Сейсмические области России

 

 

В четвертичном периоде произошло резкое омоложение рельефа Б.Кавказа и Закавказского нагорья. Древние поверхности выравнивания оказались приподнятыми и расчлененными глубокими ущельями. Амплитуда четвертичных поднятия в осевой зоне составила 1,5-2,5 тыс.м, по периферии намного меньше.

В современную эпоху продолжается тектоническое развитие Кавказа. На его территории проводились повторные нивелировки, которые позволили установить не только направление, но и скорость тектонических движений. Большой Кавказ продолжает подниматься со скоростью 1-3 мм в год. Скорость опускания в Терско-Каспийском прогибе достигает 4 мм в год.

О продолжающихся тектонических подвижках Кавказа свидетельствует и его сейсмичность. Кавказ относится к 6-7-балльной сейсмической зоне. Особенно велика сейсмичность восточной части южного склона Большого Кавказа (за пределами России), где проходят линии крупных разломов, отделяющих поднимающиеся структуры Кавказа от погружающейся Куринской впадины. Землетрясения наблюдались во многих районах центральной и западной частей Большого Кавказа и в Предкавказье. В 1922 г. произошло землетрясение в районе Военно-Осетинской дороги, в 1926 г. — Усть-Лабинское. Известны землетрясения в Пятигорске и других районах Северного Кавказа. Характерной особенностью сейсмичности Кавказа является незначительная глубина очагов землетрясений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Южная Сибирь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Освоение сейсмических областей России.

3.1. Прогноз землетрясений

 

Последние полтора десятка лет оказались сейсмически неспокойными для нашей планеты. Не составила исключение и территория России: основные сейсмически опасные зоны - Дальневосточная, Кавказская, Байкальская - активизировались.

Земные недра никогда не бывают спокойны. Процессы, в них происходящие, вызывают движения земной коры. Под их воздействием поверхность планеты деформируется: она поднимется и опускается, растягивается и сжимается, на ней образуются гигантские трещины. Густая сеть трещин (разломов) покрывает всю Землю, разбивая ее на большие и малые участки – блоки. По разломам отдельные блоки могут смещаться относительно друг друга. Итак, земная кора – это неоднородный материал. Деформации в ней накапливаются постепенно, приводя к локальному развитию трещин.

Возможен ли прогноз землетрясений? Ответ на этот вопрос ученые ищут на протяжении многих лет. Тысячи сейсмостанций, плотно окутавших Землю, следят за дыханием нашей планеты, и целые армии сейсмологов и геофизиков, вооружившись приборами и теориями, пытаются спрогнозировать эти страшные стихийные бедствия.

Чтобы прогноз землетрясения был возможен, надо знать, как оно возникает. Основу современных представлений о возникновении очага землетрясения составляют положения механики разрушений. Согласно подходу основателя этой науки Гриффитса, в какой-то момент трещина теряет устойчивость и начинает лавинообразно распространяться. В неоднородном материале перед образованием крупной трещины обязательно появляются различные предваряющие этот процесс явления - предвестники.

 

 

На этой стадии увеличение по каким-либо причинам напряжений в области разрыва и его длины не приводит к нарушению устойчивости системы. Интенсивность предвестников с течением времени снижается. Стадия неустойчивости – лавинообразное распространение трещины возникает вслед за уменьшением или даже полным исчезновением предвестников.

Если применить положения механики разрушений к процессу возникновения землетрясений, то можно сказать, что землетрясение – это лавинообразное распространение трещины в неоднородном материале – земной коре. Поэтому, как и в случае материала, этот процесс предваряют его предвестники, а непосредственно перед сильным землетрясением они должны полностью или почти полностью исчезнуть. Именно этот признак наиболее часто используется при прогнозировании землетрясения.

Прогноз землетрясений облегчается еще и тем, что лавинообразное образование трещин происходит исключительно на сейсмогенных разломах, где они уже неоднократно происходили ранее. Так что наблюдения и измерения с целью прогнозирования ведут в определенных зонах согласно разработанным картам сейсмического районирования. Такие карты содержат сведения об очагах землетрясений, их интенсивности, периодах повторяемости и т.д.

Предсказание землетрясений обычно ведется в три этапа. Сначала выявляют возможные сейсмически опасные зоны на ближайшие 10-15 лет, затем составляют среднесрочный прогноз - на 1-5 лет, и если вероятность землетрясения в данном месте велика, то проводится краткосрочное прогнозирование.

Долгосрочный прогноз призван выявить сейсмически опасные зоны на ближайшие десятилетия. В его основе лежит изучение многолетней цикличности хода сейсмотектонического процесса, выявление периодов активизации, анализ сейсмических затиший, миграционных процессов и т.д

 

Среднесрочный прогноз базируется на выявлении предвестников землетрясений. В научной литературе зафиксировано более сотни видов среднесрочных предвестников, из которых около 20 упоминается наиболее часто. Как отмечалось выше, перед землетрясениями появляются аномальные явления: исчезают постоянные слабые землетрясения; меняются деформация земной коры, электрические и магнитные свойства пород; падает уровень подземных вод, снижается их температура, а также меняется их химический и газовый состав и др. Сложность среднесрочного прогнозирования состоит в том, что эти аномалии могут проявляться не только в зоне очага, и поэтому ни один из известных среднесрочных предвестников нельзя отнести к универсальным.

Природа многих видов предвестников еще не изучена, поэтому приходится просто анализировать текущую сейсмическую обстановку. Анализ включает измерение спектрального состава колебаний, типичность или аномальность первых вступлений поперечных и продольных волн, выявление тенденции к группированию (это называют роем землетрясений), оценку вероятности активизации тех или иных тектонически-активных структур и др. Иногда в качестве природных индикаторов землетрясения выступают предварительные толчки - форшоки. Все эти данные могут помочь спрогнозировать время и место будущего землетрясения.

Но человеку важно знать, когда и где конкретно ему грозит опасность, то есть нужно предсказание события за несколько дней. Именно такие краткосрочные прогнозы пока составляют для сейсмологов главную трудность.

По данным ЮНЕСКО, такая стратегия уже позволила предсказать семь землетрясений в Японии, США и Китае. Наиболее впечатляющий прогноз был сделан зимой 1975 года в городе Хайчэн на северо-востоке Китая. Район наблюдали в течение нескольких лет, возрастание числа слабых землетрясений позволило объявить всеобщую тревогу 4 февраля в 14 часов.

 

А в 19 часов 36 минут произошло землетрясение силой более семи баллов, город оказался разрушенным, но жертв практически не было. Эта удача очень обнадежила ученых, однако за ней последовал ряд разочарований: предсказанные сильные землетрясения не произошли. И на сейсмологов посыпались упреки: объявление сейсмической тревоги предполагает остановку многих промышленных предприятий, в том числе непрерывного действия, отключение электроэнергии, прекращение подачи газа, эвакуацию населения. Очевидно, что неверный прогноз в этом случае оборачивается серьезными экономическими потерями.

В России до недавнего времени прогнозирование землетрясений не находило своего практического воплощения. Первым шагом в организации сейсмического мониторинга в нашей стране было создание в конце 1996 года Федерального центра прогнозирования землетрясений Геофизической службы РАН (ФЦП РАН). Теперь Федеральный центр прогнозирования включен в мировую сеть аналогичных центров, и его данные используют сейсмологи всего мира. В него стекается информация с сейсмических станций или комплексных пунктов наблюдений, расположенных по всей стране в сейсмоопасных районах. Эту информацию обрабатывают, анализируют и на ее основе составляют текущий прогноз землетрясений, который еженедельно передается в Министерство чрезвычайных ситуаций, а оно в свою очередь принимает решения о проведении соответствующих мероприятий.

До создания Федерального центра прогнозирования землетрясений в России основана Служба срочных донесений о сильных и ощутимых землетрясениях. Она была организована в 1949г в Академии наук СССР, на базе сейсмической станции "Москва" Института физики Земли АН СССР. Служба была организована с целью обеспечения директивных органов страны и заинтересованных учреждений информацией об основных

 

 

параметрах произошедших землетрясений (время возникновения, координаты эпицентра, глубина очага, оперативные данные об ощутимости в баллах и последствия) для принятия, в случае необходимости, срочных мер по оказанию помощи пострадавшим районам, спасению жизни людей, ликвидации последствий стихийного бедствия, а также организации работ по изучению сильных землетрясений.

В начале в работе ССД использовались до десяти сейсмических станций, поэтому точность локации эпицентров была невысокой. Сбор станционных данных осуществлялся по телефонным каналам с правом приоритетного их использования при передаче сейсмической информации. Обработка данных и определение основных параметров землетрясения занимала несколько часов.

Развитее ССД шло по пути увеличения числа станций, включенных в службу, модернизации их сейсмического оборудования и повышения качества и надежности связи. Уровень достоверности и точности информации повышался, и в начале 60-х годов донесения стали передаваться в международные организации (ЮНЕСКО).

Большой вклад в создание и развитие ССД внес основатель и бессменный руководитель сейсмической станции "Москва" член-корреспондент АН СССР Е.Ф. Саваренский.

В 1972г ССД была передана в Центральную сейсмологическую обсерваторию "Обнинск" Института физики Земли АН СССР, где она работает по настоящее время.

Внедрение в телесейсмическую сеть цифровой технологии коренным образом изменило работу ССД.

Станции цифровой телесейсмической сети передают данные в центр в режиме близком к реальному времени. Эти данные поступают в течение первых 10-25 мин после начала землетрясения с 17-ти станций, в том числе с восьми станции на пульт ССД поступают непрерывные записи, которые

 

оператор постоянно наблюдает на мониторе, и с девяти - фрагменты записи (волновые формы), поступающие к оператору по системе автоматического запроса данных со станций.

Непрерывные данные в постоянном режиме поступают с четырех российских станций (Обнинск, Кисловодск, Арти и Талая) по выделенным телефонным каналам и четырех зарубежных станций в Норвегии, США, Китае, Корее - по каналам Интернет. Для получения волновых форм с девяти станции также используются каналы Интернет. Здесь следует заметить, что такая система не в полной мере отвечает требованиям ССД.

Расчеты показывают, что для обеспечения контроля сейсмичности России с магнитудного уровня 3.0-4.0 необходимо иметь в центре обработки непрерывные записи примерно с 30-ти станций телесейсмической сети. Это значительно повысит точность локации землетрясений и скорость обработки данных. Последнее имеет большое значение для выполнения требований МЧС РФ к оперативности передачи донесений о сильных землетрясениях. Однако пока технических и экономических возможностей для реализации этой задачи нет.

Через 10-15 минут после землетрясения начинают поступать данные с аналоговых станций. Как правило, это параметры сейсмических фаз, обработанные оператором на станции вручную. Такие данные приходят по телеграфным каналам связи примерно с 30-ти станций и поступают в ССД в течение 2-3-х часов по мере проведения станционной обработки операторами на станциях. Одновременно станционные операторы сообщают имеющиеся у них сведения о проявлениях землетрясения: ощутимость, возможные разрушения или повреждения зданий, сооружений и прочее, т.е. первые данные о макросейсмическом эффекте. Наличие цифровых и ряда аналоговых данных позволяет оператору ССД произвести их совместную сводную обработку и в течение первых 10-30 мин после начала

 

землетрясения предварительно определить гипоцентр землетрясения и в случае необходимости объявить тревогу, немедленно передав сообщение в оперативную службу и в Агентство по мониторингу МЧС РФ.

На основе информации, собранной и обработанной в течение первых 2-3 часов после землетрясения, ССД формирует срочное донесение, в котором приводятся более точные данные о параметрах очага и дополнительные сведения о макросейсмических последствиях

Наиболее полный объем станционных данных содержится в сообщениях национального центра информации о землетрясениях США (NEIC). Этот центр собирает и обрабатывает данные глобальной цифровой сети (более 100 сейсмических станций) сначала в автоматическом, а затем в интерактивном режиме и одновременно публикует основные параметры очагов землетрясений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Сейсмостойкое строительство

Сейсмостойкое строительство (earthquake engineering) — это раздел гражданского строительства, который специализируется в области поведения зданий и сооружений под сейсмическим воздействием в виде сотрясений земной поверхности, потери грунтом своей несущей способности, волн цунами.

Сейсмостойкое строительство может рассматривать любой строительный объект как фортификационное сооружение, но предназначенное для обороны от специфического противника — землетрясения. В обоих случаях основной принцип проектирования общий: замедлить или ослабить возможную атаку.