Реферат: Литосферные опасности

Вулканы смешанного типа характеризуются чередованием во времени извержений вязких лав, пепла и газообразных продуктов. Вулканы этого типа распространены в Средиземноморье, Южной Америке, Японии, на Курилах и Камчатке. Извержения подобных вулканов часто становились причинами локальных экологических катастроф. Наиболее известным и описанным в классической литературе является извержение вулкана Везувий в 79 г. до н.э. Под семиметровым слоем вулканического пепла были погребены горо­да Геркулам, Помпеи, Стабюия. [5, с. 185]

В настоящее время разработана схема потенциальной опаснос­ти вокруг вулканов. Выделяют три области с разными факторами воздействия.

Первая (пепловая) область располагается в радиусе до 20 км от жерла вулкана. Во время извержения в результате термического, механического и химического воздействий полностью уничтожа­ются и захороняются многие компоненты природной среды, хо­зяйственные постройки и коммуникации. Взрывная волна полнос­тью уничтожает лес и все живое. Лавовые или пирокластические потоки, температура которых может достигать 500 ^о С, вызывают пожары, гибель людей и животных, уничтожают растительность. Пирокластические потоки засыпают речные долины, сглаживают рельеф и образуют новые формы.

Вторая область охватывает подножие вулкана и нижние части склона в радиусе до 30 км. Она характеризуется частичной гибелью людей и биоты под действием таких факторов, как тефра, паля­щие тучи и сильные пеплопады. Под тяжестью тефры и ее терми­ческого и химического воздействия полностью уничтожается рас­тительность. Животные гибнут от бескормицы, отравления кор­мом, отсутствия воды и из-за ожогов. В 1994 г. г. Рабул и располо­женная рядом бухта на острове в Новой Гвинеи в результате из­вержения вулкана Матурл были погребены под слоем пепла. Ра­нее, в 1937 г., в этом городе погибло около 500 человек.

В третьей области на окружающую среду влияет пепел. Радиус этой области достигает нескольких тысяч километров. Здесь преоб­ладает химическое воздействие, а механическое только дополняет его. Пепел ухудшает условия жизнедеятельности человека. При по­падании в водоемы и почву пепел меняет их химический состав, что, в свою очередь, вызывает качественные и количественные из­менения в видовом составе животных и растений. Во время извер­жения вулкана Большой Толбачик в 1975 г. пепловая туча охватила площадь 1000 км² . На Камчатке пеплом была засыпана раститель­ность и оленьи пастбища. Воды рек и озер стали кислыми и непри­годными для питья. Животные погибли от бескормицы и жажды.

Огромный ущерб приносят побочные процессы, не связанные напрямую с вулканической деятельностью, — обвалы, лавины и лахары. Горячий пирокластический материал, осаждаясь на ледни­ках и снежниках, из-за высокой температуры вызывает их бурное таяние. Образуются горячие и холодные лахары. Эти грязевые по­токи, перемещаясь со скоростью 20 — 50 км/ч, увлекают за собой огромные глыбы застывшей лавы и уничтожают все живое на сво­ем пути. За извержением вулкана Руис в Колумбии в 1985 г. возник лахар, который унес жизнь 24 тыс. человек [5, с. 186].

Гибель людей и последующие заболевания связаны не только с механическими воздействиями лахаров, палящих туч, тефры, пеп­ла, но и с химическими ожогами легких и повреждениями слизи­стой оболочки. Только за последние 500 лет из-за извержений вул­канов в общей сложности погибли 200 тыс. человек.

Вместе с тем вулканические извержения играют и положитель­ную роль. С одной стороны, покрытые пеплом склоны вулканичес­ких гор являются весьма плодородными, так как содержат в боль­ших количествах необходимые для растений калий, фосфор и дру­гие биогенные микроэлементы, с другой — вулканические облас­ти являются практически неисчерпаемым источником экологически чистой геотермальной энергии. Геотермальные станции создаются в местах выхода на поверхность гидротерм, связанных с фумарольной стадией извержения. Геотермальные воды обогревают жилые и производственные помещения и теплицы и одновременно облада­ют бальнеологическими свойствами.

Вулканическая деятельность влияет на климат. Вулканы вы­брасывают в атмосферу значительное количество парниковых га­зов, среди которых углекислый газ, пары оксидов и диоксидов серы. Выбрасываемая вулканами газообразная смесь приводит к разрушению озонового слоя и способствует возникновению озо­новых дыр.

1.2. Землетрясение

Являются наиболее опасным проявлением гео­логических процессов. Это внезапное освобождение потенциаль­ной энергии земных недр в виде продольных и поперечных волн. За исторический период, т.е. за последние 4 тыс. лет, от землетря­сений, по неполным данным, погибли около 13 млн человек. Только во время одного землетрясения в Китае в 1976 г., по разным дан­ным, погибли от 240 тыс. до 650 тыс. человек и более 700 тыс. чело­век получили ранения [5, с. 187].

По генезису природные землетрясения подразделяются на тек­тонические, вулканические и экзогенные. Самыми разрушитель­ными являются тектонические, вызываемые быстрым смещением крыльев тектонических нарушений.

Сила землетрясения зависит от количества выделившейся в об­ласти очага энергии, характеризуемой магнитудой (условной энер­гетической характеристикой) и глубиной залегания очага. Интен­сивность — качественный показатель последствий, включающий размер ущерба, количество жертв и степень восприятия людьми последствий землетрясения.

Для определения интенсивности колебания поверхности в эпи­центре используется 12-балльная шкала силы землетрясений, ос­нованная на степени разрушения построек. Более широко приме­няют шкалу магнитуд, которая неверно называется баллами. Она была предложена Ч. Рихтером и соответствует относительному коли­честву энергии, выделившейся в очаге землетрясения. Наиболее сильные землетрясения характеризуются магнитудой (М) от 6 до 8,9. Магнитуда 6 соответствует землетрясению силой 8 баллов, М = 7 —9—10-балльному землетрясению, а М > 8—11 —12-бал­льным землетрясениям [5, с. 188].

Надо отметить, что оценка землетрясений в магнитудах более объективна, чем в баллах, так как степень разрушения построек зависит не только от количества выделившейся энергии, но и от других факторов, в частности от качества построек и применения антисейсмической технологии строительства, глубины очага, водонасышенности горных пород и т.д.

Землетрясения выражаются многими толчками, направленны­ми вверх от очага, из которых только один или несколько являются главными и наиболее разрушительными. Главному толчку пред­шествуют форшоки, а после следуют повторные толчки — афтершоки.

До 80 % землетрясений происходят в земной коре, и у многих из них очаги располагаются на глубине 8 — 20 км. Максимальная глубина очага землетрясения находится примерно на границе ниж­ней и верхней мантии (620—720 км).

Большая часть крупных землетрясений приурочена к Альпийско-Гималайской области и Тихоокеанскому огненному кольцу (рис. 8.5). В состав первой входят горно-складчатые сооружения Се­верной Африки, Апеннины, Альпы, Карпаты, Крым, Кавказ, гор­ные сооружения Балканского полуострова. Малой и Средней Азии, Ирана, Афганистана, Памира, Гималаев и Бирмы. Тихоокеанское огненное кольцо включает Алеутские острова, Камчатку, Саха­лин. Курильскую гряду. Японские острова, горные сооружения Юго-Восточной Азии. Центральной Америки. Анды и Кордилье­ры. В перечисленных районах происходят самые сильные землетря­сения, как правило, превышающие 9—10 баллов. В сейсмоопасных областях проживает более половины населения Японии, одна треть населения Китая, одна седьмая часть населения США и одна со­тая часть населения России.

Землетрясения — это комплексное бедствие с прямым и кос­венным вторичным ущербом, возникающим в результате схода лавин и оползней, селей, возникновения цунами и пожаров. При­чем в материальном исчислении ущерб из-за сопутствующих сти­хийных бедствий нередко превышает первичный ущерб.

Величина ущерба, наносимого землетрясениями, зависит от силы сейсмических волн, достигающих земной поверхности, час­тоты, продолжительности сейсмических колебаний, от конструк­тивных особенностей зданий и состояния грунта основания. Об­щий ущерб от разрушения зданий во время землетрясения в Кара­касе в 1967 г. превысил 100 млн долларов и при этом погибли 205 человек. Во время Ашхабадского землетрясения в 1948 г. город был практически полностью разрушен, а число жертв возможно превысило 125 тыс. человек. Одним из самых тяжелых по своим соци­ально-экономическим последствиям было Спитакское землетря­сение 7 декабря 1988 г. Число погибших превысило 25 тыс. человек, а убытки составили около 8 млрд долларов [5, с. 189].

Сильные землетрясения приводят к серьезным изменениям природной среды. Меняются рельеф земной поверхности, конфи­гурация водораздельных пространств и горных хребтов, возника­ют новые прибрежные и подводные равнины, грабены и горсты, рвы и трещины, по которым перемещаются блоки земной коры, образуя сбросы и взбросы.

Во время одного из самых сильных в истории человечества Гоби-Алтайского 12-балльного землетрясения в 1957 г. хребет Гурван-Соихан высотой до 4000 м и протяженностью 257 км был припод­нят и сдвинут к востоку. Образовались многочисленные разрывные нарушения, в частности, грабены шириной 800 м и длиной до 3,5 км, длинные тектонические рвы с зияниями до 19 м, а водо­раздельный участок г. Битут протяженностью 3 км и длиной 1,1 км опустился на 328 м. На северном склоне хребта Хамар-Дабан были сорваны и сброшены в долину островерхие пикообразные верши­ны гор. Они слились вместе в виде усеченных конусов, образовав плосковерхий водораздел.

Последствия землетрясений бывают особенно катастрофичны, когда они провоцируют экзогенные гравитационные процессы — обвалы, камнепады, оползни и сели.

Землетрясения в силу своего мгновенного действия вызывают сильные разрушения и приводят к большим жертвам. Продолжи­тельность главного толчка, характеризующегося наибольшей магнитудой, редко превышает одну минуту. Это бедствие застает лю­дей врасплох. Повторные подземные толчки — афтершоки — про­являются длительное время, и население успевает к ним подгото­виться.

Несмотря на проводимые в больших масштабах исследователь­ские работы по прогнозированию землетрясений, до сих пор не предложено реальной методики прогноза. В принципе предугадать возникновение землетрясения реально, так как после соответству­ющих исследований составляют специальные сейсмогеологические карты, но сказать точно, в каком конкретном месте и когда может произойти землетрясение, крайне сложно и на сегодняш­ний день практически невозможно.

Исходя из невозможности на современном уровне развития на­уки и технической ее оснащенности предсказать и предотвратить разрушительные землетрясения, большое значение приобретает обучение населения поведению в сейсмоопасных регионах и сейс­мостойкое строительство в этих районах. В комплекс антисейсми­ческих мер входит создание железобетонных сейсмических поясов, уменьшение веса кровли и межэтажных перекрытий, отказ от вы­ступающих тяжеловесных деталей — карнизов, балконов, лоджий [5, с. 190].

2. Гравитационные процессы как источник опасности

Они выражаются в перемещении мас­сы горных пород под действием силы тяжести из возвышенных участков рельефа в пониженные. Ввиду того что они наиболее ча­сто проявляются на склонах, их нередко называют склоновыми процессами. Скорость и масштабы перемещения обломочного ма­териала зависят от крутизны склона и объема подготовленного к перемещению материала. Склоновые процессы проявляются на склонах гор и возвышенностей, на бортах речных долин и на кру­тых берегах морей и озер. Причиной вывода из состояния равнове­сия массы горных пород могут быть землетрясения, подмыв скло­нов при боковой эрозии, абразия, деятельность подземных вод и антропогенная деятельность.

Образовавшиеся в процессе гравитационного перемещения осад­ки, или коллювий, состоят из разнообразных по величине и со­ставу обломков горных пород — глыб, щебня, гравия, песка, алев­рита и пелита. Перемещение обломочного материала совершается с разной скоростью — либо медленно, либо мгновенно. К послед­ним относятся обвалы, камнепады, оползни и осыпи.