Катастрофы в природе: землетрясения

Каррыев Батыр

В 1958 году прорыв защитной дамбы вызвал выброс шести тысяч кубометров радиоактивного материала на 25-километровом участке узбекской реки Майли-Сай. Там же в 1992—1996 годах вызванные землетрясениями оползни привели к размыву и частичному разрушению хранилищ и выбросу токсичных материалов.

В апреле 1973 года цуг слабых землетрясений в Узбекистане вызвал Атчинский оползень. Природное и без того неустойчивое равновесие склона Кураминского хребта под воздействием многократно повторяющихся сейсмических толчков было нарушено и 700 миллионов кубических метров породы начали движение вниз. Оползень охватил площадь в восемь квадратных километров, а в месте отрыва возникли прямолинейные трещины глубиной

более трёх метров, шириной более одного метра и протяженностью до 1700 метров. На территории шахтерского городка Тешикташ возникли валы и бугры высотой до полутора метров, вершины которых были рассечены трещинами протяженностью до 270 метров.

Землетрясения в Южной Калифорнии. Жёлтые пятна – эпицентры 23 тысяч слабых землетрясений зарегистрированных за 16 лет. Голубые линии это тектонические разломы, а красные – скрытые разломы в складках (Стейн, Йетс, 1989).

В 1983 году очаг землетрясения в Западном Туркменистане с М = 5,7 был расположен на глубине пяти километров. На поверхности образовались система разрывов протяженностью 27 километров. Основной разрыв пересек территорию поселка Кум-Даг и разорвал фундаменты, цоколь и стены домов. В его зоне металлические трубы газовых и водопроводных коммуникаций изогнулись, а местами разорвались.

Слабые землетрясения опасны тем, что возникают на малоизученных в сейсмическом отношении территориях. Для сильных землетрясений можно найти те или иные признаки их возникновения, но по слабым данных очень мало. Это вызывает тревогу, поскольку происходит интенсивное освоение залёжных территорий, на них размещают предприятия с опасным циклом производства.

Это касается объектов ядерной энергетики построенных в то время, когда представление о землетрясениях значительно отличались от современных. Они могут находиться в зонах подверженных «скрытым» землетрясениям. Подобные землетрясения уже происходили в Южной Калифорнии вблизи от могильников токсичных отходов промышленности.

Микроземлетрясения

Эти землетрясения неопасны и обнаруживаются только приборами. В отличие от сильных они происходят практически повсеместно. Здесь вопрос только в том насколько чувствительны сейсмоприёмники для их обнаружения. В зонах с активной тектоникой микроземлетрясений происходит намного больше, чем на асейсмичных территориях.

Микроземлетрясения вызываются силами способными оказывать влияние на структуру напряжений в горной породе. Например, ученые Университета Колумбии исследовали активный донный вулкан Axial на хребте Juan Fuca. Он расположен недалеко от побережья Вашингтона и Штата Орегон в Тихом океане. Было обнаружено, что между числом микроземлетрясений и приливами существует причинно-следственная связь. За период почти в десять лет они чаще всего происходили во время приливно-отливных изменений уровня воды.

Наблюдая за микроземлетрясениями можно выявить скрытую угрозу – «живой» тектонический разлом опасный возникновением сильного землетрясения. Зона разлома Сан-Андреас в США относится к таковым. Южнее Сан-Франциско на профиле длиной почти сто километров регистрируется огромное количество микротолчков. Хотя в последнее время здесь не происходили сильные землетрясения, но микросейсмичность является подтверждением потенциальной сейсмической опасности региона.

Японская сеть сейсмических станций гидрометеорологического агентства и университетов страны ежегодно регистрирует десятки тысяч микроземлетрясений. Было замечено, что их активность выше там, где происходили или происходят сильные землетрясения.

Только в зоне активного разлома Неодани с 1963 года по 1972 годы было зарегистрировано более двадцати тысяч микроземлетрясений.

Изучение микроземлетрясений помогает разобраться в причинах возникновения более сильных. Иногда данные о микросейсмичности позволяют предугадать время возникновения сильных землетрясений.

В 1977 году в районе разлома Ямасаки в Японии по поведению слабых землетрясений сейсмологами было предсказано возникновение сильного землетрясения. При оценке сейсмической опасности в зоне будущего строительства крупного водохранилища на реке Герируд в пограничной области Ирана и Туркменистана в середине 90-х годов прошлого века автору благодаря высокочувствительным цифровым станциям удалось получить записи микроземлетрясений в зонах тектонических разрывов. Это само по себе оказалось очень важным, поскольку сведений о сейсмической активности этой территории не имелось.

Микросейсмы и сейсмический шум

Если вглядеться в сейсмограмму, то линии записи в отсутствии землетрясений никогда не бывают ровными. Это фиксируются очень слабые колебания, источниками являются различные явления – ветер, колебания воды в водоемах или удары воды о береговые линии и т. д. Микросейсмы начали исследовать в конце XIX века, когда Эмиль Вихерт предположил, они вызываются ударами морских волн о берега. Затем представления о природе генерации микросейсмических колебаний значительно расширилось. Оказалось, что часть из них возбуждаются стоячими морскими волнами в морях и океанах при прохождении циклонов.

Микросейсмы регистрируются в широком частотном диапазоне, и служат фоном определяющим порог чувствительности сейсмографов. Поэтому, при наблюдениях за землетрясениями стараются выбрать такую чувствительность приборов, чтобы записи не искажались помехами или шумами. Тем не менее, изучение микросейсм представляет самостоятельный интерес, так как механизмы их генерации и особенности спектрального распределения до сих пор не совсем ясны.

Было установлено повсеместное присутствие микросейсм. Также была обнаружена корреляция между характерными периодами микросейсм и средними периодами морских гравитационных волн. В 1989 году во время 45-го рейса научно-исследовательского судна «Дмитрий Менделеев» с помощью широкополосной донной станции удалось сделать уникальную запись микросейсмических шумов на дне Эгейского моря и практически одновременно гравитационных волн на его поверхности.

В 1913 году детальное изучение микросейсмических колебаний провёл академик Голицын на сейсмических станциях в Пулково, Иркутске, Ташкенте, Тифлисе и Баку. Им было высказано предположение, что помимо причин связанных с метеорологической обстановкой, микросейсмы могут быть связаны и с особенностями внутреннего строения планеты. Исследования волнового состава микросейсмических колебаний показали преобладание в их структуре поверхностных сейсмических волн (Релея и Лява), однако, отмечалось присутствие и объемных продольных и поперечных волн. Попытки определения направлений и расстояний до источников микросейсм давали противоречивые результаты.

Микросейсмы, вызываемые стоячими водяными волнами циклонов в океанах, распространяются на огромные расстояния. Область стоячих водяных волн генерирует периодически изменяющееся давление на дно океана, которое не затухает с глубиной. Под влиянием этого давления в земной коре возникают слабые колебания – штормовые микросейсмы. Их записывают все сейсмические станции мира. Например, микросейсмы от атлантических циклонов фиксируют не только станции, расположенные на европейском континенте, но и в Азии – Ашхабаде и Ташкенте, Сибири – в Иркутске и Новосибирске и многих других местах.