Основы геологии

Рис. 15.3. Распределение эпицентров современных землетрясений на земном шаре

Распространение современных землетрясений на земном шаре в настоящее Время установлено с большой точностью (рис. 15.3). Прежде всего, это Тихоокеанское кольцо, в котором эпицентры землетрясений совпадают с островными дугами: Алеутской, Курильской, Восточной Камчатки, Японской и т. д. На востоке Тихого океана это побережье Северной Америки, Мексика, Центральная Америка, Южная Америка, а также полоса вдоль Восточно-Тихоокеанского поднятия. В Атлантическом и Индийском океанах сейсмичность сосредоточена вдоль срединно-океанских хребтов. Восточно-Африканская рифтовая зона также отличается высокой сейсмичностью. Протяженная полоса современных Землетрясений приурочена к Альпийско-Средиземноморскому поясу: это побережье Алжира, Италия, Динариды, Балканы и Эгейское морс, Турция, Крым, Кавказ, Иран, Афганистан, Памир, Тянь-Шань и т. д. В пределах СССР повышенной сейсмичностью отмечена Байкальская рифтовая зона.

Приведенное на рис. 15.3 распространение землетрясений говорит о том, что все они приурочены к областям высокой современной тектонической активности и связаны с конвергентными или дивергентными границами литосферных плит, т.е. там, где происходят либо сжатие, поглощение океанской коры в зонах субдукции, коллизии плит и т. д., либо растяжение, наращивание океанской коры, или раздвиг континентальной коры. В этих регионах непрерывно накапливаются тектонические напряжения, которые периодически разряжаются в виде землетрясений. В то же время существуют огромные асейсмичные пространства, совпадающие с древними платформами, внутренними частями океанских плит, эпипалеозойскими плитами.

Рис. 15.4. Отклонение геоида от эллипсоида вращения со сжатием 1:298,256 и проявления современной геотектонической активности (по Е.С. Штенгелову)

Активные сейсмические и вулканические зоны, по данным Е.С. Штенгелова, довольно точно приурочены к областям превышения геоида над эллипсоидом вращения, причем с выпуклостями геоида связано примерно 83% землетрясений с М-6 и 86% действующих вулканов Мира (рис. 15.4). Форма геоида определяется процессами, происходящими во внутренних частях Земли - в мантии и ядре. На это явление накладываются ротационные силы Земли, неравномерность ее вращения и т. д. Кстати, уже с XVIII в., со времен работ француза А. Перре известно, что число преимущественно мелкофокусных землетрясений возрастает примерно на 20-25% в момент перехода Луны от апогея к перигею. Это вызвано тем, что гравитационное воздействие Луны на Землю в перигее значительно выше, так как Луна в этот момент ближе к Земле, чем в апогее. Эти гравитационные силы действуют как "спусковой крючок" и напряжения разряжаются сейсмическими подвижками.

Сейсмогенные дислокации образуются в плейстосейстовой и прилегающих областях. Районы, затронутые сейсмодислокациями, занимают площадь в десятки, и даже сотни тысяч км. Сейсмотектонические нарушения могут выражаться вертикальными смещениями с амплитудой до первых десятков метров, формированием поднятий, впадин и провалов, горизонтальными смещениями, образованием ступенчатых сбросов, взбросов и т. д. Примеры сейсмодислокаций известны и описаны во многих сейсмичных районах. Во время катастрофического Гоби-Алтайского землетрясения 1957 г. силой до 12 баллов и магнитудой 8,6 наблюдались сдвиги с амплитудой до 9 м, возникали своеобразные "волны" высотой до 10 м и гигантские зоны трещин и деформаций протяженностью почти в 900 км. Вдоль этой зоны шириной в сотни метров сформировались провалы, зияющие трещины до 20 м, многочисленные уступы, сдвиги и т. д. Очень характерны разнообразные изгибы земной поверхности, то плавные, то крутые.

Землетрясения вызывают образование крупных оползней, обвалов, оползней-обвалов и других форм сейсмодислокаций. Объем таких оползней может достигать сотен тысяч м, длина - нескольких километров, а площадь - десятков км. Подобные сейсмодислокации известны на Тянь-Шане, в Прибайкалье и Забайкалье, на Кавказе, в Становом хребте и во многих других местах. Изучение древних сейсмодислокаций способствует проведению сейсмического районирования, так как по их форме и характеру появляется возможность оценить балльность данного региона, хотя, скажем, в наши дни землетрясения там не происходят. Степень выраженности сейсмодислокаций и их масштаб зависят от многих факторов: от глубины залегания очага его механизма, характера геологической структуры региона, типа горных пород и др. Поэтому одинаковые по силе землетрясения в разных геологических районах приводят к разным последствиям. Как правило, горные массы находятся в состоянии равновесия, они устойчивы при данной обстановке. Но чтобы вывести их из этого состояния, порой нужно изменение наклона какого-нибудь склона всего лишь на десятки угловых секунд - и произойдет оползень или обвал. Важным фактором создания неустойчивости масс горных пород могут быть очень слабые сейсмоколебания, своеобразная сейсмовибрация, которая приводит в подвижное состояние рыхлые моренные, мощные пролювиальные конусы выноса, лессы.

Н. И. Николаев со ссылкой на Дж. Плафкера приводит уникальный случай сейсмогравитационного обвала на воздушной подушке в Перу во время землетрясения 1970 г. с М-7,7. Масса льда, горных пород и грунта объемом около 100 млн. м³ сорвалась с горы Гаускаран и "перелилась" через все естественные препятствия - низкогорные хребты, долины рек и при этом растительно-почвенный слой остался несорванным, так как вся эта масса в своем основании могла иметь прослой сжатого воздуха.

В настоящее время важное значение приобретает палеосейсмология - метод, позволяющий устанавливать следы землетрясений в геологическом прошлом. Многие современные плейстосейстовые области оказываются унаследованными от более древних. Большое значение имеет и археосейсмология, когда рассматриваются повреждения древних построек, имеющие сейсмогенный характер, и по их типу реконструируется балльность.

Землетрясения происходят не только на суше, но и в морях и океанах. В пределах океанского дна над очагом могут возникать поднятия или впадины, что сразу же изменяет объем воды и над плейстосейстовой областью образуется волна, которая в открытом океане практически незаметна из-за своей очень большой длины в первые сотни километров. Распространяясь со скоростью до 800 км/ч, при подходе к побережью на мелководье волна становится круче, достигая 15- 20 м, и, обрушиваясь на берег, уничтожает все на своем пути. Такие волны, вызванные землетрясениями, называются цунами.

Сильнейшие цунами причинили неисчислимые бедствия в 1755 г. во время катастрофического Лиссабонского землетрясения. В нашей стране цунами неоднократно отмечались на Дальневосточном побережье в связи с тем, что эпицентры землетрясений приходятся на Курило-Камчатский глубоководный желоб. Последнее крупное цунами произошло 5 ноября 1952 г. и волна причинила большие разрушения на Курильских островах. Цунами обрушивается на побережье не сразу после землетрясения, а через некоторое время, что позволяет оповестить население угрожаемых районов, расположенных в прибрежных низменностях.