Анализ сейсмической активности в Курило-камчатском регионе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Землетрясения, причины возникновения и их классификация

1.1 Причины возникновения землетрясений

1.2 Классификация землетрясений

1.2.1 Вулканические

1.2.2 Техногенные

1.2.3 Обвальные

1.2.4 Тектонические

1.2.5 Микроземлетрясения

1.3 Наиболее разрушительные землетрясения

2. Современная тектоническая структура Курило-камчатского региона и условия магмообразования

2.1 Вулканические дуги Курило-Камчатской системы

2.2 Петрогеохимическая зональность

2.3 Гравиметрическая характеристика вулканических дуг

2.4 Геодинамические параметры проявления вулканизма

2.5Природа проявления современного вулканизма Срединного хребта

2.6 История тектонического развития

2.7 Современная тектоническая структура и вулкано-тектоническое районирование

2.8 Вариации условий магмообразования

3. Влияние землетрясений на окружающую среду и жизнедеятельность человека

3.1 Экологические последствия землетрясений

3.2 Влияние землетрясений на хозяйственную деятельность человека

3.3 Влияние землетрясений на здоровье человека

4. Анализ сейсмической активности в Курило-камчатском регионе в период с 1980 по 2014 годы

Заключение

Список использованных источников

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ё

землетрясение тектонический магмообразование камчатский



Введение

В недрах нашей планеты непрерывно происходят внутренние процессы, изменяющие лик Земли. Чаще всего эти изменения медленные, постепенные. Точные измерения показывают, что одни участки земной поверхности поднимаются, другие опускаются. Не остаются постоянными даже расстояния между континентами. Иногда внутренние процессы протекают бурно и грозная стихия землетрясений превращает в развалины города, опустошает целые районы.

Под угрозой землетрясений находятся обширные территории, многие густонаселенные области и даже целые страны. Наибольшая опасность землетрясений заключается в их неожиданности и неотвратимости. Землетрясения разной силы и в разных точках земного шара происходят постоянно, приводя к огромному материальному ущербу и жертвам среди населения. Поэтому ученые разных стран не оставляют попыток определить природу землетрясения, выявить его причины и, самое главное, научиться его предсказывать, что, к сожалению, за исключением единичных случаев пока не удается.

Сильные землетрясения носят катастрофический характер, уступая по числу жертв только тайфунам и значительно (в десятки раз) опережая извержения вулканов. Материальный ущерб одного разрушительного землетрясения может составлять сотни миллионов долларов. Число слабых землетрясений гораздо больше, чем сильных. Так, из сотни тысяч землетрясений, ежегодно происходящих на Земле, только единицы катастрофических. Они высвобождают около 1020 Дж потенциальной сейсмической энергии, что составляет всего 0,01% тепловой энергии Земли, излучаемой в космическое пространство.

Основной 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.

Актуальность исследования. Курило-Курильский регион, являющийся объектом наших исследований, характеризуется самым высоким уровнем сейсмичности в России. Курильские острова обладают крупными запасами полезных ископаемых, включая стратегические (редкоземельный металл рений, богатейшие морские биоресурсы и ожидающие освоения запасы углеводородов на шельфе), и являются важным стратегическим районом Российской Федерации.

Землетрясения являются одним из основных опасных явлений для жителей этих регионов. В результате стихийных бедствий страдает экономика, разрушаются инфраструктура, гражданские и промышленные объекты и, самое главное, возникают потери среди людей. Поэтому надежная оценка сейсмической опасности на данной территории остается основной задачей сейсмологических исследований.

Цель работы - анализ сейсмической активности в курило-камчатском регионе в период с 1980 по 2014 годы и ее влияние на хозяйственную деятельность.

Объект исследования: Курило-Камчатский регион.

Предмет исследования: Сейсмическая активность в курило-камчатском регионе.

Для достижения заданной цели были поставлены следующие задачи:

- Изучить землетрясения, причины возникновения и их классификация.

- Рассмотреть современную тектоническую структуру курило-камчатского региона и условия магмообразования.

- Ознакомиться с влияние землетрясений на окружающую среду и жизнедеятельность человека

- Провести анализ сейсмической активности в курило-камчатском регионе в период с 1980 по 2014 годы.

Структура работы: дипломная работа изложена на ? страницах машинописного текста, включает в себя четыре главы, введение, заключение, список использованных источников, 9 иллюстраций, 7 приложений и 2 таблиц. В первой главе изложены причины возникновения землетрясений и их классификация. Вторая глава содержит современную тектоническую структуру курило-камчатского региона и условия магмообразования. В третьей главе рассматривается влияние землетрясений на окружающую среду и жизнедеятельность человека. В ней описаны Экологические последствия землетрясений, влияние землетрясений на хозяйственную деятельность человека, влияние землетрясений на здоровье человека. В заключительной четвертой главе проведён анализ сейсмической активности в курило-камчатском регионе в период с 1980 по 2014 годы…



1. Землетрясения, причины возникновения и их классификация

1.1 Причины возникновения землетрясений

Основных причин землетрясений две. Первая - это вызывающие несильные землетрясения процессы поверхностного характера. Смысл этих процессов таков: дрейфующие плиты действуют аналогично ножницам, круша друг у друга края. Эти плиты дрейфуют вдоль величайших разломов, например, таких, как разлом Сан-Андреас, находящийся в Калифорнии, или Альпийский разлом, находящийся в Новой Зеландии.

Второй причиной являются процессы более глубокие, которые проходят в зонах, расположенных вдоль края смещающихся плит. Ребра этих плит погружаются в мантию земли и повторно поглощаются, всасываются на глубине примерно 500 километров. Из-за этого происходят землетрясения большей силы. Земная кора в верхней своей части состоит из громадных блоков (которых всего около десяти), называемых тектоническими плитами. Под влиянием конвекционных движений, которые исходят из высокотемпературной земной мантии, они перемещаются. В месте разлома, по причине сопротивления пород, скапливается напряжение.[9,11]

Внутри земной коры напряжение растет до максимума. Когда оно превышает прочность пород земной коры, пласты разрушаются, и происходит их резкий сдвиг. Это резкое смещение называется подвижкой. Существуют и вертикальные подвижки, приводящие к поднятию или опусканию пластов земной коры. Само смещение обычно бывает только на несколько сантиметров, но выделяемая при этом энергия огромна.[31]

Часто землетрясения обрисовывают как моментальное событие. Рассматривая в масштабе Земли, оно так и есть, но подвижка при этом все же продолжается определенное время. Например, в Сан-Франциско в 1906 году землетрясение длилось почти 40 секунд, а известное землетрясение в 1964 году на Аляске - более чем 3 минуты. Фокус, или очаг, или гипоцентр землетрясения - это точка, где начинается подвижка. А та точка, которая расположена на поверхности земли непосредственно над фокусом - называется эпицентром. В ней сила землетрясения доходит до максимума. В зависимости от глубины фокуса, различают мелкофокусные (когда гипоцентр находится на глубине менее чем 55-60 км от поверхности), промежуточные (глубина фокуса 55-300 км), глубокофокусные (фокус землетрясения расположен на глубине 300-700 км) землетрясения.[30]

1.2 Классификация землетрясений

1.2.1 Вулканические

Вулканы (название произошло от имени бога огня - Вулкан) известны как места возникновения слабых и сильных землетрясений. Раскаленные газы и лава, бурлящие в недрах вулканических гор толкают и давят на верхние слои Земли, как пары кипящей воды на крышку чайника. Эти движения вещества приводят к сериям мелких землетрясений - вулканическому тремеру (вулканическое дрожание). Подготовка и извержению вулкана и его длительность может происходить в течение лет и столетий.

Вулканическая деятельность сопровождается целым рядом природных явлений, в том числе взрывами огромных количеств пара и газов, что сопровождается сейсмическими и акустическими колебаниями.

Движение высокотемпературной магмы в недрах вулкана, сопровождается растрескиванием горных пород, что в свою очередь также вызывает сейсмическое и акустическое излучение.

Вулканы делятся на действующие, уснувшие и потухшие. К потухшим относятся вулканы, которые сохранили свою форму, но сведений, об извержениях которых просто нет. Однако и под ними происходят локальные землетрясения, свидетельствуя, что в любой момент, и они могут проснуться.

Естественно, что при спокойном течении дел в недрах вулканов подобные сейсмические события имеют некоторый спокойный и устойчивый фон. В начале вулканической деятельности происходит активизация и микроземлетрясений. Как правило, они достаточно слабые, но наблюдения за ними иногда позволят предугадать время начала вулканической деятельности.[29]

Ученые в Японии и Станфордского университета США сообщили, что они нашли путь для прогноза вулканических извержений. По данным изучения изменения топографии местности вулканической деятельности в Японии (1997) можно точно определять момент наступления извержения. Метод базируется также на регистрации землетрясений и наблюдениях со спутников. Землетрясения контролируют возможность прорыва лавы из недр вулкана.

Так как области современного вулканизма (например - Японские острова или Италия) совпадают с зонами, где возникают и тектонические землетрясения всегда трудно их отнести к тому или ному типу. Признаками вулканического землетрясения является совпадение его очага с местом нахождения вулкана и сравнительно не очень большая магнитуда.

К вулканическому землетрясению можно отнести землетрясение, сопровождавшее извержение вулкана Бандай-Сан в Японии в 1988 году. Тогда сильнейший взрыв вулканических газов раздробил целую андезитовую гору в 670 метров высоты. Другое вулканическое землетрясение сопровождало, также в Японии, извержение вулкана Саку-Яма в 1914 году.

Сильнейшее вулканическое землетрясение сопровождало извержение вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году. Тогда, взрывом было уничтожена половина вулкана, а сотрясения от этого явления вызвали разрушения в городах на острове Суматра, Ява и Борнео. Погибло все население острова, а цунами смыло все живое с низменных островов Зондского пролива. Вулканическое землетрясение на вулкане Ипомео того же года в Италии разрушило небольшой город Казамичола. На Камчатке происходят многочисленные вулканические землетрясения, связанные с активностью вулканов Ключевской Сопки, Шивелуч и других.

Проявления вулканических землетрясений почти ничем не отличается от явлений, наблюдаемых при тектонических землетрясений, однако их масштаб и "дальнобойность" значительно меньше.

Удивительные геологические явления сопровождают нас и сегодня, даже в древней Европе. В начале 2001 года снова проснулся самый активный вулкан на Сицилии - Этна. В переводе с греческого его название означает - "Я горю". Первое, из известных извержений этого вулкана относится к 1500 году до нашей эры. За этот период известно о 200 извержениях этого самого большого вулкана в Европе. Его высота составляет 3200 метров над уровнем моря. Во время этого извержения происходят многочисленные микроземлетрясения и было зафиксировано удивительное природное явление - отрыв в атмосферу кольцевидного облака пара и газа на очень большую высоту.[30]

Наблюдения за сейсмичностью в районах вулканов являются одним из параметров для мониторинга их состояния. Помимо всех других проявлений вулканической деятельности микроземлетрясения этого типа позволяют проследить и смоделировать на дисплеях компьютеров движение магмы в недрах вулканов, установить его структуру. Зачастую, сильные - мегалоземлетрясения, сопровождаются активизацией вулканов (так было в Чили и происходит в Японии), но и начало крупного извержения может сопровождаться сильным землетрясением (так было в Помпее при извержении Везувия):

· 1669 год - по время извержения вулкана Этна, потоки лавы сожгли 12 деревень и часть Катании.

· 1970 годы - почти все десятилетие вулкан был активным.

· 1983 год - извержение вулкана, было взорвано 6500 фунтов динамита что бы отклонить потоки лавы от поселений.

· 1993 год - извержение вулкана. Два потока лавы чуть не уничтожили деревню Зафераны.

· 2001 год - новое извержение вулкана Этна.[11, 30]

1.2.2 Техногенные

Эти землетрясения связаны с воздействием человека на природу. Проводя подземные ядерные взрывы, закачивая в недра или извлекая оттуда большое количество воды, нефти или газа, создавая крупные водохранилища, которые своим весом давят на земные недра, человек, сам того не желая, может вызвать подземные удары. Повышение гидростатического давления и наведенная сейсмичность вызываются закачкой флюидов в глубокие горизонты земной коры. Достаточно спорные примеры подобных землетрясений (может быть, произошло наложение как тектонических сил, так и антропогенной деятельности) - Газлийское землетрясение, произошедшее на северо-западе Узбекистана в 1976 году и землетрясение в Нефтегорске на Сахалине, в 1995 году.

Слабые и даже более сильные “наведенные” землетрясения могут вызывать крупные водохранилища. Накопление огромной массы воды приводит к изменению гидростатического давления в породах, снижению сил трения на контактах земных блоков. Вероятность проявления наведенной сейсмичности возрастает с увеличением высоты плотины. Так, для плотин высотой более 10 метров наведенную сейсмичность вызывали только 0,63% из них, при строительстве плотин высотой более 90 метров - 10%, а для плотин высотой более 140 метров - уже 21%.[11]

Увеличение активности слабых землетрясений наблюдалось в момент заполнения водохранилищ Нурекской, Токтогульской, Червакской гидроэлектростанций. Интересные особенности в изменении сейсмической активности на западе Туркменистана автором наблюдались при перекрытии стока воды из Каспийского моря в залив Кара-Богаз-Гол в марте 1980 года, а затем, при открытии стока воды 24 июня 1992 года. В 1983 году залив перестал существовать как открытый водоем, в 1993 году в него было пропущено 25 кубических километров морской воды. Благодаря высокой и без того сейсмической активности этой территории, быстрое перемещение водных масс “наложилось” на фон землетрясений региона и спровоцировало некоторые его особенности.

Быстрая разгрузка или нагрузка территорий, которые сами по себе отличаются высокой тектонической активностью, связанной с деятельностью человека может совпасть с их естественным сейсмическим режимом, и даже, спровоцировать ощутимое людьми землетрясение. К слову, на примыкающей к заливу территории с большим масштабом работ по добыче нефти и газа, друг за другом возникли два относительно слабых землетрясения - в 1983 года (Кумдагское) и 1984 года (Бурунское) с очень небольшими глубинами очагов.

В Индии, 11 декабря 1967 года в районе плотина Койна, возникло землетрясение с магнитудой 6.4, от которого погибло 177 человек. Оно было вызвано заполнением водохранилища. Рядом расположенному городку Койна-Нагар был причинен большой ущерб. Случаи возникновения сильных наведенных землетрясений с магнитудами около шести известны при строительстве Ассуанской плотины в Египте, плотины Койна в Индии, Кариба в Родезии, Лейк Мид в США.

Обширный комплекс проблем может возникнуть вокруг нефтегазового комплекса и при бурении на шельфе Каспийского моря. Интенсивная разработка месторождений углеводородного сырья, а именно они привлекают основное внимание инвесторов, сопровождается антропогенным воздействием на окружающую среду, которая в Южном Каспии сейсмически не благополучна и без этого. Аварии на продуктопроводе под станцией Аша в Башкирии (Россия), когда сгорели с людьми два пассажирских состава, крупнейшая экологическая катастрофа под Усинском в России, где авария на нефтепроводе привела к нефтяному загрязнению обширной территории, течений и пойм многих рек - свидетели цепи подобных взаимосвязанных событий.

При неблагоприятном сочетании техногенных факторов, и особенностей природного деформационного процесса возрастает вероятность возникновения техногенных землетрясений, а также значительных смещений земной поверхности, способных привести к аварийным катастрофическим ситуациям. Таким как разрывы продуктопроводов, выход из строя эксплуатационных скважин, разрушения жилых и производственных строений, коммуникаций. Колоссальный экологический ущерб от подобных аварий отодвигает на второй план ущерб экономический.

К примерам подобного сочетания неблагоприятных факторов, на которое наложилось антропогенная деятельность человека можно отнести оползень, случившийся в канадском городке Френк. В 1901 году небольшое землетрясение привело к потере прочности склонов горы Тартл. Вибрации горных склонов из-за взрывов, производимых для добычи каменного угля и от движения составов по железной дороге, проложенной у подножья горы постоянно воздействовали на горный массив. От добычи каменного угля в нем образовались большие пустоты - ежесуточно здесь извлекалось до 1100 тонн. Всего было извлечено почти 397 тысяч кубометров породы, а пустоты образовавшиеся в недрах составили, объем порядка 181 тысячу кубических метров. Землетрясение, антропогенная деятельность и образовавшиеся пустоты в недрах горы ослабили, в конце концов, устойчивость горных склонов.[30,31]

29 апреля 1903 года, вершина горы Тартл на высоте 900 метров сдвинулась с места и вниз обрушилась лавина скальных пород объемом почти 30 миллионов кубометров. Скально-земляной вал высотой в 30 метров и шириной фронта в два с половиной километра в считанные секунды преодолел расстояние около четырех километров со скоростью в 160 км/час и похоронил под собой долину реки Кроузнест и шахтерский городок Френк. Погибло 70 жителей, а 16 шахтеров работавших в шахтах чудом спаслись, прокопав себе путь в слоях угля.

Хотим мы этого или не хотим, но человек будет продолжать осваивать новые территории, воздвигать новые и более грандиозные сооружения, добывать из под земли углеводородное сырье и минералы. Риск потерь от сейсмических явлений будет возрастать, соответственно этому должен строиться и подход к мониторингу окружающей среды и прогнозу неблагоприятных ситуаций.[11, 30]

1.2.3 Обвальные

Обвальные землетрясения носят локальный характер и происходят в местностях, богатых известковыми породами, обычно как следствие недостаточного отвода воды. Они происходят из-за того, что под землею существуют пещеры. Из-за вымывания известковых пород подземными водами образуются карсты, более тяжелые породы давят на образующиеся пустоты и они иногда обрушаются, вызывая землетрясения. Сейсмические колебания могут возникать при обвалах на склонах гор, провалах и просадках грунтов. В некоторых случаях, за первым ударом следует другой или несколько ударов с промежутком в несколько дней. Это объясняется тем, что первое сотрясение провоцирует обвал горной породы в других ослабленных местах. Подобные землетрясения называют еще - денудационными.[31]

Обвальные землетрясения могут быть вызваны как природным, так и человеческим воздействием. Сами по себе обвалы, сходы лавин, обрушение кровли пустот в недрах могут подготавливаться и возникать под воздействием различных, достаточно естественных факторов. Однако, к примеру, проведение земляных работ с использованием вибраций, взрывов, в результате которых образуются пустоты, изменяется плотность окружающих пород может послужить их причиной.

Сотрясения земли могут быть вызваны обвалами и большими оползнями несвязанными с тектоническими землетрясениями. Например, обрушение в силу потери устойчивости горных склонов громадных масс породы, сход снежных лавин также сопровождаются сейсмическими колебаниями, которые обычно далеко не распространяются.

Так в 1974 году со склона хребта Викунаек в Перуанских Андах в долину реки Мантаро с высоты почти два километра обрушилось вниз почти полтора миллиарда кубометров горных пород, похоронив под собой 400 человек. Оползень с невероятной силой ударил по дну и противоположному склону долины, сейсмические волны от этого удара были зарегистрированы на удалении почти в три тысячи километров. Сейсмическая энергия удара составила эквивалент землетрясения с магнитудой более пяти по шкале Рихтера.[29,30]

На территории России подобные землетрясения неоднократно происходили в Архангельске, Вельске, Шенкурске и других местах. На Украине в 1915 году жители Харькова ощутили сотрясения почвы от обвального землетрясения, произошедшего в Волчанском районе.

Даже вибрации - сейсмические колебания, которые всегда происходят вокруг нас, сопровождают разработку месторождений полезных ископаемых, движение автотранспорта и поездов, незаметные, но постоянно существующие микроколебания могут привести к разрушениям.

Элементарным примером служит то, как без видимого внешнего воздействия постепенно отслаивается от стен штукатурка, падают, вроде бы устойчиво закрепленные предметы. Вибрации, вызываемые движением подземных поездов метро, также не улучшают сейсмический фон территорий, но это уже больше относится к полностью техногенным сейсмическим явлениям.[11, 31]

1.2.4 Тектонические землетрясения

Большая часть всех известных землетрясений относится к этому типу. Они связаны с процессами горообразования и движениями в разломах литосферных плит. Верхнею часть земной коры составляют около десятка огромных блоков - тектонических плит, перемещающихся под воздействием конвекционных течений в верхней мантии. Одни плиты двигаются навстречу друг другу (например, в районе Красного моря). Другие плиты расходятся в стороны, третьи скользят друг относительно друга в противоположных направлениях. Это явление наблюдается в зоне разлома Сан-Андреас в Калифорнии.

Горные породы обладают определенной эластичностью, а в местах тектонических разломов - границ плит, где действуют силы сжатия или растяжения, постепенно могут накапливать тектонические напряжения. Напряжения растут до тех пор, пока не превысят предела прочности самих пород. Тогда пласты горных пород разрушаются и резко смещаются, излучая сейсмические волны. Такое резкое смещение пород называется подвижкой.

Вертикальные подвижки приводят к резкому опусканию или поднятию пород. Обычно смещение составляет лишь несколько сантиметров, но энергия, выделяемая при движениях горных масс весом в миллиарды тонн, даже на малое расстояние, огромна! На дневной поверхности образуются тектонические трещины. По их бортам происходят смещения относительно друг друга обширных участков земной поверхности, перенося вместе с собой и находящиеся на их поля, сооружения и многое другое. Эти перемещения можно увидеть невооруженным глазом, и тогда связь землетрясения с тектоническим разрывом в недрах земли очевидна.

Значительная часть землетрясений происходит под морским дном, практически также как и на суше. Некоторые из них сопровождаются цунами, а сейсмические волны, достигая берегов, вызывают сильные разрушения, подобно тем, которые имели место в Мехико в 1985 году. Цунами, японское слово, морские волны, возникающие в результате сдвига вверх или вниз крупных участков дна при сильных подводных или прибрежных землетрясениях и, изредка, при вулканических извержениях. Высота волн в эпицентре может достигать пяти метров, у берегов - до десяти, а в неблагоприятных по рельефу участках побережья - до 50 метров. Они могут распространяться со скоростью до 1000 километров в час. Более 80% цунами возникают на периферии Тихого океана. В России, США и Японии в 1940-1950 годы созданы службы предупреждения о цунами. Они используют, для извещения населения, опережающую распространение морских волн регистрацию колебаний от землетрясений береговыми сейсмическими станциями. В каталоге известных сильных цунами их более тысячи, из них - более ста с катастрофическими последствиями для человека. Они вызвали полное уничтожение, смыв сооружений и растительного покрова в 1933 году у берегов Японии, в 1952 году на Камчатке и многих других островах и прибрежных районах в зоне Тихого океана. Однако землетрясения возникают не только в местах разломов - границ плит, но и в центре плит, под складками - горами, образующимися при выгибании пластов вверх в виде свода (места горообразования). Одна из самых быстрорастущих складок в мире находится в Калифорнии вблизи Вентуры. Примерно, аналогичный тип имело и Ашхабадское землетрясение 1948 года в предгорьях Копет Дага. В этих складках действуют сжимающие силы, когда такое напряжение горных пород снимается за счет резкой подвижки, то и возникает землетрясение. Эти землетрясения, в терминологии американских сейсмологов Р.Стейна и Р.Йется (1989 год), получили название скрытых тектонических землетрясений.[30]

В Армении, Апеннинах на севере Италии, в Алжире, Калифорнии в США, под Ашхабадом в Туркменистане и многих других местах происходят землетрясения, которые не вспарывают земную поверхность, а связаны с разломами, скрытых под поверхностным ландшафтом. Иногда слабо верится, что спокойная слегка волнистая местность, сглаженная смятыми в складки породами может, таить угрозу. Однако в подобных местах происходили и происходят сильные землетрясения.

В 1980 году в Эль-Асаме (Алжир) произошло подобное землетрясение (магнитуда - 7.3) унесшее жизни трех с половиной тысяч человек. Землетрясения “под складками” произошли в США в Коалинге и Кетлемен-Хилзе (1983 и 1985 годах) с магнитудами 6.5 и 6.1. В Коалинге оказалось разрушено 75% неукрепленных зданий. Землетрясение 1987 года в Калифорнии (Уиттиер-Нерроузе) с магнитудой 6.0 пришлось на густозаселенные пригороды Лос-Анджелеса и принесло ущерб в 350 миллионов долларов США, погубив восемь человек.

Формы проявления тектонических землетрясений достаточно разнообразны. Одни вызывают протяженные разрывы пород на поверхности Земли, достигающие десятков километров, другие сопровождаются многочисленными обвалами и оползнями, третьи практически никак не “выходят” на земную поверхность, соответственно ни до, ни после землетрясений визуально эпицентр определить почти не возможно.

Если местность населена и имеются разрушения, то можно оценить местонахождение эпицентра по разрушениям, во всех других случаях - число инструментальным путем по изучению сейсмограмм с записью землетрясения.

Существование подобных землетрясений таит в себе скрытую угрозу при освоении новых территорий. Так, в кажущихся пустынными и неопасными местах зачастую размещают могильники и захоронения токсичных отходов (например, район Коалинга в США) и сейсмический толчок может нарушить их целостность, вызвать заражение местности далеко вокруг.[11 30]

1.2.5 Микроземлетрясения

Эти землетрясения регистрируются только в пределах локальных территорий высокочувствительными приборами. Их энергии недостаточно, что бы возбудить интенсивные сейсмические волны способные распространятся на большие расстояния. Можно сказать, происходят почти непрерывно, вызывая интерес только у ученых. Но интерес весьма большой.

Считается, что микроземлетрясения не только свидетельствуют о сейсмической опасности территорий, но служат и важным предвестником момента возникновения более сильного землетрясения. Их изучение, особенно в местах, где нет достаточных сведений о сейсмической активности в прошлом, дает возможность не дожидаясь десятки лет сильного землетрясения рассчитать потенциальную опасность территорий. На исследовании микроземлетрясений построены многие методы оценки сейсмических свойств грунтов при застройке территорий.

В Японии, где существует плотная сейсмическая сеть станций Японского гидрометеорологического агентства и университетов регистрируется огромное количество слабых землетрясений. Было замечено, что эпицентры слабых землетрясений закономерно совпадают с местами, где происходили и происходят сильные землетрясения. С 1963 года по 1972 год, только в зоне разлома Неодани - место где возникали сильные землетрясения было зарегистрировано более чем 20 тысяч микроземлетрясений.[29,30]

Разлом Сан-Андреас (США, Калифорния) благодаря исследованиям микроземлетрясений был впервые назван “живущим”. Здесь по линии длиной почти 100 километров, расположенной южнее Сан-Франциско регистрируется огромное количество микроземлетрясений. Несмотря на относительно слабую сейсмическую активность этой зоны в настоящее время, здесь раньше происходили сильные землетрясения.

Эти результаты показывают, что при наличие современной системы регистрации микроземлетрясений можно обнаружить скрытую сейсмическую угрозу - “живой” тектонический разлом, с которым может быть связано будущее сильное землетрясение.

Создание телеметрической системы регистрации в Японии заметно повысило качество и чувствительность сейсмических наблюдений в этой стране. Теперь здесь регистрируется более чем 100 микроземлетрясений происходящих в районе Японских островов за одни сутки. Почти аналогичная, но меньшая по своим масштабам система телеметрических наблюдений создана в Израиле. Сейсмологический дивизион Израиля сегодня может регистрировать слабые землетрясения по всей территории страны.

Изучение микроземлетрясений помогает ученным разобраться в причинах возникновения более сильных и по данным о них - иногда предугадать время их возникновения. В 1977 году в районе разлома Ямасаки в Японии по поведению слабых землетрясений сейсмологами было предсказано возникновение сильного землетрясения.

Один из парадоксов обнаружения и изучения микроземлетрясений заключался в том, что их начали регистрировать в зонах активных тектонических разломов, естественно предположив что землетрясения подобной энергии не происходят в других местах. Однако это оказалось заблуждением. Очень похожая ситуация произошла в своё время в астрономии - визуальные наблюдения ночного неба позволили открыть звезды и их скопления, начертать созвездия. Однако как только появились сверхмощные телескопы, а затем и радиотелескопы ученым открылся огромный новый мир - были обнаружены новые звездные светила, планеты вокруг них, невидимые глазу радиогалактики и много другого.

Естественно, что если не устанавливать чувствительное оборудование на, казалось бы, сейсмически спокойных территориях то и обнаружить микроземлетрясения невозможно. Однако давно известно что трещинообразование и горные удары происходят и в тектонически неактивных зонах. Горные удары сопровождают разработку породы в шахтах, а давление масс породы на образовавшиеся пустоты приводит к крипу их креплений. Конечно, в таких местах интенсивность микроземлетрясений уступает по числу толчков зонам где сегодня происходят сильные землетрясения и надо приложить много труда и времени для их регистрации. Однако, все- таки микроземлетрясения, судя по всему, возникают повсеместно, под воздействием приливных и гравитационных причин.[11, 30]



1.3 Наиболее разрушительные землетрясения

Землетрясение в Гяндже -- одно из крупнейших землетрясений в истории силой в 11 баллов, происшедшее 30 сентября 1139 года близ города Гянджа на территории современной Азербайджанской Республики. В результате катастрофы погибло 230 тыс. человек.

Во время землетрясения обрушилась гора Кяпаз и преградила русло реки Ахсу, пролегавшую через неё, вследствие чего образовались восемь озёр, одно из которых -- озеро Гёйгёль. Это озеро в данное время находится на территории одноименного заповедника. Это землетрясение входит в пятёрку землетрясений, унесших самое большое количество жизней.

Великое китайское землетрясение произошло в провинции Шэньси 23 января 1556 года. Оно унесло жизни приблизительно 830 000 человек -- больше, чем любое другое землетрясение в истории человечества. Эпицентр Шэньсийского землетрясения находился в долине реки Вэй в провинции Шэньси, недалеко от городов Хуасянь, Вэйнань и Хуанинь. В Хуасяне были разрушены все постройки, погибло более половины населения. В эпицентре землетрясения открылись 20-и метровые провалы и трещины. Разрушения затронули территории, расположенные в 500 км от эпицентра. Некоторые районы Шэньси вовсе обезлюдели, в других погибло около 60 % населения. Такое количество жертв было обусловлено тем, что большая часть населения провинции обитала в лёссовых пещерах, которые обрушились уже после первых толчков либо были затоплены селевыми потоками. В течение полугода после землетрясения несколько раз в месяц следовали афтершоки.

Землетрясение на Ямайке 1692 года -- землетрясение, произошедшее в городе Порт-Ройял (Ямайка) 7 июня 1692 года ровно в 11:43 в соответствии с остановившимися часами, найденными на дне бухты. Большая часть города, известного как «сокровищница Вест-Индии» и «одно из самых безнравственных мест на Земле», была затоплена морем. Около 2 тысяч человек погибло в результате землетрясения и цунами, ещё примерно 3 тысячи -- от травм и распространившихся болезней.

Сицилийское землетрясение 1693 года или Большое Сицилийское -- одно из крупнейших землетрясений в истории Сицилии. Землетрясение произошло 11 января 1693 года при извержении Этны и повлекло разрушения в Южной Италии, на Сицилии и Мальте. Погибло от 60 до 100 тысяч человек. Наиболее пострадала юго-восточная Сицилия. Именно в районе Валь-ди-Ното, практически полностью разрушенном, родился новый архитектурный стиль позднего барокко, известный как «сицилийское барокко».[32]

Землетрясение годов Хоэй -- землетрясение, произошедшее в 14:00 по местному времени 28 октября 1707 года, было сильнейшим в истории Японии до Сендайского землетрясения 2011 года, по масштабу жертв и разрушений превосходя его, но уступая землетрясениям в стране 1896, 1995 и 1923 (тяжелейшему по последствиям) годов. В результате районам юго-западного Хонсю, Сикоку и юго-восточного Кюсю был нанесён ущерб от среднего до тяжёлого. Землетрясение и вызванное им разрушительное цунами повлекло за собой гибель более пяти тысяч человек. Это землетрясение с магнитудой 8,6, возможно, вызвало извержение вулкана Фудзи, произошедшее 49 дней спустя.

Ассамское землетрясение 1897 года -- землетрясение, произошедшее 12 июня 1897 года в Ассаме, Британская Индия. По оценкам, его магнитуда составила 8,1 Mw. Считается, что гипоцентр располагался на глубине 32 км. Ассамское землетрясение оставило в руинах каменные здания на площади 390 000 кмІ, а всего затронуло более 650 000 кмІ от Бирмы до Нью-Дели. За основным ударом последовало большое количество повторных толчков -- афтершоков. Учитывая масштабы землетрясения, смертность была не так высока (около 1500 жертв), но материальный ущерб был весьма значительным. Землетрясение произошло на юго-юго-западном обнажении взброса Олдхэм, на северной окраине плато Шиллонг Индийской плиты. Минимальное смещение поверхности земли составило 11 м, с максимумами до 16 м. Это одни из самых больших вертикальных смещений из всех измеренных землетрясений. Расчётная область смещения распространилась на 110 км вдоль линии сдвига по поверхности, и от 9 до 45 км ниже поверхности. Фактически в землетрясении была задействована вся толща земной коры. Изменения рельефа были столь выраженными, что практически вся местность изменилась до неузнаваемости.

Шемахинское землетрясение с магнитудой 6,9, произошедшее 13 февраля (31 января по юлианскому календарю) 1902 года на территории современной Азербайджанской Республики, было самым сильным землетрясением за всю историю города Шемаха, которым был разрушен практически весь город. Было разрушено около 4 000 домов и свыше 3000 жертв были погребены под этими развалинами.

Мессинское землетрясение магнитудой 7,5 произошло 28 декабря 1908 года в Мессинском проливе между Сицилией и Апеннинским полуостровом. В результате были разрушены города Мессина и Реджо-Калабрия. Это землетрясение считается сильнейшим в истории Европы. Землетрясение началось около 5:20 утра 28 декабря в море, на дне Мессинского пролива. Толчки вызвали смещение участков дна, после чего на Мессину с интервалами в 15-20 минут обрушилось три волны цунами высотой до трёх метров. В самом городе в течение одной минуты произошло три сильных удара, после второго начались обрушения зданий. Всего от землетрясения пострадали более двадцати населённых пунктов в прибрежной полосе на Сицилии и в Калабрии. Повторные толчки продолжались в январе 1909 года.

Великое землетрясение Канто -- сильное землетрясение (магнитуда 8,3), 1 сентября 1923 года произошедшее в Японии. Название получило по региону Канто, которому был нанесён наибольший ущерб. На Западе его именуют также Токийским или Йокогамским, поскольку оно практически полностью разрушило Токио и Йокогаму. Землетрясение стало причиной гибели нескольких сотен тысяч человек и причинило значительный материальный ущерб. Землетрясение началось 1 сентября 1923 года, после полудня. Эпицентр его располагался в 90 км к юго-западу от Токио, на морском дне, возле острова Осима в заливе Сагами. Всего за двое суток произошло 356 подземных толчков, из которых первые были наиболее сильными. В заливе Сагами из-за изменения положения морского дна поднялись 12-метровые волны цунами, которые опустошили прибрежные поселения. По масштабу разрушений и количеству пострадавших это землетрясение является самым разрушительным за всю историю Японии (но не самым сильным, так, землетрясение 2011 года более мощное, но вызвало менее масштабные последствия).

Крымское землетрясение 1927 года -- землетрясение на крымском полуострове, произошедшее 26 июня 1927 года. Несмотря на то, что землетрясения происходили в Крыму ещё с древнейших времен, самые известные и самые разрушительные землетрясения случились в 1927 году. Первое из них произошло днем 26 июня. Сила землетрясения 26 июня составила на Южном берегу 6 баллов. Оно не вызвало сколько-нибудь серьёзных разрушений и жертв, однако в результате возникшей в некоторых местах паники не обошлось без пострадавших. Очаговая область землетрясения располагалась под дном моря, к югу от поселков Форос и Мшатка и, вероятно, вытягивалась поперек берега. Уже во время самого землетрясения рыбаки, находившиеся 26 июня 1927 г. в 13:21 в море, отметили необычное волнение: при совершено тихой и ясной погоде на воде образовалась мелкая зыбь и море как бы кипело. До землетрясения оно оставалось совершенно тихим и спокойным, а во время толчков послышался сильный шум.[29,30]

Ашхабадское землетрясение -- землетрясение, произошедшее в ночь с 5 на 6 октября 1948 года в 1:14 по местному времени в городе Ашхабад (Туркменская СССР). Считается одним из самых разрушительных землетрясений, сила в эпицентральной области составила 9-10 баллов, магнитуда землетрясения М = 7,3. В результате землетрясения в Ашхабаде было разрушено 90-98 % всех строений. По разным оценкам погибло от 1/2 до 2/3 населения города (то есть от 60 до 110 тысяч человек, так как сведения о числе жителей неточны). В настоящее время в Туркменистане считают, что землетрясение унесло жизни 176 тысяч жителей. С 1995 года дата 6 октября узаконена в Туркмении как День поминовения.

Великое Чилийское Землетрясение -- сильнейшее землетрясение в истории наблюдения, магнитуда -- по разным оценкам от 9,3 до 9,5, произошло 22 мая 1960 года в 19:11 UTC в Чили. Эпицентр располагался возле города Вальдивия (38°16? ю. ш. 73°03? з. д. (G) (O)) в 435 километрах южнее от Сантьяго. Волны возникшего цунами достигали высоты 10 метров и нанесли значительный ущерб городу Хило на Гавайях примерно в 10 тыс. километрах от эпицентра, остатки цунами достигли даже берегов Японии. Количество жертв составило около 6 тыс. человек, причём основная часть людей погибла от цунами.

Великое Аляскинское землетрясение -- сильнейшее землетрясение в истории США и второе, после Вальдивского, в истории наблюдений, его магнитуда составила 9,1-9,2. Землетрясение произошло 27 марта 1964 года в 17:36 по местному времени (UTC-9). Событие пришлось на Страстную пятницу и в США известно как Good Friday Earthquake. Гипоцентр находился в Колледж-фьорде, северной части Аляскинского залива на глубине более 20 км на стыке Тихоокеанской и Северо-Американской плит. Великое Аляскинское землетрясение повлекло разрушения в населённых пунктах Аляски, из крупных городов наиболее пострадал Анкоридж, находившийся в 120 км западнее эпицентра.

Ташкентское землетрясение -- катастрофическое землетрясение (магнитуда 5,2), произошедшее 26 апреля 1966 года в 5 часов 23 минуты в Ташкенте. При относительно небольшой магнитуде (М=5,2), благодаря небольшой глубине (от 8 до 3 км) залегания очага, оно вызвало 8--9-балльные (по 12-балльной шкале MSK-64) сотрясения земной поверхности и существенные повреждения строительных объектов в центре города. Зона максимальных разрушений составляла около десяти квадратных километров. На окраинах же столицы сейсмический эффект едва достигал 6 баллов. Сильные колебания почвы с частотой 2--3 Гц продолжались 10--12 секунд. Относительно небольшое число пострадавших (8 погибших и несколько сот травмированных) в городе с миллионным населением обязано преобладанию вертикальных (а не горизонтальных) сейсмических колебаний, что предотвратило полный обвал даже ветхих глинобитных домов. Анализ причин травм показал, что в 10 % случаев они были получены от обрушений стен и крыш, 35 % -- от падающих конструктивных частей зданий и сооружений (штукатурка, гипсовая лепка, кирпичи и т. п.) и предметов домашнего обихода. В 55 % причинами травм было неосознанное поведение самих пострадавших, обусловленное паническим состоянием и страхом (выпрыгивание из верхних этажей, ушибы о различные предметы и тому подобное). Однако впоследствии количество смертельных случаев умножилось в результате сердечных приступов в период возникновения даже незначительных афтершоков.[27]

Землетрясение в Таншане -- природная катастрофа, произошедшая в китайском городе Таншане (провинция Хэбэй) 28 июля 1976 года. Землетрясение магнитудой 8,2 считается крупнейшей природной катастрофой XX века. По официальным данным властей КНР, количество погибших составляло 242 419 человек, однако, по некоторым оценкам, количество погибших доходит до 800 тысяч человек. Подозрение в заниженности официальных китайских данных подкрепляется и тем фактом, что по ним магнитуда землетрясения указывалась всего в 7,8. В 3:42 по местному времени город был разрушен сильным землетрясением, гипоцентр которого находился на глубине 22 км. Разрушения имели место также и в Тяньцзине и в Пекине, расположенном всего в 140 км к западу. Вследствие землетрясения около 5,3 миллионов домов оказались разрушенными или повреждёнными настолько, что в них невозможно было жить. Несколько афтершоков, сильнейший из которых имел магнитуду 7,1, привели к ещё большим жертвам.

Спитакское землетрясение, также известное как Ленинаканское землетрясение -- катастрофическое землетрясение магнитудой 7,2 произошедшее 7 декабря 1988 года в 10 часов 41 минуту по московскому времени на северо-западе Армянской ССР. В результате землетрясения были полностью разрушены город Спитак и 58 сёл; частично разрушены города Ленинакан (ныне Гюмри), Степанаван, Кировакан (ныне Ванадзор) и ещё более 300 населённых пунктов. Погибли по крайней мере 25 тысяч человек, 514 тысяч человек остались без крова. В общей сложности, землетрясение охватило около 40 % территории Армении. Из-за риска аварии была остановлена Армянская АЭС.

Землетрясение в Кобе -- одно из крупнейших землетрясений в истории Японии. Землетрясение произошло утром во вторник 17 января 1995 года в 05:46 местного времени. Магнитуда составила 7,3 по шкале Рихтера. По подсчётам, во время землетрясения погибло 6 434 человек. Последствия стихии: разрушение 200000 зданий, 1 км скоростного шоссе Хансин, уничтожение 120 из 150 причалов в порту Кобе, нарушения электроснабжения города. Жители боялись вернуться домой из-за подземных толчков, которые продолжались несколько дней. Ущерб составил примерно десять триллионов иен или 102,5 млрд долларов США, или 2,5 % от ВВП Японии в то время.

Землетрясение в Нефтегорске -- землетрясение магнитудой около 7,6, произошедшее ночью 28 мая 1995 в 1:04 местного времени на острове Сахалин. Оно полностью разрушило посёлок Нефтегорск -- под обломками зданий погибло 2040 человек из общего населения в 3197 человек. Также в ту ночь сильным толчкам подверглись города и посёлки севера Сахалина. В городе Оха -- центре Охинского района Сахалинской области, c населением около 30 000, толчки достигали не менее 6 баллов. Не выдержали козырьки подъездов в некоторых домах.[1]

Измитское землетрясение -- землетрясение (магнитуда 7,6), произошедшее 17 августа 1999 года в Турции в 3:01 по местному времени. Центр располагался на глубине 17 км, эпицентр находился недалеко от промышленного города Измит (координаты 41.81єс.ш. 30.08єв.д.). В результате погибло более 17 тысяч человек, около 44 тысяч было ранено, около 500 000 осталось без крова.

Сычуанськое землетрясение -- разрушительное землетрясение, произошедшее 12 мая 2008 года в 14:28:01.42 по Пекинскому времени (06:28:01.42 UTC) в китайской провинции Сычуань. Магнитуда землетрясения составила 8 Mw согласно данным Китайского сейсмологического бюро и 7,9 Mw по данным Геологической службы США. Эпицентр зафиксирован в 75 км от столицы провинции Сычуань города Чэнду, гипоцентр -- на глубине 19 км. Это землетрясение также известно как Вэньчуаньское, поскольку эпицентр землетрясения приходится на уезд Вэньчуань. Землетрясение ощущалось в Пекине (удаление 1,500 км) и Шанхае (1,700 км), где тряслись офисные здания и началась эвакуация[33]. Его почувствовали и в соседних странах: Индии, Пакистане, Таиланде, Вьетнаме, Бангладеш, Непале, Монголии и России. Официальные источники заявляют, что на 04 августа 2008 погибло 69 197 человек, пропало без вести порядка 18 тыс. человек, 288 431 пострадало. Сычуаньское землетрясение явилось сильнейшим в Китае после Таншанского землетрясения (1976), унёсшего около 250 000 жизней.

Землетрясения у восточного побережья острова Хонсю в Японии, также Великое восточнояпонское землетрясение -- землетрясение магнитудой, по текущим оценкам, от 9,0 до 9,1произошло 11 марта 2011 года в 14:46 по местному времени (05:46 UTC). Эпицентр землетрясения был определён в точке с координатами 38,322° с. ш. 142,369° в. д. восточнее острова Хонсю, в 130 км к востоку от города Сендай и в 373 км к северо-востоку от Токио. Гипоцентр наиболее разрушительного подземного толчка находился на глубине 32 км ниже уровня моря в Тихом океане. Землетрясение произошло на расстоянии около 70 км от ближайшей точки побережья Японии. Первоначальный подсчёт показал, что волнам цунами потребовалось от 10 до 30 минут, чтобы достичь первых пострадавших областей Японии. Через 69 минут после землетрясения цунами затопило аэропорт Сендай.

Это сильнейшее землетрясение в известной истории Японии и седьмое, а по другим оценкам даже шестое, пятое или четвёртое по силе за всю историю сейсмических наблюдений в мире. Однако по количеству жертв и масштабу разрушений оно уступает землетрясениям в Японии 1896 и 1923 (тяжелейшему по последствиям) годов.[11, 30]



2. Современная тектоническая структура Курило-камчатского региона и условия магмообразования

2.1 Вулканические дуги Курило-Камчатской системы

Под вулканической дугой понимается часть ОД или активной континентальной окраины, где проявляется вулканизм над зоной субдукции. Вкрест простирания ОД и активных окраин континентов выделяются следующие субпараллельные структурные элементы: глубоководный желоб, фронтальная (невулканическая, тектоническая) дуга, междуговой прогиб, вулканическая дуга, задуговой прогиб. Вулканическая дуга может быть представлена двумя вулканическими зонами и зоной ослабления вулканической активности между ними [2]. Одним из основных элементов вулканической дуги является вулканический фронт, который представляет собой линию, соединяющую вулканические центры, наиболее близко расположенные к глубоководному желобу. В генетическом смысле это линия, за которой создаются условия для плавления либо в пределах мантийного клина [3], либо в верхней части поддвигаемой плиты.

В пределах Курило-Камчатской ОД-системы распространены, по крайней мере, три разновозрастных вулканических комплекса надсубдукционного типа см. рис.А.1(Приложение А) На Западной Камчатке это палеоценовые покровные и субвулканические фации пород от андезибазальтов до дацитов, обнажающиеся в междуречье Коль - Большая Воровская (черепановская толща), и группы эоценовых вулканических и субвулканических комплексов формационного ряда от базальтов до риолитов, протягивающихся по западному побережью и Парапольскому долу [33].

В пределах Срединного хребта Камчатки и на Юго-Восточной Камчатке широко распространены верхнеолигоцен-миоценовые эффузивно-экструзивные и пирокластические комплексы пород от базальтов до дацитов и риодацитов с преобладанием андезитов и андезидацитов. Среди них встречаются породы как нормального, так и щелочного ряда - трахибазальты, трахиандезиты и др. Подробная геологическая и петрогеохимическая характеристика этих пород приведена в работах В.С.Шеймовича, М.Г.Патоки [25] и Н.В.Огородова с соавторами [24]. Аналогичные вулканические породы ОД-типа распространены и на островах Большой Курильской гряды [47,53,59].

В этих же районах, а также на Восточной Камчатке распространены и плиоцен-четвертичные вулканогенные ОД-комплексы см. рис.А.1 (Приложение 1) Состав пород меняется от базальтов до риолитов, однако, соотношения пород разного состава в Курильском и Камчатском сегментах системы различны [16,41, 48,59]. На Курилах, в целом, преобладают андезибазальты и андезиты (60-70%), тогда как на Камчатке наиболее распространены базальты и основные андезибазальты (~50%) при более высокой доле кислых пород по сравнению с Курилами [16,42].

Как уже отмечалось выше, необычным является то, что в составе позднекайнозойских вулканических пород Камчатки встречаются лавы внутриплитного геохимического типа, выявленные и изученные О.Н.Волынцом. Среди внутриплитных вулканических серий Камчатки установлены K-Na щелочнобазальтовая (позднемиоценового возраста на Восточной Камчатке); K-Na щелочнооливинбазальтовая (плиоценового возраста на Восточной Камчатке и позднеплиоцен-голоценового возраста в Срединном хребте - в виде зоны ареального вулканизма); K-Na базальт-комендитовая (плиоцен-раннеплейстоценового возраста в Срединном хребте); К-щелочнобазальтовая и шошонит-латитовая (позднемиоцен-плиоценового возраста на Западной Камчатке).

...