Природные опасности
Землетрясения
Подготовлен CERG — European Centre on Geomorphological Hazards — Strasbourg, France & the Editorial Board
Землетрясения — это сотрясение и вибрации земли, вызванные в основном внезапными разрывами и движением тектонических плит, на которые делится земная кора или в результате вулканической активности. Тектонические плиты могут включать в себя континентальную кору, океаническую кору или обе; землетрясения, как правило, сосредоточены вдоль краев пластин.
Потенциальные разрушения в результате землетрясений, могут быть получены в результате следующих основных событий: сотрясения грунта, цунами, наводнения, оползни, пожары.
Сегодня, предсказание землетрясений невозможно; однако проводятся научные исследования, направленные на понимание механизмов сейсмичности и оценку вероятности землетрясений.
Землетрясения — это сотрясение и вибрации земли, вызванные в основном внезапным выделением энергии в земной коре из-за препятствий, которые испытывают породы, расположенные в более глубоких слоях Земли, а именно твердой мантии (входит в литосферу) и расплавленной мантии (астеносферы).
Землетрясения характеризуются своей магнитудой (сейсмическая энергия, измеренная по шкале Рихтера) и гипоцентром (или фокусом, местом высвобождения энергии), эпицентр — это место на поверхности, расположенное прямо над гипоцентром.
Рассматривая два землетрясения с одинаковой сейсмической энергией, в общем случае более глубокое будет воздействовать на большую территорию, большие сейсмические разломы на очень большой глубине могут вызвать очень разрушительные землетрясения на площади в сотни квадратных километров.
Землетрясения могут быть классифицированы с точки зрения их происхождения:
Тектонические землетрясения
Тектонические землетрясения происходят из-за естественно существующих напряжений, где тектонические напряжения уже превысили сопротивление трения пород и область сейсмически «созрела».
Большие разломы в земной коры приводят к перепадам или сдвигам за счет внутренних сил (называемых тектоническими силами), ответственных за движение плит. Когда накопление энергии вдоль одного или нескольких разломов становится слишком высоким, скалы внезапно разрушаются, высвобождая энергию путем быстрого движения (землетрясения). Такие разломы могут быть очень большие (на расстояние многих километров), и они несут ответственность за корректировку движений между различными плитами, составляющими земную кору.
Вулканические землетрясения
Землетрясения могут также возникать в активных вулканических областях, так как они постоянно деформируются, такая деформация в основном происходит за счет больших и маленьких разломов. В общем, вулканические землетрясения выделяют относительно небольшую энергию и имеют небольшую глубину Фокуса.
Антропогенные землетрясения
Антропогенные землетрясения происходят там, где человеческая деятельность играет определенную роль в образовании провалов. Они могут быть классифицированы как:
а) Индуцированные землетрясения, когда деятельность человека вызывает изменения напряжений, которые достаточно велики, чтобы произвести землетрясение. Порода не обязательно была в таком напряженно-деформированном состоянии, которое привело бы к землетрясению в разумном будущем (в геологическом смысле!).
б) Вызванные землетрясения, когда малого возмущения, порождаемого антропогенной деятельностью, было достаточно, чтобы перевести скальную систему с почти критического состояния в нестабильное состояние. Землетрясение в конечном итоге произошло бы так или иначе, хотя, вероятно, через некоторое время. То есть, эти действия передвинули часы землетрясения. В этом случае дополнительное возмущение часто очень мало по сравнению с уже существующим напряжением.
В последние годы, наблюдается все большее внимание к землетрясениям, связанным с некоторыми видами человеческой деятельности, такими, как традиционное бурение для добычи нефти, гидравлический разрыв пласта для извлечения нефти из сланцев или дополнительной эксплуатации, в течение многих лет, глубоких подземных вод. Там до сих пор нет четких доказательств корреляции между землетрясениями высокой магнитуды и такой деятельностью человека. Тем не менее, известно, что любой вид возмущения на поверхности и под землей в состоянии производить сейсмические волны, хотя и малой интенсивности.
Тектоника плит, научная теория, созданная во второй половине 20-го века, утверждает, что жесткая земная кора (также называемая литосферой) разбивается на «плиты», движущиеся по слоям с низкой вязкостью и гидродинамическим поведением (также называемая астеносферой). Основной причиной землетрясений, таким образом, является движение таких крупных плит, которые составляют внешнюю оболочку Земли (земную кору).
Когда тектонические плиты двигаются под, над или скользят мимо друг друга, происходят землетрясения. Такое движение может быть либо несколько миллиметров, производя небольшие землетрясения, или порядка метров, производя очень сильных землетрясений.
Тепло от слоев ниже литосферы, а разница между небольшой плотностью литосферы и высокой плотностью подстилающей астеносферы объясняет такие движения и рассматривается как наиболее важный источник энергии движения тектонических плит.
Разница в плотности так же позволяет астеносфере погружаться в глубину мантии в зонах субдукции.
Тектонические плиты могут включать в себя континентальную кору, океаническую кору или обе.
Их движение происходит в основном из-за относительно высокой плотности литосферы и относительно гидродинамическому поведению астеносферы.
As it has been indicated in question 2, small-magnitude earthquakes can be also induced by human activities (ref. to Question 2 for the most common types), although no validated data is available so far to the scientific community, to identify some kind of correlation between those activities and big-magnitude quakes.
Землетрясения тесно связаны с геологическими силам, которые создают горы и океаны. Там, где плиты встречают друг другу, концентрируется широкие разломы.
Землетрясения, таким образом, как правило, сосредоточены по краям пластин. Сейсмический риск в основном наблюдается в местах, где расположены населенные пункты:
- границы плит (места, где они сходятся, расходятся и трансформируются),
- активные вулканические области, где деформация вулканов несет ответственность за землетрясения с низкой энергий / низкой глубиной, как правило, угрожающие не очень широкой области.
Основываясь на их геометрии и на поле сил, ответственных за движения платформ, границы между плитами можно схематически описать следующими тремя простыми характеристиками:
- Сходящиеся границы (CB): плиты сталкиваются, что вызывает сжатие и деформацию земной коры. Такой случай является ответственным за создание крупных вулканических дуг и горных цепей, в зависимости, главным образом, от природы земной коры (материковой и океанической). CB также описываются как «разрушительные» и являются местами сильного взрывного вулканизма и сейсмичности.
- Расходящиеся границы (DB): платы расходятся друг от друга.Новая кора создается магмой, поднимающейся по зонам разломов. Такие границы это, как правило, места спокойного вулканизма и сейсмичности, как в местах океанских хребтов, так и континентальных рифтовых зон. Так как DB это места прироста коры, они также называются «конструктивными».
- Преобразуемые границы (ТВ): пластины скользят в стороны по так называемым преобразующим разломам. В зависимости от относительного движения двух плит, ТВ может быть право или левосторонними. Поскольку при этом нет практически никакого уменьшения или прироста земной коры, ТВ также называют «консервативными». Они в основном места большой сейсмической активности. Сан-Андреас в Калифорнии наиболее известным примером ТВ.
Очень опасные сейсмические зоны, в основном, проявляются в сходящихся и трансформных границах плит.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.
Прямые последствия землетрясений связаны с:
Сотрясением грунта: главная опасность в результате землетрясения это сотрясение грунта под зданиями, как сильные сотрясения земли (или деформации грунта под зданиями), что может серьезно повредить здания или обрушить их. Умеренные землетрясения могут также привести к разжижению рыхлых пород: водонасыщенных песков или грунта, потерявшего несущую способность, конструкции фундаментов «погружаются». Сильные поверхностные волны могут также произвести обвалы, оползни и лавины на крутых холмах или в горах из-за сильных нагрузок.
Смещением грунта: Там, где происходит оседание или горизонтальное смещение грунта, происходят большие разрушения сооружений и инфраструктуры возле разлома. Если зона разломов достигает поверхности, есть большая вероятность того, что разрушения будут обширными и существенными.
Другими важными последствиями землетрясений являются:
- Наводнения: В случае землетрясения, дамбы и другие сооружения на реках могут быть повреждены. Если такие разрушения были достаточно сильны, вода может быть освобождена и наводнение может привести к повреждению строений и гибели людей;
- Цунами: Большие сейсмические сотрясения морского дна передают движение воде и вызывают большие волны, которые распространяются в воде. Цунами, сталкиваясь с береговой линией, приносят большие разрушения и смерть людей;
- Пожары: Если газовые и электрические линии повреждены в результате землетрясения, могут возникнуть пожары, которые увеличат риски и разрушения; примеры городов, разрушенных землетрясениями и последующими пожарами: Сан-Франциско (1906) и Лиссабон (1755).
- Оползни: хорошо документально подтверждено, что сейсмические толчки могут вызвать оползни, так как сейсмические волны увеличивают давление воды в порах породы спящих и активных оползней, вызывая их внезапное срабатывание.
- Трещины и разжижение почвы: увеличение давления воды в порах может привести к наземным трещинам и разжижению почвы, это явление наблюдается в свободных песчаных отложениях, на небольших глубинах (около 20 м), если она ниже уровня грунтовых вод. Они могут вызвать, в частности, неустойчивость зданий в результате разжижения песка и, как следствие, создание пустот под фундаментом.
Землетрясения не представляют непосредственной опасности для людей на открытых пространствах, где нет разрушений зданий или сооружений.
Последствия землетрясений могут быть уменьшены или увеличены за счет поведения человека и решений сообщества (или, в некоторых случаях, отсутствия решения).
- Поведение: хорошее знание аварийных инструкций и аварийных планов имеет важное значение для людей, живущих в сейсмически активных областях, как в случае тревоги или кризиса, каждый должен правильным образом участвовать в усилиях, предпринимаемых силами гражданской защиты и власти;
- Политика в области развития: адекватные политика должна применяться в сейсмических районах и, таким образом, местные общины должны знать уровни риска в различных областях и власти должны принять адекватные технические требования по безопасному строительству в сейсмически опасных районах, устойчивости промышленности и продолжению общественной деятельности.
Если поведение и политика не учитывают в достаточной мере сейсмический риск, последствия землетрясений могут быть значительными и драматичным для личности и общества в целом.
Выбор экономических, социальных и политических стратегических решений в известных сейсмических зонах имеет очевидные последствия: в случае землетрясения, важные элементы и функции могут быть разрушены или остановлены, с негативными последствиями для развития общества.
Однако, адекватные политические решения и инженерные решения позволяют жить с достаточным уровнем безопасности и в сейсмических районах: новые структуры и инфраструктура могут быть построены с соблюдением сейсмических критериев безопасности, то время, как старые могут быть модернизированы таким образом, что они будут устойчивы в случае землетрясения. То же самое касается социальной и экономической деятельности: предотвращение и готовность могут повысить устойчивость сообщества и являются основными инструментами для обеспечения безопасности в сейсмических районах.
Исследования и разработки также могут способствовать инновациям в области сейсмической безопасности: сейсмическая безопасность основана на способности использовать инновации в области науки, техники, планировании землепользования, институциональной организации, управления в чрезвычайных ситуациях, и так далее.
Поскольку землетрясения не предсказуемы, то, единственный способ уменьшить риск в сейсмической зоне, это уменьшить уязвимость сообщества посредством:
- Структурных мер: сейсмическая строительная техника и модернизация,
- Не структурных мер: чрезвычайное планирование, информация, образование, разработка политики, и т.д.
Сейсмический риск является функцией вероятности опасного события и уязвимости. Если уязвимости зависит от человека, то вероятность возникновения сильного землетрясения зависит только от природных процессов (в основном от деформации земной коры в условиях высокого напряжения, температуры и давления), которые не могут зависеть от поведения человека. Тем не менее, следует отметить, что некоторые небольшие землетрясения могут быть вызваны человеческой деятельности, такой как добыча ископаемых, строительство плотин, бурение для добычи нефти, подземные разрывы, взрывы и это только некоторые из них. Это не означает, что человек способен влиять на естественные причины землетрясений, такие как движение тектонических плит земной коры, хотя можно предположить, что, например, ядерные взрывы могут добавить энергии в общий бюджет энергии в земной коре. Землетрясения в результате антропогенной деятельности (антропогенные землетрясения) могут быть классифицированы как «индуцированные землетрясения» (см. раздел 2).
Сейсмический прогноз невозможен, хотя современные научные исследования включают виды деятельности, направленные на выяснение механизмов сейсмичности и оценку вероятность землетрясения в данном районе, с заданной величиной и в течение определенного периода времени: прогнозирование землетрясений, таким образом, возможно только в вероятностных терминах. На основании соответствующих исследований в этой области, мы знаем: • Где находятся сейсмические районы; • Каковы наиболее опасные землетрясения исторически произошли в таких районах; • Каковы наиболее энергичные (наибольшей магнитуды) землетрясения произошли в каких районах; • Какой тип последствий землетрясений характерен для разных районов; • Каковы сейсмические характеристики и последствия во времени в различных областях.
Тем не менее, мы часто сих пор не знаем:
- Где именно произойдет следующее землетрясение (гипоцентр/ эпицентр);
- Когда именно произойдет следующее землетрясение;
- Какой будет выделенная энергия (магнитуда);
- Какими будут предпочтительные направления распространения волн (так как подземные породы имеют различный состав, механические свойства и т.д.);
- Какие будут последствия на поверхности земли (в связи со свойствами поверхностных пород и морфологическими условиями).
Оценки сейсмического риска в основном базируются на:
- изучении динамики геологической системы в данной области;
- изучении сейсмической истории для этой области (число, тип, воздействия землетрясений в доисторические и исторические времена, в настоящее время);
- оценке вероятности различных значений магнитуды землетрясений и последствий;
- выявлении и детальном анализе рискованных территорий и объектов;
- изучении качества и количества зданий и других уязвимых элементов (промышленных, социальных), чтобы оценить их уязвимость к землетрясению.
Оценки безопасности в сейсмоопасной зоне выполняются с помощью инструментов для моделирования землетрясений различной природы и оценки последующих убытков. Оценка ущерба, должно включать в себя следующие основные элементы:
- ожидаемые физические повреждения различных зданий (коммерческие, школы, жилые дома, жизненно важные объекты инфраструктуры);
- экономические потери, возникающие от потери рабочих мест, прерывания бизнеса, затраты на ремонт и реконструкцию;
- социальные последствия для людей, подверженных землетрясениям: переселенцы должны получить необходимую первую помощь.
Такие оценки по предупреждению стихийных бедствий очень важны для разработки политики по смягчению последствий и подготовке гражданской защиты для действий в аварийной ситуации, реагирования и восстановления.
Тем не менее, имеются экспериментальные проекты, направленные на то, чтобы предсказать краткосрочные землетрясения. Одним из них является недавней «INGV-DPC Проект S3», который разработан в рамках соглашения между Национальным департаментом Итальянской гражданской защиты (DPC) и итальянским Национальным институтом геофизики и вулканологии (INGV). Его цель состоит в том, чтобы выявить и оценить эффективные процедуры для краткосрочного (от нескольких часов до нескольких месяцев) прогнозирования разрушительных землетрясений (см. веб-страницу проекта для более подробной информации: https://sites.google.com/site/ingvdpc2012progettos3/).
Seismic hazard describes the ground shaking level which can be produced by an earthquake. Seismic hazard assessment is thus the basic action to assess the actual risk.
The four basic elements of modern Probabilistic Seismic Hazards Assessment (PSHA) are:
- Earthquake catalogue: a catalogue of seismicity is created for earthquakes occurred in historical (before 1900) and instrumental (after 1900) periods of earthquake documentation and recording;
- Earthquake source characterization: it implies the definition of zones with similar seismic behaviour and space/time sequence of earthquakes (frequency, depth, focus);
- Strong seismic ground motion: studying ground shaking in relation to the distance to the source (hypocentre) generates as an output the macroseismic maps which describe the damages occurred during the different earthquakes;
- Computation of seismic hazard: calculation of the probability that an earthquake occurs in a given area.
The main effort to assess seismic hazard worldwide was made by the Global Seismic Hazard Assessment Program (GSHAP) launched in 1992 by the International Lithosphere Program (ILP) with the support of the International Council of Scientific Unions (ICSU) and endorsed as a demonstration program in the framework of the United Nations International Decade for Natural Disaster Reduction (UN/IDNDR).
The primary goal of GSHAP was to create a global seismic hazard map in a harmonized and regionally coordinated manner, based on advanced methods in probabilistic seismic hazard assessments (PSHA).
The GSHAP strategy was to establish Regional Centres responsible for the coordination and realization of the four basic elements of modern PSHA mentioned above. Website: http://www.seismo.ethz.ch/GSHAP/
До сих пор нет никаких способов предотвратить землетрясения!
Тем не менее, все, что можно сделать, это повышение сейсмостойкости, и это может быть сделано с помощью структурных и не структурных мер (см. Вопрос 10 для более подробной информации).
- Структурные меры: применение технических решений для укрепления существующих структур и создания новых структур (дома, инфраструктура, системы жизнеобеспечения) и т.д.;
- Не структурные меры: проведение мониторинга, сейсмологические исследования, совершенствование политики управления земельными ресурсами, направленной на снижение уязвимости населения в рискованных районов, информационно-просветительские кампании, аварийные планы по управлению в чрезвычайных ситуациях, планы по восстановлению и реконструкцию, и т.д.;
Так как риск возрастает с повышением уровня уязвимости, обществу необходимо сначала определить, какие уровни риска является приемлемым для их приоритетов развития.
В целях смягчения последствий землетрясений необходимо повышение сейсмостойкости, и это может быть сделано с помощью структурных и неструктурных мер.
- Структурные меры: применение технических решений для укрепления существующих структур и создания новых структур (дома, инфраструктура, систем жизнеобеспечения) и т.д.;
- Не структурные меры: проведение мониторинга, сейсмологические исследования, совершенствование политики управления земельными ресурсами, направленной на снижение уязвимости населения в рискованных районов, информационно-просветительские кампании, аварийные планы по управлению в чрезвычайных ситуациях, планы по восстановлению и реконструкцию, и т.д.;
Так как риск возрастает с повышением уровня уязвимости, обществу необходимо сначала определить, какие уровни риска является приемлемым для их приоритетов развития.
Таким образом, основные способы смягчения последствий сейсмических это:
- Оценка риска;
- Профилактические меры: структурные и не структурные;
- Готовность к реагированию: аварийное планирование и управление, учения, способность справляться с риском и усиление устойчивости и т.д.
Первое важное правило – это знать сейсмическую историю вашего района, так очень часто люди даже не знают, что живут в зоне риска. Следовательно, знание о возможных рисках в области является первой мерой безопасности для людей.
ПОМНИТЕ!
Сейсмической опасности включает сотрясение грунта и возможные повреждения или разрушения зданий, в которых мы живем, учимся или работаем.
После землетрясения, инфраструктура и жизнеобеспечение может выйти из строя и основные общественные услуги (школы, больницы, государственные здания) могут не функционировать.
Перед землетрясением
- Будьте в курсе планов аварийных мероприятий, установленных местными и национальными властями;
- Подготовьте аварийный пакет: немного воды и продуктов питания, батареи для радиоприемника, теплая одежда и обувь, фонарик, копия плана чрезвычайных мер,
Во время землетрясения
- Не выходите на улицу: оставайтесь под кроватью, столом или близко к несущей стене здания, в котором вы находитесь;
- Держитесь подальше от больших объектов (например, мебель, тяжелые светильники), которые могут упасть на вас: держитесь подальше от стекол, окон, наружных дверей и стен и всего, что может упасть, таких как светильники или мебели;
- Оставайтесь внутри, пока не прекратятся толчки и можно безопасно выйти на улицу: люди, покидающие здания подвергаются опасности падающих обломков, разрушающейся стены, обломков стекла и других падающих предметов;
- Посмотрите, не требуется ли кому-нибудь специальная помощь: детям, старикам, инвалидам, раненым, и т.д.;
- Если вы находитесь на улице, держитесь подальше от жилых домов, колонн, деревьев и т.д.;
- Если вы находитесь в автомобиле, быстро остановите его в безопасной зоне и оставайтесь внутри: не останавливайтесь рядом или под зданиями, деревьями, путепроводами и другими сооружениями, избегайте дорог, мостов или рамп, которые могли быть повреждены в результате землетрясения.
После землетрясения
- Если вы находитесь дома:
- Будьте в курсе последующих толчков: это вторичные ударные волны (которые могут возникнуть в первые часы, дни, недели или даже месяцы после основного землетрясения), они, как правило, менее жестокие, чем основное землетрясение, но могут быть достаточно сильным, чтобы нанести дополнительный урон уже ослабленным структурам;
- Открывайте шкафы осторожно, так как вещи могут упасть с полок;
- Выключите, если вы можете, газ и электричество и покиньте зону, если вы чувствуете запах газа или каких-либо других химических веществ;
- Выйдите на улицу медленно, заботясь о риске падающих объектов;
- Не пользуйтесь лифтом.
- Если вы оказались в ловушке под обломками:
- Не зажигайте пламя (спички, зажигалки);
- Не поднимайте пыль;
- Закройте чем-нибудь рот (одежда, платок);
- Стучите по стене или трубе, чтобы дать указания поисково-спасательным группам где вы находитесь: кричите только в крайнем случае, так как вы можете вдохнуть опасное количество пыли.
- Когда вы находитесь на улице:
- После того, как вы оказались в безопасном месте, слушайте последнюю экстренную информацию по радио или телевидению;
- Используйте телефон только для экстренных вызовов;
- Держитесь подальше от поврежденных участков: возвращайтесь домой только тогда, когда аварийные службы скажут, что это безопасно;
- Держитесь подальше от пляжа, в прибрежные районы могут подвергнуться цунами: ряд опасных волны могут быть уже в пути, особенно когда есть предупреждение о цунами от местных органов власти;
- Помогите раненым или людям под завалами: позовите на помощь и предоставьте им первую медицинскую помощь, при необходимости, но не двигайте серьезно раненых, если они не находятся в непосредственной опасности от дальнейшего повреждения;
- Уточните у властей, закончилась ли аварийная ситуация, и следуйте инструкциям, чтобы вернуться на пострадавшую территорию.
Вообще говоря, существуют различные карты, относительно рисков землетрясений:
- Научные карты: научное описание геологического строения и сейсмические детали (тип геологии, разломы, зоны пиковых ускорений грунта, карты опасностей, макросейсмические карты, показывающие последствия прошлых землетрясений, земельной морфологии и т.д.);
- Аварийные карты: описание пораженных участков, элементов, подверженных риску, пути спасения, и т.д.;
- Карты по землеустройству: описание землепользования и политики, которая должна приводиться в различных районах;
• Карты рисков и ресурсов на уровне коммун: разработаны местными общинами (школы, организации) в целях распространения знаний, осведомленности о рисках, существующих ресурсах (силы гражданской защиты, зоны сбора, безопасные места и т.д.).
В целом, эти различные типы карт доступны от:
- Местных властей: муниципалитет, префектур, гражданской защиты
- Университетов, научных центров и сейсмических институтов / обсерваторий
- Местных организаций граждан
Информационные ограничения:
В некоторых случаях доступ к некоторым из аварийных карт может быть ограничен, поскольку часть информации (например, места банков, крупных стратегических объектов инфраструктуры, военных объектов, промышленность и т.д. …) могут быть использованы только с разрешения властей и оперативных структур в случае кризиса.
