Шкалы интенсивности землетрясения. Сейсмическая шкала 12 балльная шкала msk 64

1. Классификация, принятая в шкале

Типы сооружений:

Здания, возведенные без необходимых антисейсмических мероприятий.

Тип А - здания из ровного камня, сельские постройки, дома из кирпича - сырца, глинобитные дома
Тип Б - обычные кирпичные дома, здания крупноблочного и панельного типа, фахверковые строения, здания из естественного тесаного камня.
Тип В - каркасные железобетонные здания, деревянные дома хорошей постройки.

Количественные характеристики:
отдельные - около 5%
многие - около 50%
большинство - около 75%

Классификация повреждений:
1 степень. Легкие повреждения: тонкие трещины в штукатурке и небольших кусков штукатурки.
2 степень. Умеренные повреждения: небольшие трещины в стенах, откалывание довольно больших кусков штукатурки, падение кровельных черепиц, трещины в дымовых трубах, падение частей дымовых труб.
3 степень. Тяжелые повреждения: большие и глубокие трещины в стенах, падение дымовых труб.
4 степень. Разрушения: сквозные трещины и проломы в стенах, обрушение частей зданий, обрушение внутренних стен и стен заполнения каркаса.
5 степень. Обвал: Полное разрушение зданий.

Группировка признаков шкалы
а) Люди и их окружение,
б) Сооружения,
в) Природные явления.

2. Интенсивность (в баллах)

I балл. Неощутимое землетрясение.
а) Интенсивность колебаний лежит ниже предела чувствительности людей; сотрясение почвы обнаруживаются и регистрируются только сейсмографами.
б) -
в) -

II балла. Едва ощутимое землетрясение.
а) Колебания ощущаются только отдельными людьми, находящимися в покое внутри помещений, особенно на верхних этажах.
б) -
в) -

III балла. Слабое сотрясение.
а) Землетрясения ощущаются немногими людьми, находящимися внутри помещений; под открытым небом - только в благоприятных условиях. Колебания схожи с сотрясением, создаваемым проезжающим легким грузовиком. Внимательные наблюдатели замечают легкое раскачивание висячих предметов, несколько более сильное на верхних этажах.
б) -
в) -

IV балла. Заметное сотрясение.
а) Землетрясение ощущается внутри зданий многими людьми; под открытым небом - немногими. Кое-где спящие просыпаются, но никто не пугается. Колебания схожи с сотрясением, создаваемым проезжающим тяжело нагруженным грузовиком. Дребезжание окон, дверей, посуды. Скрип полов и стен. Начинается дрожание мебели. Висячие предметы слегка раскачиваются. Жидкость в открытых сосудах слегка колеблется. В стоящих на месте автомашинах толчок заметен.
б) -
в) -

V баллов. Пробуждение.
а) Землетрясение ощущается всеми людьми внутри помещения, под открытым небом - многими. Многие спящие просыпаются. Немногие лица выбегают из помещений. Животные беспокоятся. Сотрясение здания в целом. Висячие предметы сильно качаются. Картины сдвигаются с места. В редких случаях останавливаются маятниковые часы. Некоторые неустойчивые предметы опрокидываются или сдвигаются. Незапертые двери и окна распахиваются и снова захлопываются. Из наполненных открытых сосудов в небольших количествах выплескивается жидкость. Ощущаемые колебания схожи с колебаниями, создаваемыми паданием тяжелых предметов внутри здания.
б) Возможны повреждения 1степени в отдельных зданиях типа А.
в) В некоторых случаях меняется дебит источников.

VI баллов. Испуг.
а) Землетрясение ощущается большинством людей как внутри помещений, так и под открытым небом. Многие люди, находящиеся в зданиях, пугаются и выбегают на улицу. Немногие лица - теряют равновесие. Домашние животные выбегают из укрытий. В немногих случаях может разбиться посуда и другие стеклянные изделия; падают книги. Возможно движение тяжелой мебели; может быть слышен звон малых колоколов на колокольнях.
б) Повреждение 1 степени в отдельных зданиях типа Б и во многих зданиях типа А. В отдельных зданиях типа А повреждения 2 степени.
в) В немногих случаях в сырых грунтах возможны трещины шириной до 1 см; в горных районах отдельные случаи оползней. Наблюдаются изменения дебита источников и уровня воды в колодцах.

VII баллов. Повреждение зданий.
а) Большинство людей испуганы и выбегают из помещений. Многие люди с трудом удерживаются на ногах. Колебания отмечаются лицами, ведущими автомашины. Звонят большие колокола.
б) Во многих зданиях типа В повреждения 1 степени; во многих зданиях типа Б - повреждения 2 степени. Во многих зданиях типа А - повреждения 3 степени, в отдельных зданиях этого типа - повреждения 4 степени. В отдельных случаях - оползни проезжих частей дорог на крутых склонах и трещины на дорогах. Нарушение стыков трубопроводов; трещины в каменных оградах.
в) На поверхности воды образуются волны, вода становится мутной вследствие поднятия ила. Изменяется уровень воды в колодцах и дебит источников. В немногих случаях возникают новые или пропадают существующие источники воды. Отдельные случаи оползней на песчаных или гравелистых берегах рек.

VIII баллов. Сильное повреждение зданий.
а) Испуг и паника; испытывают беспокойство даже лица, ведущие автомашины. Кое-где обламываются ветки деревьев. Сдвигается и иногда опрокидывается тяжелая мебель. Часть висячих ламп повреждается.
б) Во многих зданиях типа В - повреждения 2 степени, в отдельных зданиях этой группы - повреждения 3 степени. Во многих зданиях типа Б - повреждения 3 степени, в отдельных - 4степени. Во многих зданиях типа А повреждения 4 степени, в отдельных - 5 степени. Отдельные случаи разрыва стыков трубопроводов. Памятники и статуи сдвигаются. Надгробные камни опрокидываются. Каменные ограды разрушаются.
в) Небольшие оползни на крутых откосах выемок и насыпей дорог; трещины в грунтах достигают нескольких сантиметров. Возникают новые водоемы. Иногда пересохшие колодцы наполняются водой или существующие колодцы иссякают. Во многих случаях изменяется дебит источников и уровень воды в колодцах.

IX баллов. Всеобщие повреждение зданий.
а) Всеобщая паника; большие повреждения мебели. Животные мечутся и кричат.
б) Во многих здания типа В повреждения 3 степени и в отдельных - 4 степени. Во многих зданиях типа Б - повреждения 4 степени и в отдельных - 5 степени. Во многих зданиях типа А - повреждения 5 степени. Памятники и колонны опрокидываются. Значительные повреждения искусственных водоемов; разрывы части подземных трубопроводов. В отдельных случаях - искривление железнодорожных рельсов и повреждение проезжих частей дорог.
в) На равнинах наводнения, часто заметны наносы песка и ила. Трещины в грунтах достигают ширины 10 см, а по склонам и берегам рек - свыше 10 см; кроме того большое количество тонких трещин в грунтах. Скалы обваливаются;частые оползни и осыпания грунта. На поверхности воды большие волны.

X баллов. Всеобщие разрушения зданий.
б) Во многих зданиях типа В - повреждения 4 степени, а в отдельных - 5 степени. Во многих зданиях типа Б - повреждения 5 степени, в большинстве зданий типа А повреждения 5 степени. Опасные повреждения плотин и дамб, серьезные повреждения мостов. Легкие искривления железнодорожных рельсов. Разрывы или искривления подземных трубопро-водов. Дорожные покрытия и асфальт образует волнообразную поверхность.
в) Трещины в грунтах шириной несколько дециметров и в нескольких случаях - до 1 м. Параллельно руслам водных потоков появляются широкие разрывы. Осыпание рыхлых пород с крутых склонов. Возможны большие оползни на берегах рек и крутых морских побережьях. В прибрежных районах перемещаются песчаные и илистые массы; выплескивание воды в каналах, озерах, реках и.т. д. Возникают новые озера.

XI баллов. Катастрофа.
б) Серьезные повреждения даже зданий хорошей постройки, мостов, плотин и железнодорожных путей; шоссейные дороги приходят в негодность, разрушение подземных трубопроводов.
в) Значительные деформации почвы в виде широких трещин, разрывов и перемещений в вертикальном и горизонтальном направлениях; многочисленные горные обвалы.
Определение интенсивности сотрясения (балльности) требуют специального исследования.

XII баллов. Изменение рельефа.
б) Сильное повреждение или разрушение практически всех наземных и подземных сооружений.
в) Радикальные изменения земной поверхности. Наблюдаются значительные трещины в грунтах с обширными вертикальными и горизонтальными перемещениями. Горные обвалы и обвалы берегов рек на больших площадях. Возникают озера, образуются водопады; изменяются русла рек.
Определение интенсивности сотрясения (балльности) требует специального исследования.

Увеличение магнитуды на 2 единицы соответствует увеличению энергии в 1000 раз. Для получения примерного линейного соотношения между энергией и магнитудой можно воспользоваться логарифмом энергии

lg E = aМ + b,

где a и b - коэффициенты, значения которых, согласно мировой практике, принимаются равными 1,5 и 11,8 соответственно.

Обобщенную зависимость между длиной разрыва и магнитудой можно представить формулой

lg L = сМ + d .

2.1.3. Шкалы интенсивности землетрясений

Интенсивность I сейсмических колебаний грунта на поверхности Земли измеряется в баллах. В разных пунктах наблюдения она различна, тогда как магнитуда у толчка только одна. Для оценки интенсивности используются соответствующие шкалы - MSK, Росси - Фореля, модифицированная шкала Меркалли и др.

Все шкалы интенсивности делятся на два принципиально разных типа: макросейсмические - построенные на основании обследования разру-

шений различного типа сооружений; инструментальные - созданные на основе регистрации параметров сей-

смических колебаний соответствующими приборами.

В России применяется 12-балльная шкала. Колебания интенсивностью до 4 баллов не приводят к разрушениям; колебания в 5 и 6 баллов ощущаются населением и приводят к появлению отдельных трещин в постройках; 7-балльное землетрясение может характеризоваться как сильное и приводить к разрушениям. Катастрофические землетрясения интенсивностью в 11 и 12 баллов приводят к практически полному разрушению сооружений и изменению рельефа местности.

Площадь разрушений S зависит от магнитуды М землетрясения. Например, площадь разрушения 7-балльной зоны S 7 при очаге землетрясения на глубине 40 км в зависимости от магнитуды М растет следующим образом:

S 7 , км2

Количество человеческих жертв при землетрясениях зависит от ряда факторов: времени начала землетрясения, магнитуды, глубины очага, степени удаления от населенных пунктов, типа построек и их качества, наличия в зоне землетрясения взрыво- и пожароопасных объектов, водохранилищ и плотин и др. Основной причиной гибели людей является обрушение зданий.

Последствия землетрясения определяются его интенсивностью (табл. 2). Сейсмическая опасность при землетрясениях определяется как интенсивными колебаниями грунта, так и вторичными факторами, среди которых: лавины, оползни, обвалы, опускание и перекосы земной поверхности, разжижение грунта, наводнения при разрушении и прорыве плотин и защитных дамб, а также пожары.

Т а б л и ц а 2

Последствия землетрясения в зависимости от его интенсивности (по международной шкале Меркалли)

		Интенсивность	Характеристика последствий
		землетрясения
		Незаметное	Отмечается только сейсмическими приборами
		Очень слабое	Отмечается сейсмическими приборами. Ощущается только
			отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя
			Ощущается лишь небольшой частью населения
		Умеренное	Распознается по легкому дребезжанию и колебанию предме-
			тов, посуды и оконных стекол, скрипу дверей и стен
			Под открытым небом ощущается многими, внутри зда-
		Довольно сильное	ний - всеми. Общее сотрясение здания, колебание мебели. Ма-
			ятники часов останавливаются. Трещины в оконных стеклах
			и штукатурке. Пробуждение спящих
			Ощущается всеми. Картины падают со стен. Отдельные кус-
			ки штукатурки откалываются
			Повреждения (трещины) в стенах каменных домов. Антисей-
		Очень сильное	смические, деревянные и плетневые постройки остаются невре-
			Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники
		Разрушительное	сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повре-
			Сильное повреждение и разрушение каменных домов. Старые
		Опустошительное	деревянные дома несколько кривятся. Трещины в почве, иногда до
			метра шириной. Оползни и обвалы со склонов. Разрушение камен-
			ныхпостроек. Искривлениежелезнодорожныхрельсов
			Широкие трещины в поверхностных слоях земли. Многочис-
		Уничтожающее	ленные оползни и обвалы. Каменные дома почти совершенно раз-
			рушаются. Сильное искривление и выпучивание железнодорож-
			ных рельсов
			Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочис-
		Катастрофа	ленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов,
			подпруд на озерах, отклонение течения рек. Ни одно сооружение
			не выдерживает
			Изменения в почве достигают огромных размеров. Много-
			численные трещины, обвалы, оползни. Возникают отклонения
		катастрофа
			в течении рек, ни одно сооружение не выдерживает

2.1.4. Методы прогноза землетрясений

Методы прогноза землетрясений основываются на наблюдении за аномалиями геофизических полей, измерении значений этих аномалий и обработке полученных данных.

Различают несколько методов прогноза землетрясений:

1. Метод оценки сейсмической активности. Месторасположение и число толчков различной магнитуды может служить важным индикатором приближающегося сильного землетрясения. Часто сильное землетрясение со-

провождается большим числом слабых толчков. Выявление и подсчет землетрясений требует большого числа сейсмографов и соответствующих устройств для обработки данных.

2. Метод измерения движения земной коры. Географические съемки

с помощью триангуляционной сети на поверхности Земли и наблюдения со спутников из космоса могут выявить крупномасштабные деформации на ней. Точная съемка ведется с помощью лазерных источников света. Повторные съемки требуют больших затрат времени и средств, поэтому измерения проводят один раз в несколько лет.

3. Метод выявления опускания и поднятия участков земной коры. Вертикальные движения поверхности Земли можно измерить с помощью точных нивелиров (на суше или море), мореографов (в море). Поднятие и опускание участков земной коры, как правило, свидетельствует о наступлении сильного землетрясения.

4. Метод измерения наклонов поверхности. Для измерения вариаций угла наклона земной поверхности используются специальные приборы - наклономеры. Сеть наклономеров устанавливают около разломов на глубине 1…2 м и ниже, измерения указывают на изменения наклонов незадолго до возникновения землетрясения.

5. Метод измерения деформации горных пород. Для измерения деформации горных пород бурят скважину и устанавливают в ней деформографы, фиксирующие величину относительного смещения двух точек.

6. Метод определения уровня воды в колодцах и скважинах. Уровень грунтовых вод перед землетрясением часто повышается или понижается изза изменений напряженного состояния горных пород. Уровень воды в скважинах вблизи эпицентра часто испытывает стабильные изменения: в одних скважинах он становится выше, в других - ниже.

7. Метод оценки изменения скорости сейсмических волн. Скорость сейсмических волн зависит от напряженного состояния горных пород, через которые волны распространяются, а также от содержания воды и других физических характеристик. При землетрясениях образуются различные типы сейсмических волн. Наибольший интерес среди этих волн представляют продольная P и поперечная S волны. Установлено, что перед сильным землетрясением наблюдается резкое уменьшение отношения скоростей волн P и S , что может явиться признаком, подтверждающим возможность землетрясения.

8. Метод регистрации изменения геомагнитного поля. Земное магнитное поле может испытывать локальные изменения из-за деформации горных пород и движений земной коры. С целью измерения малых вариаций магнитного поля используют специальные приборы - магнитометры.

9. Метод регистрации изменения земного электросопротивления. Одной из причин изменения электросопротивления горных пород может стать изменение напряженности горных пород и содержания воды в земле, что, в свою очередь, может быть связано с возможностью возникновения землетрясения.

Измерения электросопротивления проводятся с помощью электродов, помещаемых в почву на расстоянии нескольких километров друг от друга, при этом измеряется электрическое сопротивление толщи земли между ними.

10. Метод определения содержания радона в подземных водах. Радон - это радиоактивный газ, присутствующий в грунтовых водах и воде скважин. Период его полураспада составляет 38 сут, он постоянно выделяется из земли в атмосферу. Перед землетрясением происходит резкое изменение количества радона, выделяющегося из воды глубоких скважин.

11. Метод наблюдения за поведением животных, птиц, рыб. Необычное поведение многих живых существ объясняется тем, что они гораздо более чувствительны к звукам и вибрациям, чем человек.

2.1.5. Оценка последствий землетрясений

Для принятия решения по ликвидации последствий землетрясений важно правильно оценить эти последствия.

Оценка разрушений зданий и сооружений на территории населенного пункта проводится на основании:

определения характеристик степеней разрушения; оперативного построения изосейст, в том числе на основе сейсмического

микрорайонирования; определения зоны средней балльности и балльности для различных зда-

ний и сооружений.

При оценке, а также прогнозировании характера и степени разрушения зданий и сооружений рассматриваются три типа объектов, являющихся элементами застройки:

точечные - характеризуются размерами в плане (длина и ширина), каждый из которых меньше ширины зоны средней балльности;

площадные - характеризуются размерами в плане (длина и ширина), каждый из которых превышает ширину зоны средней балльности;

протяженные - характеризуются размерами в плане (длина и ширина), один из которых значительно превышает другой и превышает ширину зоны средней балльности.

При выборе типа наземного здания используется следующая классификация зданий по этажности: малоэтажные (высотой до 4 этажей); многоэтажные (от 5 до 8 этажей); повышенной этажности (от 9 до 25 этажей); высотные (более 25 этажей).

Для оценки последствий землетрясений определяют параметры поражающих факторов.

Интенсивность землетрясения вычисляется по формуле

I б 1,5М 3,51g

R 2 h 2 3,

где I б - интенсивность землетрясения, баллы (балльность базисной изосейсты); М- магнитуда; R - эпицентральноерасстояние, км; h - глубинаочага, км.

Примечание. 9,8 м/с 2 – ускорение свободного падения.

Общая качественная картина воздействия землетрясения на различные объекты видна из табл. 1.3, зависимость степени разрушения различных объектов от интенсивности землетрясения приведена в приложении 1.

При оценочных расчетах интенсивности землетрясения в баллах по известной магнитуде для расстояний от эпицентра можно пользоваться формулами:

, (1.3)

где - интенсивность землетрясения в эпицентре, балл; – магнитуда; – глубина очага, км; – расстояние до эпицентра, км; ∆ - поправка, учитывающая вид грунта: для скального грунта, для песчаников и известняков, для песчаных грунтов и глинистых толщ, для рыхлых насыпных грунтов.

При отображении на карте или схеме очага поражения при землетрясении наносятся линии равной интенсивности – изосейсты . Обычно очаг поражения ограничен изосейстой , что соответствует слабым разрушениям зданий, сооружений.

Очаг поражения в плане, как правило, представляет собой сложную фигуру, что связано с влиянием местных геологических условий на распространение сейсмических волн, в ряде случаев форма очага приближается к эллипсообразной.

Основным способом снижения потерь и ущерба при землетрясениях является строительство сейсмостойких зданий и сооружений.

1.4.2. Наводнения

Наводнение – это значительное затопление местности в результате подъема уровня воды в реке, озере, прибрежном районе моря. В России наводнения занимают первое место среди других стихийных бедствий по площади распространения, повторяемости и суммарному среднему годовому ущербу.

В зависимости от причины, вызвавшей подъем уровня воды, различают следующие виды наводнений: половодье, паводок, подпорное, прорыва, нагонное, при действии подводного источника большой энергии .

Половодье и паводок связаны с прохождением большего, чем обычно объема воды по руслу реки.

Половодье – ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное увеличение расхода воды (весеннее таяние снега, продолжительные дожди). Длится половодье от 15-20 дней до 2-3 месяцев, подъем воды до 2-5 метров на малых реках, до 10-20 метров – на больших.

Паводок – кратковременный (1-2 суток) подъем воды в реке, вызванный ливневыми дождями или бурным таянием снега. Паводки могут повторяться несколько раз в год. Примеры: лето 2002 г. Сев. Кавказ р. Кубань – подъем воды до 10 метров; Германия, Чехия – подъем воды в реках Эльба, Влтава до 9 метров.

Подпорное наводнение возникает из-за резкого увеличения сопротивления стоку воды при загромождении русла льдом во время ледохода (заторы) или внутриводным льдом (зажоры).

Наводнение прорыва возникает при разрушении плотин, дамб и образовании волны прорыва.

Нагонные наводнения создаются ветровыми нагонами воды в заливах, бухтах, устьях крупных рек. В Санкт-Петербурге такие наводнения разной интенсивности наблюдаются ежегодно.

Подводные землетрясения и извержения вулканов могут сопровождаться образованием волн цунами, которые затапливают прибрежную местность.

Половодье . Одна из основных характеристик течения реки – расход – объем воды (), проходящей через поперечное сечение русла в единицу времени. Изменение расхода во времени (гидрограф) в период половодья показано на рис. 1.4, где – бытовой (обычный) расход, – максимальный расход.

При половодье имеет место относительно медленное изменение пара-

метров потока. Величина расхода рассчитывается по формуле.

Типы сейсмических волн

Сейсмические волны делятся на волны сжатия и волны сдвига .

§ Волны сжатия, или продольные сейсмические волны, вызывают колебания частиц пород, сквозь которые они проходят, вдоль направления распространения волны, обуславливая чередование участков сжатия и разрежения в породах. Скорость распространения волн сжатия в 1,7 раза больше скорости волн сдвига, поэтому их первыми регистрируют сейсмические станции. Волны сжатия также называют первичными (P-волны). Скорость P-волны равна скорости звука в соответствующей горной породе. При частотах P-волн, больших 15 Гц, эти волны могут быть восприняты на слух как подземный гул и грохот.

§ Волны сдвига, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Волны сдвига также называют вторичными (S-волны).

Существует ещё третий тип упругих волн - длинные или поверхностные волны (L-волны). Именно они вызывают самые сильные разрушения.

Измерение силы и воздействий землетрясений

Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд и шкала интенсивности.

Шкала магнитуд

Шкала магнитуд различает землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной энергетической характеристикой землетрясения. Существует несколько магнитуд и соответственно магнитудных шкал: локальная магнитуда (ML); магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms); магнитуда, определяемая по объемным волнам (mb); моментная магнитуда (Mw).

Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений является локальная шкала магнитуд Рихтера. По этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождённой сейсмической энергии. Землетрясение с магнитудой 2 едва ощутимо, тогда как магнитуда 7 отвечает нижней границе разрушительных землетрясений, охватывающих большие территории. Интенсивность землетрясений (не может быть оценена магнитудой) оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах.

Шкалы интенсивности

Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясения на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения. В мире используется несколько шкал интенсивности: в Европе - европейская макросейсмическая шкала (EMS), в Японии - шкала Японского метеорологического агентства (Shindo), в США и России - модифицированная шкала Меркалли (MM):

1. балл (незаметное) - колебания почвы, отмечаемые прибором;

2. балла (очень слабое) - землетрясение ощущается в отдельных случаях людьми, находящимися в спокойном состоянии;

3. балла (слабое) - колебание отмечается немногими людьми;

4. балла (умеренное) - землетрясение отмечается многими людьми; возможно колебание окон и дверей;

5. баллов (довольно сильное) - качание висячих предметов, скрип полов, дребезжание стекол, осыпание побелки;

6. баллов (сильное) - легкое повреждение зданий: тонкие трещины в штукатурке, трещины в печах и т. п.;

7. баллов (очень сильное) - значительное повреждение здании; трещины в штукатурке и отламывание отдельных кусков, тонкие трещины в стенах, повреждение дымовых труб; трещины в сырых грунтах;

8. баллов (разрушительное) - разрушения в зданиях: большие трещины в стенах, падение карнизов, дымовых труб. Оползни и трещины шириной до нескольких сантиметров на склонах гор;

9. баллов (опустошительное) - обвалы в некоторых зданиях, обрушение стен, перегородок, кровли. Обвалы, осыпи и оползни в горах. Скорость продвижения трещин может достигать 2 км/с;

10. баллов (уничтожающее) - обвалы во многих зданиях; в остальных - серьезные повреждения. Трещины в грунте до 1 м шириной, обвалы, оползни. За счет завалов речных долин возникают озера;

11. баллов (катастрофа) - многочисленные трещины на поверхности Земли, больше обвалы в горах. Общее разрушение зданий;

12. баллов (сильная катастрофа) - изменение рельефа в больших размерах. Огромные обвалы и оползни. Общее разрушение зданий и сооружений.

Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)

12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и СССР. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS). MSK-64 лежит в основе СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и странах СНГ. В Казахстане в настоящее время используется СНиП РК 2.03-30-2006 «Строительство в сейсмических районах».

Процессы, происходящие при сильных землетрясениях

Землетрясение начинается с разрыва и перемещения горных пород в каком-нибудь месте в глубине Земли. Это место называется очагом землетрясения или гипоцентром. Глубина его обычно бывает не больше 100 км, но иногда доходит и до 700 км. По глубине очага различают: нормальные - 70-80 км, промежуточные - 80-300 км, глубокие - > 300 км . Иногда очаг землетрясения может быть и у поверхности Земли. В таких случаях, если землетрясение сильное, мосты, дороги, дома и другие сооружения оказываются разорванными и разрушенными [ .

Участок земли, в пределах которого на поверхности, над очагом, сила подземных толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром.

В одних случаях пласты земли, расположенные по сторонам разлома, надвигаются друг на друга. В других - земля по одну сторону разлома опускается, образуя сбросы. В местах, где они пересекают речные русла, появляются водопады. Своды подземныхпещер растрескиваются и обрушиваются. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и заливаются водой. Подземные толчки смещают со склонов верхние, рыхлые слои почвы, образуя обвалы и оползни. Во время землетрясения в Калифорнии в 1906 году образовалась глубокая трещина на поверхности. Она протянулась на 450 километров.

Подводные землетрясения являются причиной цунами, длинных волн, порождаемых мощным воздействием на всю толщу воды в океане, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений (более 7 баллов).

Понятно, что резкое перемещение больших масс земли в очаге должно сопровождаться ударом колоссальной силы. За год жители Земли могут ощущать около 10 000 землетрясений. Из них примерно 100 бывают разрушительными.

Сейсмограф

Для обнаружения и регистрации всех типов сейсмических волн используются специальные приборы - сейсмографы . В большинстве случаев сейсмограф имеет груз с пружинным прикреплением, который при землетрясении остаётся неподвижным, тогда как остальная часть прибора (корпус, опора) приходит в движение и смещается относительно груза. Одни сейсмографы чувствительны к горизонтальным движениям, другие - к вертикальным. Волны регистрируются вибрирующим пером на движущейся бумажной ленте. Существуют и электронные сейсмографы (без бумажной ленты).

Другие виды землетрясений

Похожая информация.

Сейсмическая шкала

Землетрясе́ния - подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами) или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушением подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызывать также подъём лавы при вулканических извержениях.

Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них так незначительны, что они остаются незамеченными. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. К счастью, большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями (если землетрясение под океаном обходится без цунами).

Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Разрушения зданий и сооружений вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими при сейсмических смещениях на морском дне.

Введение

Причиной землетрясения является быстрое смещение участка земной коры как целого в момент пластической (хрупкой) деформации упруго напряженных пород в очаге землетрясения. Большинство очагов землетрясений возникает близ поверхности Земли . Само смещение происходит под действием упругих сил в ходе процесса разрядки - уменьшения упругих деформаций в объеме всего участка плиты и смещения к положению равновесия. Землетрясение представляет собой быстрый (в геологических масштабах) переход потенциальной энергии , накопленной в упруго-деформированных (сжимаемых, сдвигаемых или растягиваемых) горных породах земных недр, в энергию колебаний этих пород (сейсмические волны), в энергию изменения структуры пород в очаге землетрясения. Этот переход происходит в момент превышения предела прочности пород в очаге землетрясения.

Предел прочности пород земной коры превышается в результате роста суммы сил, действующих на нее:

1. Силы вязкого трения мантийных конвекционных потоков о земную кору;
2. Архимедовой силы , действующей на легкую кору со стороны более тяжелой пластичной мантии ;
3. Лунно -солнечных приливов;
4. Изменяющегося атмосферного давления .

Эти же силы приводят и к возрастанию потенциальной энергии упругой деформации пород в результате смещения плит под их действием. Плотность потенциальной энергии упругих деформаций под действием перечисленных сил нарастает практически во всем объеме плиты (по-разному в разных точках). В момент землетрясения потенциальная энергия упругой деформации в очаге землетрясения быстро (почти мгновенно) снижается до минимальной остаточной (чуть ли не до нуля). Тогда как в окрестностях очага за счет сдвига во время землетрясения плиты как целого упругие деформации несколько увеличиваются. Поэтому и случаются часто в окрестностях главного повторные землетрясения - афтершоки. Точно так же малые «предварительные» землетрясения - форшоки - могут спровоцировать большое в окрестностях первоначального малого землетрясения. Большое землетрясение (с большим сдвигом плиты) может вызвать последующие индуцированные землетрясения даже на удаленных краях плиты.

Из перечисленных сил первые две намного больше 3-ей и 4-й, но скорость их изменения намного меньше, чем скорость изменения приливных и атмосферных сил. Поэтому точное время прихода землетрясения (год, день, минута) определяется изменением атмосферного давления и приливными силами. Тогда как гораздо большие, но медленно меняющиеся силы вязкого трения и Архимедовой силы задают время прихода землетрясения (с очагом в данной точке) с точностью до столетий и тысячелетий.

Глубокофокусные землетрясения, очаги которых располагаются на глубинах до 700 км от поверхности, происходят на конвергентных границах литосферных плит и связаны с субдукцией .

Сейсмические волны и их измерение

Типы сейсмических волн

Сейсмические волны делятся на волны сжатия и волны сдвига .

• Волны сжатия, или продольные сейсмические волны, вызывают колебания частиц пород, сквозь которые они проходят, вдоль направления распространения волны, обуславливая чередование участков сжатия и разрежения в породах. Скорость распространения волн сжатия в 1,7 раза больше скорости волн сдвига, поэтому их первыми регистрируют сейсмические станции. Волны сжатия также называют первичными (P-волны). Скорость P-волны равна скорости звука в соответствующей горной породе. При частотах P-волн, больших 15 Гц, эти волны могут быть восприняты на слух как подземный гул и грохот.
• Волны сдвига, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Волны сдвига также называют вторичными (S-волны).

Существует ещё третий тип упругих волн - длинные или поверхностные волны (L-волны). Именно они вызывают самые сильные разрушения.

Измерение силы и воздействий землетрясений

Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд и шкала интенсивности.

Шкала магнитуд

Шкала магнитуд различает землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной энергетической характеристикой землетрясения. Существует несколько магнитуд и соответственно магнитудных шкал: локальная магнитуда (ML); магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms); магнитуда, определяемая по объемным волнам (mb); моментная магнитуда (Mw).

Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений является локальная шкала магнитуд Рихтера . По этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождённой сейсмической энергии. Землетрясение с магнитудой 2 едва ощутимо, тогда как магнитуда 7 отвечает нижней границе разрушительных землетрясений, охватывающих большие территории. Интенсивность землетрясений (не может быть оценена магнитудой) оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах.

Шкалы интенсивности

Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)

12-бальная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и СССР. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS). MSK-64 лежит в основе СниП-11-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и странах СНГ.

Балл	Сила землетрясения	Краткая характеристика
1	Не ощущается.	Отмечается только сейсмическими приборами.
2	Очень слабые толчки	Отмечается сейсмическими приборами. Ощущается только отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя в верхних этажах зданий, и очень чуткими домашними животными.
3	Слабое	Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика.
4	Умеренное	Распознаётся по лёгкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных стёкол, скрипу дверей и стен. Внутри здания сотрясение ощущает большинство людей.
5	Довольно сильное	Под открытым небом ощущается многими, внутри домов - всеми. Общее сотрясение здания, колебание мебели. Маятники часов останавливаются. Трещины в оконных стёклах и штукатурке. Пробуждение спящих. Ощущается людьми и вне зданий, качаются тонкие ветки деревьев. Хлопают двери.
6	Сильное	Ощущается всеми. Многие в испуге выбегают на улицу. Картины падают со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются.
7	Очень сильное	Повреждения (трещины) в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные и плетневые постройки остаются невредимыми.
8	Разрушительное	Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повреждаются.
9	Опустошительное	Сильное повреждение и разрушение каменных домов. Старые деревянные дома кривятся.
10	Уничтожающее	Трещины в почве иногда до метра шириной. Оползни и обвалы со склонов. Разрушение каменных построек. Искривление железнодорожных рельсов.
11	Катастрофа	Широкие трещины в поверхностных слоях земли. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома почти полностью разрушаются. Сильное искривление и выпучивание железнодорожных рельсов.
12	Сильная катастрофа	Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озёрах, отклонение течения рек. Ни одно сооружение не выдерживает.

Происходящее при сильных землетрясениях

Землетрясение начинается с разрыва и перемещения горных пород в каком-нибудь месте в глубине Земли. Это место называется очагом землетрясения или гипоцентром. Глубина его обычно бывает не больше 100 км, но иногда доходит и до 700 км . Иногда очаг землетрясения может быть и у поверхности Земли. В таких случаях, если землетрясение сильное, мосты , дороги , дома и другие сооружения оказываются разорванными и разрушенными.

Участок земли, в пределах которого на поверхности, над очагом, сила подземных толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром.

В одних случаях пласты земли, расположенные по сторонам разлома, надвигаются друг на друга. В других - земля по одну сторону разлома опускается, образуя сбросы. В местах, где они пересекают речные русла, появляются водопады . Своды подземных пещер растрескиваются и обрушиваются. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и заливаются водой . Подземные толчки смещают со склонов верхние, рыхлые слои почвы, образуя обвалы и оползни . Во время землетрясения в Калифорнии в году образовалась глубокая трещина на поверхности. Она протянулась на 450 километров.

Понятно, что резкое перемещение больших масс земли в очаге должно сопровождаться ударом колоссальной силы. За год люди [кто? ] могут ощущать около 10 000 землетрясений. Из них примерно 100 бывают разрушительными.

Измерительные приборы

Для обнаружения и регистрации всех типов сейсмических волн используются специальные приборы - сейсмографы . В большинстве случаев сейсмограф имеет груз с пружинным прикреплением, который при землетрясении остаётся неподвижным, тогда как остальная часть прибора (корпус, опора) приходит в движение и смещается относительно груза. Одни сейсмографы чувствительны к горизонтальным движениям, другие - к вертикальным. Волны регистрируются вибрирующим пером на движущейся бумажной ленте. Существуют и электронные сейсмографы (без бумажной ленты).

Другие виды землетрясений

Вулканические землетрясения

Вулканические землетрясения - разновидность землетрясений, при которых землетрясение возникает в результате высокого напряжения в недрах вулкана . Причина таких землетрясений - лава , вулканический газ. Землетрясения этого типа слабы, но продолжаются долго, многократно - недели и месяцы. Тем не менее, опасности для людей этого вида землетрясение не представляет.

Техногенные землетрясения

В последнее время появились сведения, что землетрясения могут вызываться деятельностью человека. Так, например, в районах затопления при строительстве крупных водохранилищ, усиливается тектоническая активность - увеличивается частота землетрясений и их магнитуда. Это связано с тем, что масса воды, накопленная в водохранилищах, своим весом увеличивает давление в горных породах , а просачивающаяся вода понижает предел прочности горных пород. Аналогичные явления происходят при выемке больших количеств породы из шахт, карьеров, при строительстве крупных городов из привозных материалов.

Обвальные землетрясения

Землетрясения также могут быть вызваны обвалами и большими оползнями . Такие землетрясения называются обвальными, они имеют локальный характер и имеют небольшую силу.

Землетрясения искусственного характера

Землетрясение может быть вызвано и искусственно: например, взрывом большого количества взрывчатых веществ или же при ядерном взрыве . Такие землетрясения зависят от количества взорванного вещества. К примеру, при испытании КНДР ядерной бомбы в году произошло землетрясение умеренной силы, которое было зафиксировано во многих странах.

Наиболее разрушительные землетрясения

• 23 января - Ганьсу и Шеньси, Китай - 830 000 человек погибло
• - Ямайка - Превращен в руины г.Порт-Ройял
• - Калькутта , Индия - 300 000 человек погибло
• - Лиссабон - от 60 000 до 100 000 человек погибло, город полностью разрушен
• - Колабрия, Италия - от 30 000 до 60 000 человек погибло
• - Нью-Мадрид, Миссури , США - город превращен в руины, наводнение на территории в 500 кв.км
• - Санрику, Япония - эпицентр был под морем. Гигантская волна смыла в море 27 000 человек и 10 600 строений
• - Ассам , Индия - На площади в 23 000 кв.км.рельеф изменен до неузнаваемости, вероятно крупнейшее за всю историю человечества землетрясение
• - Сан-Франциско , США 1 500 человек погибло, уничтожено 10 кв.км. города
• - Сицилия , Италия 83 000 человек погибло, превращен в руины г.Мессина
• - Ганьсу , Китай 20 000 человек погибло
• - Великое землетрясение Канто - Токио и Йокогама , Япония (8,3 по Рихтеру) - 143 000 человек погибло, около миллиона осталось без крова в результате возникших пожаров
• - Внутренний Тавр, Турция 32 000 человек погибло
• - Ашхабад , Туркмения , Ашхабадское землетрясение , - 110 000 человек погибло
• - Эквадор 10 000 человек погибло
• - Гималаи разворочена в горах территория площадью 20 000 кв.км.
• - Агадир , Марокко 12 000 - 15 000 человек погибло
• - Чили , около 10 000 погибло, разрушены города Консепсьен, Вальдивия , Пуэрто-Мон
• - Скопье , Югославия около 2 000 погибло, большая часть города превращена в руины