Причины и типы землетрясений

По причинам, вызывающим землетрясения, они делятся на тектонические, вулканические, денудационные и техногенные.

Тектонические землетрясения являются результатом тектонических процессов, происходящих в земной коре и мантии. Они составляют подавляющее большинство землетрясений, распространяются на огромных площадях и характеризуются наиболее разрушительными последствиями. При разрядке тектонических напряжений, когда они превышают предел прочности пород, происходит «вспарывание» тектонического разрыва, распространяющееся с большой скоростью до 3—4 км/с. Сейсмические волны, достигая поверхности Земли, вызывают образование различных сейсмодислокаций, которые при сильных землетрясениях распространяются на площадях в десятки и сотни тысяч квадратных километров. Они могут выражаться в горизонтальных смещениях (рис. 10.6) на десятки сантиметров и первые метры, в вертикальных смещениях с амплитудой до первых метров и десятков метров, образованием трещин без смещения (рис. 10.7), провалов и т. д. Вертикальные смещения при катастрофическом землетрясении Канто (Япония) в 1923 г., когда погибло 143 тыс. человек, достигали 250 м — на такую глубину опустилось дно залива Сагами к югу от Токио, а на п-ве Босо возникло поднятие высотой до 1,9 м.

Существуют землетрясения, которые по терминологии американского сейсмолога Р. Стейна получили название скрытых тектонических землетрясений, когда напряжение снимается за счет образования тектонических деформаций, не достигающих земной поверхности, или выражается в образовании складок (рис. 10.8). Такое землетрясение магнитудой 7,3 произошло в 1980 г. в Эль-Саме (Алжир) и унесло жизни 3,5 тыс. человек. Землетрясения с магнитудой 6,5 «под складками» произошло в США в Коалинге в 1983 г., когда оказались разрушенными до 75% неукрепленных зданий. Существование подобных землетрясений таит в себе скрытую угрозу при освоении новых территорий. Так, в кажущихся пустынными и безопасными местах зачастую размещают могильники и захоронения токсичных отходов (например, район Каолинга в США), а сейсмический толчок способен нарушить их целостность, вызвав угрожающие последствия.

К тектоническим относятся и землетрясения, происходящие на морском или океаническом дне и называемые «моретрясениями». Резкое смещение горных пород по крупному разрыву, проходящему под океаническим дном, в результате чего могут возникать поднятия и впадины, вызывают зарождение в плейстосейстовой области волн, которые в открытом океане, благодаря своей длине до 200 км, почти незаметны. Распространяясь со скоростью до 800 км/ч, а на мелководье, притормаживаясь, они резко увеличивают свою высоту до 15—20—25 м и обрушиваются на берег с колоссальной мощью, все сметая и разрушая на своем пути. Такие волны называются цунами. Особенно часты и разрушительны цунами в Тихом океане. Одно из самых сильных катастрофических цунами обрушилось на восточное побережье о. Хонсю в 1896 г. в результате землетрясения, эпицентр которого находился в море. Высота волны была на 25—32 м выше максимального уровня прилива и целые деревни оказались под водой. Погибло 26 тыс. человек.

Вулканические землетрясения предшествуют или сопровождают извержения вулканов и возникают в результате глубинных взрывов газов, выделяющихся из магмы, гидравлических ударов магмы или эксплозивных (взрывных) извержений вулканов. Вулканические извержения иногда обладают колоссальной силой (извержение вулкана Кракатау в 1883 г.), но имеют локальное распространение. К вулканическому можно отнести землетрясение, сопровождающее извержение вулкана Бандайсан в Японии в 1988 г., когда сильнейший взрыв вулканических газов уничтожил андезитовую гору высотой 670 м. На Камчатке многочисленные вулканические землетрясения связаны с извержениями вулканов Ключевского, Шивелуч и др. Во время извержений одного из активнейших вулканов Европы — Этны постоянно происходят многочисленные микротрясения.

Наблюдения за сейсмичностью в регионах вулканов являются одним из параметров для мониторинга их состояния. Зачастую сильные землетрясения сопровождаются активизацией вулканов (как было в Чили и Японии) и начало крупного извержения может сопровождаться сильным землетрясением (извержение Везувия).

Денудационные землетрясения (обвальные и провальные) связаны с обрушением массивов горных пород или провалами в областях карстообразования. Сотрясения могут быть вызваны обвалами и большими оползнями, не связанными с тектоническими землетрясениями. Обрушение при потере устойчивости горных склонов громадных масс породы, сход снежных лавин тоже сопровождаются сейсмическими колебаниями, которые обычно далеко не распространяются. В 1974 г. со склона хребта Викунаек в Перуанских Андах в долину реки Мантаро с высоты почти 2 км обрушилось 1,6 млрд м3 горных пород, похоронивших под собой 450 чел. Сейсмические волны оттуда по дну и противоположному склону долины были зарегистрированы на удалении почти 3000 км, а магнитуда землетрясения достигла 5 по шкале Рихтера.

Иногда землетрясения провоцируют обвалы и оползни. При землетрясении 1958 г. дно заливов Крихлон и Джильберт на Аляске резко сдвинулось по тектоническому разлому на 6,4 м и приподнялось более чем на 6 м. Несколько часов спустя вниз обрушилось более 36 млн м3 горных пород. При землетрясении 1964 г. на Аляске возник грандиозный оползень Шерман объемом 30 млн м3. Только незначительная заселенность этих мест свела до минимума возможные потери от грандиозных по своему масштабу геологических явлений. Слабые сотрясения почвы наблюдаются при обвале подземных пустот в областях развития карста. Денудационные землетрясения носят в основном локальный характер и имеют относительно невысокую балльность.

Техногенные землетрясения связаны с воздействием человека на природу. Проводя подземные ядерные взрывы, закачивая в недра или извлекая оттуда большое количество воды, нефти и газа, создавая крупные водохранилища, которые своим весом давят на земные недра, человек вызывает подземные удары. Повышение гидростатического давления, вызванное закачкой воды в глубокие горизонты земной коры, провоцирует подземные толчки. Достаточно спорные примеры таких землетрясений (наложение антропогенной деятельности на тектонический фактор) — Газлийское землетрясение 1976 г. в Узбекистане и землетрясение в Нефтеюганске на Сахалине.

«Наведенные» землетрясения могут происходить при заполнении крупных водохранилищ. Накопление массы воды приводит к увеличению гидростатического давления и возрастанию напряжения, разрядка которого выражается в подземных толчках, достигающих силы 4—5 баллов. Подобная сейсмичность наблюдалась при заполнении Нурекского водохранилища в Таджикистане, в районе Токтогульской ГЭС в Киргизии, Чарвакской — в Узбекистане и в др.

При неблагоприятном сочетании техногенных факторов и природных особенностей регионов с высокой тектонической активностью возрастает вероятность возникновения техногенных землетрясений, способных привести к катастрофическим ситуациям. В заключение следует отметить, что тектонические землетрясения составляют 95 % от общего числа землетрясений, а магнитуда (M) их достигает 9; вулканические — 5 % (М до 8); денудационные < 1 % (M — не более 5); техногенные — менее 0,1 % (М до 5).