Землетрясения и цунами

Землетрясения — одно из самых разрушительных природных явлений на Земле. В среднем каждый год на планете происходит два крупных землетрясения, приводящих к полному уничтожению построек и гибели множества людей. Землетрясения — один из факторов геологической истории Земли. Чаще всего их причиной является неумолимое движение тектонических плит, приводящее к накоплению напряжений в земной коре. Кроме того, землетрясения могут вызываться перетеканием расплавленных горных пород под вулканами, а также крупномасштабным опусканием пластов в недрах Земли. Цунами — гигантские волны, один из побочных эффектов землетрясений — бывают не менее разрушительны.

Землетрясение 1906 года в Сан-Франциско длилось всего 40 или 60 секунд. Оно привело к гибели 700 человек, 225 000 остались без крова.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И ЛИНИИ РАЗЛОМОВ

Чаще всего землетрясения происходят при разламывании хрупких пород земной коры. Движение тектонических плит, непрерывно длящееся сотни и тысячи лет, приводит к тому, что в земной коре накапливаются растягивающие и сжимающие напряжения. В конце концов кора раскалывается вдоль линий, которые называются разломами. Разломы могут тянуться горизонтально на сотни километров и уходить глубоко в толщу земной коры. Горные породы обеих плит двигаются вдоль плоскостей разлома, преодолевая трение, и вследствие этого «содрогаются» с такой силой, что происходит землетрясение.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И СУБДУКЦИЯ

При движении плит навстречу друг другу происходят землетрясения другого типа. Когда плита океанической коры сталкивается с континентальной плитой, более плотная океаническая кора погружается под континентальную. Линия погружения называется зоной субдукции. Погружение твердой океанической коры в толщу мантии вызывает землетрясения, очаги которых находятся очень глубоко под поверхностью Земли — на глубине до 700 км. Самая известная зона субдукции — Огненное кольцо, окружающее Тихий океан.

СОТРЯСАЮЩИЕСЯ ВУЛКАНЫ

Не все землетрясения можно приписать движению тектонических плит. Когда расплавленная порода (магма) поднимается к поверхности Земли или перемещается под ней, например, вблизи вулканов, земная кора растягивается под давлением поступающего вещества. При таком растяжении происходят землетрясения. Опираясь на частоту толчков, ученые пытаются предсказать дату грядущего извержения вулкана.

ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

По традиции сила землетрясений оценивается по шкале Рихтера в баллах от 1 до 10. Эта величина соответствует энергии, выделившейся при землетрясении. В настоящее время введена более практичная и наглядная шкала Меркалли, где сила землетрясений оценивается от 1 до 12 баллов. Однако большинство ученых по-прежнему пользуются шкалой Рихтера. Согласно этой шкале, величина 3 балла соответствует землетрясению, при котором земная кора смещается менее чем на сантиметр. Такое землетрясение ощущается некоторыми людьми, находящимися в помещении, но не вызывает разрушений. Каждый год регистрируется около 100 000 землетрясений такой величины. При крупном землетрясении силой 8 баллов выделяется в 10 млн. раз больше энергии, чем при трехбалльном. Масштаб движений плит земной коры вдоль линий разломов при таком землетрясении измеряется в метрах, оно вызывает значительные разрушения и гибель множества людей.

СЕЙСМИЧЕСКИ ОПАСНЫЕ ОБЛАСТИ

В некоторых районах мира землетрясения происходят редко. Например, они практически никогда не возникают в Великобритании, а если и регистрируются, то очень слабые и не вызывающие разрушений. Однако такие районы, как Япония или западное побережье Калифорнии в США, регулярно подвергаются небольшим землетрясениям, а приблизительно раз в двести лет там происходят сейсмические катастрофы. Такое неравномерное распределение землетрясений по земному шару можно понять, посмотрев, где проходят границы между тектоническими плитами земной коры. Землетрясения практически всегда возникают вдоль границ плит.

РАЗЛОМ САН-АНДРЕАС

Различные типы движения тектонических плит вызывают землетрясения разного характера. Например, разлом Сан-Андреас, рассекающий западное побережье Северной Америки, представляет собой трансформный разлом, то есть такой, где две плиты скользят друг вдоль друга. Возле трансформных разломов очаги землетрясений залегают неглубоко, обычно на глубине менее 30 км под поверхностью Земли. Две тектонические плиты в системе Сан-Андреас движутся друг относительно друга со скоростью 1 см в год. Напряжения, вызванные перемещением плит, поглощаются и накапливаются, постепенно достигая критической точки. Потом, мгновенно, горные породы трескаются, плиты смещаются и происходит землетрясение.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ В КАЛИФОРНИИ

В этом столетии в районе разлома Сан-Андреас произошло несколько крупных землетрясений величиной, превышающей 3 балла по шкале Рихтера. Самым катастрофическим было первое из них, разрушившее город Сан-Франциско в 1906 году. При этом землетрясении на 300-километровом участке разлома плиты сдвинулись друг вдоль друга на 7 м. Землетрясение разорвало газовые трубы. Это привело к опустошительным пожарам, потушить которые было невозможно, потому что трубопроводы подачи воды тоже разрушились. Огромные районы города были стерты с лица Земли, погибло около 700 человек.

СЕЙСМИЧЕСКАЯ ЗОНА В ЯПОНИИ

Япония расположена недалеко от точки, в которой сходятся три зоны субдукции, и поэтому здесь очень часто происходят землетрясения. В старинных документах описывается Великое землетрясение Ансей (1854—1855 гг.), а также землетрясение 1891 года, которое практически разорвало страну надвое, разрушив 200 000 домов. В 1923 году землетрясение в Токио вызвало, прямо или косвенно, гибель 143 000 человек.

СМЕРТНОСТЬ ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ

Причиной гибели людей чаще становится не само землетрясение, а его катастрофические последствия — пожары, наводнения, селевые потоки, камнепады, разрушение зданий. Как видно на примере землетрясения 1995 года в Кобе (Япония), знание этих причин и тщательная подготовка могут значительно снизить цифры людских потерь. В регионах, где подготовка к землетрясениям не ведется, множество людей гибнет от голода и болезней, от плохого водоснабжения и отсутствия системы удаления нечистот; или замерзает, лишившись крова, задолго до того, как подоспеет помощь.

СПЯЩИЙ ВЕЛИКАН

Первым признаком пробуждения вулкана Сент-Хеленс в штате Вашингтон стало землетрясение силой 4,2 балла, произошедшее 21 марта 1980 года. После этого в апреле наблюдалось множество слабых толчков. Ученые пришли к выводу, они вызваны подъемом магмы в недрах вулкана. Затем, 18 мая 1980 года, землетрясение силой 5,1 балла вызвало камнепад, который нарушил равновесие горы и привел к взрыву, практически уничтожившему северный склон вулкана.

ЦУНАМИ

И землетрясения, и извержения вулканов приводят к образованию гигантских волн — цунами, которые могут приводить даже к более сильным разрушениям, чем сами вулканы и землетрясения. Цунами перемещаются через океаны со скоростью 700 км в час. Их причина — ударные волны, возникающие при подводных землетрясениях и извержениях вулканов и распространяющиеся в толще морской воды.

ВОЛНЫ ТИХОГО ОКЕАНА

Почти все цунами, происходящие в мире, возникают в процессах образования новой океанической коры в Тихом океане. Но, поскольку Тихоокеанский регион слабо населен и до начала XX столетия был практически изолирован от окружающего мира, мы очень мало знаем о частоте, с которой цунами возникали в прошлом. Особенно страдают от цунами Япония и Гавайские острова. В открытом океане, вдали от берегов, подводные землетрясения вызывают невысокие, быстро движущиеся волны, едва заметные для кораблей. Однако, достигая прибрежных отмелей, волны вырастают до гигантских размеров и приобретают огромную разрушительную силу. В наши дни разработаны сложные предупредительные системы, которые регистрируют подводные землетрясения и оповещают, когда и где цунами может обрушиться на населенные берега.

ВЗРЫВ КРАКАТАУ

Пожалуй, самое известное цунами недавнего прошлого возникло при извержении вулкана Кракатау в 1883 году. Это извержение произошло на необитаемом индонезийском острове, который был практически уничтожен взрывом. Цунами было вызвано «проваливанием» острова в море, образовавшим на глубине 200 м ниже уровня моря кратер диаметром 8 км. Волна достигла соседних островов Ява и Суматра, возле берегов выросла до высоты 40 м. Обрушившись на берег, она затопила прибрежные селения и погубила 36 000 человек. Рыбаки в открытом море даже не заметили этой волны, а вернувшись на берег, обнаружили, что их деревни сметены с лица Земли, семьи и скот утонули. Это цунами уничтожило больше людей, чем само извержение вулкана.

ЦУНАМИ НА АЛЯСКЕ

Почти все цунами зарождаются при землетрясениях. Эти землетрясения часто происходят в море, и цунами затихают, не причинив ущерба. Однако если землетрясение крупное или произошло вблизи берегов, его последствия могут быть катастрофическими. Пример — землетрясение 1964 года на Аляске. Оно было очень мощным, силой 8,4 балла, однако произошло в малонаселенном районе и поэтому не причинило большого ущерба. Однако несколько сильных последующих толчков вызвали цунами десятиметровой высоты. Эти цунами распространились по всему заливу Аляска и разрушили множество строений.

СТРАНСТВУЮЩИЕ ЦУНАМИ

Волны, возникшие у берегов Аляски, были позже замечены у побережья Калифорнии. Там они достигали семиметровой высоты и все еще несли большую опасность, став причиной смерти двенадцати человек. Далее их путь продолжился на Гавайи, где их высота составляла уже 2 м. Добравшись до Антарктиды, на противоположной стороне земного шара, эти цунами все еще имели метровую высоту.

ГИГАНТСКОЕ ЦУНАМИ

Одним из последствий падения метеорита диаметром 10 км на полуострове Юкатан в Мексике в конце мелового периода (65 млн. лет назад) стало гигантское цунами. Ударные волны от падения были так сильны, что высота цунами, прокатившегося по Карибскому морю и Мексиканскому заливу, по некоторым оценкам, составляла около 1 км. Существуют геологические свидетельства того, что придонные осадки были подняты из глубины моря и выплеснуты на берега Мексиканского залива. Такая волна неизбежно должна была уничтожить все живое в прибрежных районах. Это, вероятно, было одно из самых больших цунами за всю историю Земли.

Землетрясение обрушилось на город Кобе в Японии ранним утром 17 января 1995 года. Погибли 5000 человек, разрушено более 67 000 зданий. Общий ущерб оценивается в десятки миллиардов долларов.

Взрыв вулкана Кракатау в 1883 г. был слышен на расстоянии 4800 км. Вызванное им цунами достигло 40 м в высоту.