Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /var/www/satelits/data/www/bummob.ru/index.php on line 109 Deprecated: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in /var/www/satelits/data/www/bummob.ru/index.php on line 113 МАКСИМАЛЬНАЯ СИЛА ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ КАТАСТРОФЫ » Энциклопедия мировых катастроф

Главная страница » Катастрофы Земли » МАКСИМАЛЬНАЯ СИЛА ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ КАТАСТРОФЫ


НАВИГАЦИЯ:
Главная



Наш опрос:

Боитесь ли вы отпускать ребенка одного на улицу?

Боюсь, кроме меня моего ребенка никто не защитит
Нет, я живу в таком месте, где ребенка можно отпускать без страха
Я нанял для ребенка профессиональную охрану
Нет, правильно воспитанный ребенок не попадет в опасную ситуацию



Интересное:

Число погибших в Венесуэле в протестах за сутки возросло до трех человек
 Число убитых в протестах в Венесуэле за сутки увеличилось до трех, таким образом, по последним данным, общее число жертв достигло 103 человек.



XML error in File: http://www.bummob.ru/rss.xml
XML error: Not well-formed (invalid token) at line 2

МАКСИМАЛЬНАЯ СИЛА ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ КАТАСТРОФЫ

 
МАКСИМАЛЬНАЯ СИЛА ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ КАТАСТРОФЫ
Мы рассказали о некоторых самых значительных катастрофических явлениях на нашей планете. Естественно возникают вопросы, какой максимальной силы возможна на Земле природная катастрофа и какое из явлений (тайфун, землетрясение, вулканический взрыв, падение метеорита) способно вызвать наибольшие разрушения.

Выше подчеркивалось, что число жертв геологической катастрофы далеко не всегда говорит о ее силе. Извержение Безымянного было сильнейшим в нашем веке, однако произошло оно в безлюдной местности. Такие землетрясения, как Ашхабадское, происходят на земном шаре по нескольку десятков в год, но для нашей страны оно явилось самой крупной природной катастрофой, так как произошло под многонаселенным городом.

Наиболее объективный способ сравнения природных катастроф - путем оценки их по размерам площади разрушения (опустошения). Есть еще одна возможность сопоставления - это определение энергии процесса в эпицентре.

Силу землетрясения обычно измеряют в баллах. В СССР принята 12-балльная шкала. Но сила землетрясения на поверхности Земли еще не говорит точно о величине той энергии, которая выделилась под землей. Если очаг землетрясения расположен глубоко, то землетрясение с большей энергией может проявиться на поверхности слабее, чем в случае менее энергетически сильного толчка, происшедшего вблизи земной поверхности. Для сравнения землетрясения по энергии сейсмологи пользуются магнитудой, представляющей логарифм отношения амплитуды колебания самописца сейсмографа к амплитуде эталонного землетрясения. Если магнитуды двух землетрясений различаются на единицу, это означает, что амплитуда колебаний одного из них больше другого в 10 раз.

С момента появления современной инструментальной сейсмологии сильнейшие в мире землетрясения отмечены 31 января 1906 г. на побережье Северного Эквадора и 2 марта 1933 г. под водой к востоку от северной части Японии. Правда, пи одна из этих грандиозных спазм Земли не вызвала разрушений и гибели людей, так как обе они произошли вдали от крупных населенных пунктов. Магнитуда этих землетрясений достигла 8,9. Ашхабадское землетрясение имело магнитуду 7,0. Следовательно, оно было в 100 раз слабее самого сильного землетрясения.

Землетрясение 1960 г. на Чилийском побережье имело магнитуду 8,5, Гоби-Алтайское - 8,6. Таким образом, оба этих землетрясения всего лишь в 2-4 раза уступали по силе максимальному из зарегистрированных на Земле пароксизмов. Возникает вопрос: а может ли произойти землетрясение значительно большей силы? Ведь геологические процессы продолжаются на Земле многие миллионы лет, а количественные данные, полученные инструментальной сейсмологией, ограничиваются всего лишь шестью-семью десятками лет.

Геофизика и геология отвечают сейчас вполне определенно, что землетрясения более сильные, чем с магнитудой 9, на Земле произойти не могут. И вот почему. Каждое землетрясение представляет собой толчок или серию толчков, возникших вследствие смещения горных масс по разлому. Сила землетрясения и его энергия (магнитуда) определяются в первую очередь размером очага землетрясения.

Расчеты показали, что даже у слабых землетрясений, едва ощутимых человеком, площадь ожившего в земной коре разлома измеряется в длину и по вертикали несколькими метрами. При землетрясениях средней силы, вызывающих образование трещин в каменных зданиях, размеры очага составляют уже километры. Самые же сильные, катастрофические землетрясения имеют очаг, достигающий по протяженности 500-1000 км и уходящий на глубину до 50 км. Сравнительная характеристика слабых и сильных землетрясений, размеры очагов и величины энергии даны в табл. 3 (по Н.В. Шебалину).

Таблица 3

Параметры землетрясения Вариации величины параметра
слабейшее землетрясение, едва регистрируемое вблизи чувствительной аппаратуры типичное разрушительное землетрясение (типа Скопье, 1963) сильнейшее известное землетрясение отношение максимального землетрясения к минимальному
Протяженность очага, км 0,003 30 1000 ≈3·105:1
Площадь главной трещины; км2 10-5 300 105 1010: 1
Объем очага, км8 10-9 1000 106 1015:1
Длительность процесса в очаге, с 10-3 10 102 105:1
Сейсмическая энергия, Дж 102 10 1018 1016:1
Число событий в год на Земле 107 30 1 10-7:1
Длительность колебаний Земли, с 10-1 103 105 106:1
Преобладающий период колебаний, с 10-2 10 50 5·103:1
Амплитуда смещений, см 10-6 1 103 109:1
Амплитуда ускорений в эпицентре, см/с - 300 2000 -

У максимального из зарегистрированных землетрясений очаг равен 1000х100 км. Эта цифра уже близка к максимальной длине разломов, известных на земной поверхности. Дальнейшее увеличение глубины очага также невозможно, поскольку на глубинах более 100 км земное вещество находится в пластическом состоянии, близком к плавлению. Следовательно, такие землетрясения, как Чилийское и Гоби-Алтайское, близки к максимально возможным. Изучение их позволяет нам оценить и вероятные последствия. Как ни страшны разрушения от таких землетрясений, они ограничены площадью определенного размера. Поскольку катастрофическое землетрясение возникает вдоль протяженного разлома, зона наибольших разрушений вытягивается относительно узкой полосой, составляющей максимум 20-50 км в ширину и до 300-500 км в длину. За пределами этой зоны подземный удар уже не имеет катастрофической силы.

Стоит сказать несколько слов относительно периодичности сильных землетрясений. Опыт изучения землетрясений, накопленный во всем мире, свидетельствует, что там, где произошло сильное, а тем более катастрофическое землетрясение, следующая сейсмическая катастрофа произойдет не скоро. Землетрясение представляет собой разрядку длительно накапливающихся в земле напряжений. Чем сильнее землетрясение, тем с большей площади, окружающей очаг, снимаются накопившиеся напряжения. Для возникновения следующего сильного землетрясения необходимо время, чтобы напряжение в земной коре снова достигло максимума.

Сколько же требуется для этого времени? В разных геологических зонах срок этот различен и измеряется от десятков лет до нескольких тысячелетий и более. В районе Ашхабада, разрушенного землетрясением, находилась мечеть Аннау, построенная в середине XV в. Она простояла в полной сохранности в течение 600 лет и в 1948 г. была полностью разрушена. Следовательно, в этом районе в течение 600 лет не было подземных толчков даже средней силы. На окраине Ашхабада проведены раскопки бывших городов Ак-тепе и Старой Нисы. По мнению профессора Г.П. Горшкова, подробно ознакомившегося с археологическими материалами, разрушение городов было вызвано землетрясениями. Первое произошло в Ак-тепе около 2 тыс. лет назад; второе разрушило дворец в Старой Кисе в I в. н.э.; третье - в 943 г. погубило в районе Старой Нисы более 5000 человек. Таким образом, периодичность землетрясений в районе Ашхабада оказывается следующей: примерно одно за 1000 лет.

Случаи, когда после сильного землетрясения наступал длительный период покоя, многочисленны. Однако разрушительные землетрясения происходили и там, где за историческое время фиксированы не были. Таким образом, нет оснований предполагать, что имеются зоны, где сейсмические катастрофы повторяются очень часто.

Обратимся к вулканическим извержениям. Опыт, накопленный вулканологами всего мира, свидетельствует, что вулканическое извержение - событие относительно локальное, связанное с пробуждением какого-либо одного вулканического аппарата. Наиболее катастрофичны вулканические извержения двух типов: катмайского и вулканского (плинианского). Название первого типа родилось после извержения вулкана Катмай на Аляске в 1912 г. Мощный вулканический взрыв разрушил конус вулкана, потоки раскаленного пеплового материала исторгнулись из недр. На площади в сотни тысяч квадратных километров отложился слой пепла. Близки к этому типу извержения Безымянного (1956) и вулкана Бандай (1888). Близок к катмайскому и пелейский тип извержения - направленный взрыв без разрушения вулканической постройки, сопровождающийся мгновенным извержением раскаленных газов. Этот тип выделен специалистами после извержения вулкана Мон-Пеле в 1903 г. на острове Мартиника.

Второй тип катастрофических извержений - хорошо известные пароксизмы Везувия, а также извержения Ключевского вулкана на Камчатке, Тамбора и Кракатау. К этому же типу принадлежит и извержение Санторина в XIV в. до н.э. Все извержения данного типа сопровождаются сильными пароксизмальными взрывами, происходящими обычно после периода продолжительного покоя.

Основными видами энергии действующего вулкана являются: 1) потенциальная энергия, учитываемая по изменению уровня лавы в процессе извержения; 2) кинетическая энергия, зависящая от скорости выбрасываемых продуктов и их массы; 3) тепловая энергия, включающая то тепло, которое содержится в лаве, газах и твердых частицах; 4) сейсмическая энергия и энергия воздушных масс, определяемая величиной смещения почвы (магнитудой) и изменением давления воздуха.

Общее количество энергии, необходимое для распыления 1 км3 в пепел с размером частиц в сотые доли миллиметра (по Е.К. Мархинину), равно приблизительно 1,85·1015 Дж. Общее же количество тепловой энергии, заключенной в 1 км3 лавы перед извержением, равно 3,5·1018 Дж. Термальная энергия вулкана оказывается в 1000 раз больше энергии пеплообразования.

О масштабе выделившейся энергии во время единичного катастрофическою извержения можно судить по двум взрывным извержениям: Безымянного 30 марта 1956 г. и Шивелуча 12 ноября (табл. 4, по Горшкову).

Таблица 4

Параметры землетрясения Безымянный Шивелуч
Энергия взрывной волны, Дж 3·1015 1,8·1014
Энергия кинетическая, Дж 1,2·1017 1·1017
Энергия термическая, Дж 3,8·1018 1,8·1018
Начальная скорость взрыва, м/с 360-500 280-310
Начальное давление, атм 1500-3000 800-1000
Количество выброшенного материала, км3 2-2,5 1,5

Для характеристики силы извержения П. Хейдервари предложил вычислять новую величину - магнитуду извержения, которая пропорциональна выделившейся энергии. Энергию вулканического извержения, по мнению П. Хейдервари, целесообразно определять атомно-бомбовым эквивалентом, т.е. числом атомных бомб, могущих дать соответствующую энергию при взрыве. Энергия одной атомной бомбы принята 8,4·1014 Дж. Оказалось, что взрыв Безымянного эквивалентен 4, Кракатау - 20 000, а Тамбора 200 000 атомных бомб.

На табл. 5 сопоставлены данные об объемах выброшенного материала, размерах кальдеры, площади разрушения и энергии взрыва наиболее крупных из известных за историческое время вулканических катастроф. Нетрудно видеть, что вулканические катастрофы типа Кракатау, Тамбора принадлежат к числу максимальных по объему выброшенного материала, площади пеплопада, энергии взрыва.

Таблица 5

Вулкан, год извержения Число погибших, тыс Размер кальдеры, км Объем выброшенного материала, км3 Площадь пеплопада, км2 Энергия взрыва, Дж Атомный эквивалент Магнитуда извержения
Шивелуч, 1964 нет 1,5x3 1,5 150 1014 0,1 8,8
Безымянный,1956 нет 1,5х2 2-3 100 1015 4 9,0
Катмай, 1912 мало 4х4,5 15-20 250 1018 1 000 9,3
Кракатау, 1883 40 4,5х5 18 1000(?) 1019 20 000 9,5
Тамбора, 1815 92 6x6,5 50-185 ? 1020 200 000 10,1
Санторин, 1400 до н.э. ? 7х12 70 1000 1020 200 000 10

По силе разрушительного эффекта извержение Санторина может быть сопоставлено лишь с извержением вулкана Тамбора, а последнее - самое опустошительное, самое сильное извержение за последнее тысячелетие.

Сравним энергию землетрясения и вулканического взрыва. Энергия самого сильного из известных землетрясений достигает 1018 Дж. Это в сотни раз больше энергии взрыва Безымянного, но примерно соответствует силе взрыва вулкана Катмай. Энергия взрыва Кракатау в десятки, а Тамбора и Санторина в сотни раз больше энергии самого сильного землетрясения. По П. Хейдервари, энергия взрыва последних была минимум 1020 Дж, что, по-видимому, составляет предел силы геологических пароксизмов на нашей планете. Размер их лимитирует прочность горных пород. Больших напряжений земная кора не выдерживает - землетрясение или вулканический взрыв снимает их.

По выделившейся энергии землетрясения и вулканические взрывы можно сравнить с явлениями, вызванными падением космических тел - метеоритов и комет. Так, энергию удара Тунгусского метеорита оценивают в 1016 Дж, Аризонского метеорита - 1014 Дж. Наконец, энергия взрыва, образовавшего самый крупный из достоверно установленных кратеров - Попигайский, приблизительно равна 1023-1024 Дж. Таким образом, максимальная из известных метеоритная катастрофа в 1000 раз сильнее самого мощного вулканического взрыва. На рис. 28 показана примерная повторяемость разрушительных землетрясений, вулканических катастроф и падений метеоритов.

Рис. 28. Частота повторяемости различных природных катастроф

В логарифмической шкале по горизонтальной оси отложено время, по вертикальной - выделившаяся энергия

Максимальное зарегистрированное землетрясение имеет энергию 1018 Дж. Такое событие происходит раз в год. Землетрясения меньшей силы встречаются чаще. Наклон линии показывает повторяемость толчков той или иной силы. Максимальная сила вулканической катастрофы и 100 раз больше, чем землетрясения, по периодичность их менее одного за 1000 лет. Да и меньшие по силе извержения случаются реже, чем землетрясения той же анергии. Поэтому линия вулканов смещена влево.

Метеориты могут вызвать максимальную из возможных на Земле катастроф, но эти события происходят еще в несколько раз реже, чем вулканические взрывы,- линия метеоритов смещена еще левее. Из рисунка видно, что катастрофа с энергией 1018 Дж может быть вызвана:

землетрясением 1 раз в год;
вулканическим взрывом 1 раз за 200 лет;
падением метеорита 1 раз за 50 000 лет.

Конечно, цифры эти приближенные, но они дают достаточно ясное представление о том, что землетрясения хотя и слабее по максимальной энергии, чем метеоритные и вулканические взрывы, однако они случаются намного чаще и потому принадлежат к числу наиболее опасных для человека явлений природы. Американские ученые подсчитали число жертв в результате природных катастроф.

Вид природных катастроф Общее число жертв на Земле в 1947-1970 гг.
(примерная оценка)
Циклоны, тайфуны, штормы на побережьях 760 000
Землетрясения 190 000
Наводнения 180 000
Грозы 20 000
Цунами 15 000
Извержения вулканов 7 500
Внезапная шара 5 000
Туман 3 500
Внезапный холод 3 500
Лавины 3 500
Оползни 3 000
Дожди 1 000

Среди них землетрясения занимают второе место. Лишь циклоны (тайфуны) вследствие их силы и частого проявления в тропических широтах вызывают еще большие бедствия.

 
 
 
 
   
 
>