой расходятся сейсмические волны. Эту точку называют фокусом землетрясения. При естественных землетрясениях она, конечно, находится на некоторой глубине под земной поверхностью. При искусственных землетрясениях, таких как подземные ядерные взрывы, фокус расположен близко к поверхности. Точку на земной поверхности, расположенную непосредственно над фокусом землетрясения, называют эпицентром землетрясения. 

      Типы  землетрясении

      Еще не так давно было широко распространено мнение, что причины землетрясений  будут скрыты во мраке неизвестности, поскольку они возникают на глубинах, слишком далеких от сферы человеческих наблюдений.

      Сегодня мы можем объяснить природу землетрясений  и большую часть их видимых  свойств с позиции физической теории. Согласно современным взглядам, землетрясения отражают процесс  постоянного геологического преобразования нашей планеты. Рассмотрим теперь принятую в наше время теорию происхождения  землетрясений и то, как она  помогает нам глубже понять их природу  и даже предсказывать их.

      Первый  шаг к восприятию новых взглядов заключается в признании тесной связи в расположении тех районов  земного шара, которые наиболее подвержены землетрясениям, и геологически новых  и активных областей Земли. Большинство  землетрясений возникает на окраинах плит: поэтому мы делаем вывод, что  те же глобальные геологические, или  тектонические, силы, которые создают  горы, рифтовые долины, срединно-океанические хребты и глубоководные желоба, те же самые силы представляют собой  и первичную причину сильнейших землетрясений. Природа этих глобальных сил в настоящее время еще  не совсем ясна, но несомненно, что их появление обусловлено температурными неоднородностями в теле Земли -неоднородностями, возникающими благодаря потере тепла  путем излучения в окружающее пространство, с одной стороны, и  благодаря добавлению тепла от распада  радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах, - с другой. 

      Признаки  готовящегося землетрясения

      Прежде  всего, особый интерес сейсмологов  привлекают предвестниковые изменения  скорости продольных сейсмических, волн, поскольку сейсмологические станции  специально сконструированы так, чтобы  точно отмечать время прихода  волн.

      Второй  из параметров, которые могут быть использованы для прогноза, -это  изменение уровня земной поверхности, например наклон поверхности грунта в сейсмических районах.

      Третий  параметр - выделение инертного газа радона в атмосферу вдоль зон  активных разломов, особенно из глубоких скважин.

      Четвертый параметр, привлекающий большое внимание, электропроводимость пород в  зоне подготовки землетрясения. Из лабораторных экспериментов, проведенных на образцах горных пород, известно, что электрическое  сопротивление водонасыщенной породы, например, гранита, резко меняется перед  тем, как порода начинает разрушаться  под действием высокого давления.

      Пятый параметр - вариации уровня сейсмической активности. По этому параметру имеется  больше сведений, чем по четырем  другим, но полученные до сих пор  результаты не позволяют сделать определенных выводов. Регистрируются сильные изменения нормального фона сейсмической активности - обычно это увеличение частоты слабых землетрясений.

      Рассмотрим  эти пять стадий. Первая стадия состоит  в медленном накоплении упругой  деформации благодаря  действию главных  тектонических сил. В течение  этого периода все сейсмические параметры характеризуются нормальными  значениями. На второй стадии в коровых  породах зон разлома развиваются  трещины что приводит к общему возрастанию объема - к дилатансии. Когда открываются трещины, скорость продольных волн, проходящих через  такую раздувающуюся область, падает, дневная поверхность при этом воздымается, выделяется газ радон, уменьшается электрическое сопротивление  может измениться частота микроземлетрясений, отмечаемых на данной площади. На третьей  стадии