Реферат: Землетрясения
Введение
Землетрясения по своим разрушительным последствиям, числу жертв и деструктивному воздействию на среду обитания человека занимают одно из первых мест среди других природных катастроф. Они обусловлены продолжающейся сотни миллионов лет глобальной эволюцией литосферы нашей планеты. На территории Северной Евразии все геодинамические и сейсмические процессы тесно связаны со взаимодействием восьми крупных литосферных плит - Евразийской, Африканской, Аравийской, Индостанской, Китайской, Тихоокеанской, Охотоморской и Северо-Американской.
Предотвратить землетрясения невозможно, однако их разрушительные последствия и количество человеческих жертв могут быть уменьшены путем создания достоверных карт сейсмического районирования, применения адекватных норм сейсмостойкого строительства и проведения в сейсмоактивных районах долгосрочной политики, основанной на повышении уровня осведомленности населения и федеральных органов об угрозе землетрясений и умении противостоять подземной стихии.
Основными понятиями, связанными с социально-экономическими последствиями землетрясений, являются следующие.
-n Сейсмическое районирование - это картирование сейсмической опасности.Сейсмическая опасность - вероятность возникновения (превышения, не превышения) сейсмическогоэффекта определенной величины в данном пункте в течение заданного интервала времени (измеряется вбаллах, пиковых и спектральных ускорениях и т.п.).
-n Сейсмическая уязвимость - отношение ожидаемых затрат по восстановлению объекта к его первоначальной стоимости (измеряется от 0.0 до 1.0).Сейсмический риск - вероятность потерь от землетрясений за определенный промежуток времени всоответствии с сейсмической опасностью и уязвимостью объектов (число возможных жертв, экономический иэкологический ущерб и др.).
Сейсмическое районирование актуально для всех без исключения регионов России, где даже на относительно спокойных в геологическом отношении равнинных территориях имели место, и возможны в будущем, достаточно сильные и разрушительные землетрясения. Свыше четверти территории Российской Федерации подвержено сейсмическим воздействиям, требующим проведения антисейсмических мероприятий. Значительную площадь занимают чрезвычайно опасные в сейсмическом отношении 8-9-ти и 9-10-балльные зоны. К ним относятся Дальний Восток и весь юг Сибири. В европейской части страны таким регионом является Северный Кавказ. Ощутимые и 6-7-балльные землетрясения свойственны Среднему Уралу иПриуралью, Поволжью, Кольскому полуострову и сопредельной с ним территории. Техногеннаясейсмотектоническая активизация характерна для нефтедобывающих районов Татарстана и Башкортостана.
Известны местные землетрясения и в Воронежской области, где расположена Ново-Воронежская АЭС. Угроза землетрясений с каждым годом растет по мере освоения сейсмоактивных территорий и строительства в их пределах особо ответственных сооружений.
Исследования в области сейсмического районирования базируются на детальном и комплексном изучении глубинной структуры земной коры и всей литосферы, современной геодинамики, региональной сейсмичности, сейсмотектоники и инженерной сейсмологии. Они включают в себя идентификацию сейсмоактивных структур, определение параметров их сейсмического режима и затухания генерируемого ими сейсмического эффекта с расстоянием, а в итоге - вероятностный расчет и картирование сейсмической опасности на земной поверхности. В зависимости от задач, степени детальности и масштаба исследований сейсмическое районирование может быть общим (ОСР, масштаб 1:5-млн - 1:2,5-млн), детальным (ДСР, масштаб 1:500-тыс - 1:100-тыс) и микросейсмическим (СМР, масштаб 1:50-тыс и крупнее). Однако первостепенным и опорным для всех последующих построений является ОСР, основанное на региональных и межрегиональных сейсмологических и геолого-геофизических исследованиях, способствующих выявлению планетарных сейсмогеодинамических взаимодействий литосферных плит и блоков земной корысейсмоактивных регионов.
Карты ОСР в генерализованном виде характеризуют степень сейсмической опасности всей территории страны и сопредельных сейсмоактивных регионов и используются для социально-экономического планирования, рационального землепользования и сейсмостойкого строительства. Только на их основе могут и должны составляться более детальные карты ДСР и СМР, учитывающие наряду с региональными локальные сейсмотектонические, сейсмические, грунтовые и другие природные условия.
Сейсмическая опасность с каждым годом не уменьшается, а растет в прямой связи с хозяйственным освоением сейсмоактивных территорий и воздействием человека на литосферную оболочку Земли (строительство крупных гидротехнических сооружений, добыча полезных ископаемых и т.п.). Повышенный сейсмический риск связан и с размещением в сейсмоактивных регионах атомных электростанций и других экологически опасных объектов, поскольку даже незначительные землетрясения могут нарушить их нормальное функционирование.
В конце прошлого и начале текущего столетия, благодаря выдающемуся вкладу отечественных ученых в мировую сейсмологию, Россия в течение многих лет играла ведущую роль в науке о землетрясениях. С именем Б.Б.Голицына связано создание прообраза современных сейсмографов и начало систематических исследований сейсмичности и внутреннего строения Земли. Геологическую основу изучения природы землетрясений заложили И.В.Мушкетов и А.П.Орлов, создавшие первый российский каталог землетрясений. Углубленный анализ сейсмогеологических связей был продолжен в Сейсмологическом институте АН СССР (родоначальник ОИФЗ) Д.И.Мушкетовым, выделившим целый ряд сейсмоактивных регионов и опубликовавшим в 1933 г. первую макросейсмическую карту сейсмического районирования Средней Азии.
Первая в Европе и мире официальная нормативная карта общего (обзорного) сейсмического районирования всей территории бывшего СССР была опубликована в 1937г. Г.П.Горшковым, положившим начало регулярному их составлению в качестве основы, регламентирующей проектирование и строительство в сейсмоактивных районах страны. В конце 40-х годов исследования И.Е.Губина, а впоследствии Г.А.Гамбурцева, С.В.Медведева, Ю.В.Ризниченко, И.Л.Нерсесова и других ученых, привели к смене существовавшей до того времени парадигмы "сейсмического актуализма" ("там, где было, там и будет") и заложили основы сейсмогенетического двухстадийного метода оценки сейсмической опасности с элементами прогноза. В соответствии с этой концепцией на первой стадии выделяются реальные и потенциальные очаговые зоны, на второй - рассчитываются ожидаемые сотрясения на земной поверхности. Новой парадигмыпридерживались практически все составители последующих карт общего сейсмического районирования(ОСР): 1957г. (ред. С.В.Медведев, Б.А.Петрушевский), 1968г. (ред. С.В.Медведев) и 1978г. (ред.М.А.Садовский). В создании двух последних карт активное участие принимали местные специалисты избывших союзных республик и регионов.
Сейсмическое районирование - одна из наиболее сложных и чрезвычайно ответственных проблем современной сейсмологии. О социальной, экономической и экологической её значимости говорить не приходится. Научная же сложность этой проблемы состоит, прежде всего, в том, что она принадлежит к категории прогнозов, базирующихся на неполной информации, скудном и не всегда удачном опыте и на недостаточно четких методологических позициях. Поэтому каждая из составленных в прошлые годы карт сейсмического районирования территории бывшего СССР в той или иной мере оказывалась неадекватной реальным природным условиям, что наряду с некачественным строительством нанесло народному хозяйству огромный материальный ущерб и повлекло за собой многочисленные человеческие жертвы. И хотя по мере накопления дополнительной информации о землетрясениях и совершенствования сейсмологических знаний карты сейсмического районирования обновлялись и несколько улучшались, фрагментарно они изменялись гораздо чаще, практически после каждого крупного землетрясения в районах, показанных на картах как менееопасные в сейсмическом отношении
Такая участь постигла и действующую с 1978 г. карту ОСР-78: в течение последнего десятилетия практически ежегодно на территории бывшего СССР возникали разрушительные 8-9- и даже 9-10-балльные землетрясения в зонах, опасность которых по этой карте оказалась заниженной по меньшей мере на 2-3 балла. К их числу относятся катастрофическое Спитакское землетрясение 1988 г. в Армении, сопровождавшееся десятками тысяч человеческих жертв, Зайсанское землетрясение 1990 г. - в Казахстане, Рача-Джавское 1991г. - в Грузии, Суусамырское 1992 г. - в Киргизии, Хаилинское 1991 г. и Нефтегорское 1995 г. - в России (в Корякии и на Сахалине). Последнее, произошедшее на севере Сахалина, повлекло за собой гибель около двух тысяч человек и полную ликвидацию городского поселка. Оно было самым разрушительным из известных в прошлом землетрясений на территории Российской Федерации.
Как показали исследования, карта образца 1978 года (ОСР-78) на самом деле и не была общей, поскольку составлялась фрагментарно в разных регионах и в республиках, по разнотипной методике и на основе разрозненного сейсмологического и сейсмогеологического материала.
Практически все предыдущие карты ОСР были детерминистскими, хотя еще в середине 40-х годов С.В. Медведев предложил ввести в зоны сейсмической опасности внутреннюю дифференциацию в соответствии с периодом повторяемости сильных землетрясений и с предполагаемыми сроками службы различных типов сооружений. Однако даже карта 1978 года, в которую впервые были введены вероятностные характеристики повторяемости сотрясений, на самом деле не давала адекватных оценок сейсмической опасности. Индексы 1, 2 и 3 возле номиналов в зонах балльности на одной и той же карте, якобы отражающие повторяемость сейсмических сотрясений один раз в 100, 1000 и 10000 лет, явились одной из причин низкой надежности этой карты. Как показали последующие расчеты, в результате такой индексации реальный инженерный риск, определяемый картой ОСР-78, оказался не единым для всех сейсмоопасных районов страны.
В последние годы идеи вероятностно-детерминированного прогнозирования опасных сейсмических и других геологических процессов начали все активнее внедряться в сейсмологию и в практику строительства в нашей стране. С учетом этих достижений и результатов собственных исследований было принято решение создать не одну карту с различными индексами, как это было сделано составителями карты ОСР-78, а комплект нормативных карт Общего сейсмического районирования (ОСР-97) территории Российской Федерации, предназначенных для строительных объектов разных категорий ответственности и сроков службы и отражающих равномерную для конкретного уровня риска расчетную интенсивность сотрясений.
Основные положения общего сейсмического районирования - ОСР-97.
Значительную часть указанных выше недостатков и упущений удалось избежать при выполнении в 1991-1997 гг. комплексных исследований по общему сейсмическому районированию территории Российской Федерации и всей Северной Евразии, охватывающей также территорию бывших союзных республик (фиг. 10). Исследования проводились по программе "Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии", разрабатываемой под руководством ОИФЗ РАН в рамках Государственной научно-технической программы России "Глобальные изменения природной среды и климата" и явились продолжением работ по сейсмическому районированию территории бывшего СССР, однако выполнялись на ином концептуальном, методологическом и научно-организационном уровне.
Новая программа работ по общему сейсмическому районированию выполнялась большим коллективом соисполнителей из нескольких десятков научно-исследовательских институтов Российской Академии наук и академий наук бывших союзных республик (см. список в конце статьи). Оценка сейсмической опасности и сейсмическое районирование осуществлялась не для фрагментов сейсмоактивных регионов или для отдельных республик, как было прежде, а для всей Северной Евразии, охватывающей территории России, Украины, Беларуси, Молдовы, республик Закавказья, Средней Азии и Казахстана. Вся территория Северной Евразии была разделена на несколько крупных регионов взамен многочисленным и мелким административным подразделениям, традиционно на протяжении десятилетий использовавшихся при изучении сейсмичности и сейсмическом районировании территории бывшего СССР.
В 1992 г. Программа "Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии" была скоординирована с новой Международной программой оценки глобальной сейсмической опасности (Global Seismic Hazard Assessment Program - GSHAP) и вошла в нее составной частью. После организационного совещания в Москве в 1993 г., при финансовой поддержке INTAS и Миннауки России, на территории Крым-Кавказ-Копетдагского региона был создан международный тестовый полигон GSHAP с целью совершенствования методов оценки сейсмической опасности. В этих исследованиях приняли участие сейсмологи из бывших союзных республик, а также специалисты из Ирана, Турции, Китая, Италии, Германии, Швейцарии и других стран-участников работ по GSHAP.
В результате комплексных исследований 1991-1997 гг. получен унифицированный исходный сейсмологический и сейсмогеологический материал по всей территории Северной Евразии, позволивший с принципиально новых позиций подойти к изучению структуры региональной сейсмичности и оценке сейсмической опасности на территории России и каждого из Содружества независимых государств (СНГ).
Разработана целостная методология районирования сейсмической опасности, создана единая для всей территории Северной Евразии модель зон возникновения очагов землетрясений (зоны ВОЗ), выявлены определенные закономерности в пространственно-временном и энергетическом развитии региональных сейсмогеодинамических процессов, разработаны новые методические подходы к идентификации и сейсмологической параметризации очаговых зон, а также к расчету сейсмического эффекта, создаваемого ими на земной поверхности. На основе этой и другой геолого-геофизической информации создан единый электронный банк данных, использующий современную Географическую информационную систему (ГИС). Благодаря этому все карты и приложения к ним легко могут быть представлены графически в любой проекции и в любом масштабе, но не крупнее масштаба 1:2.500.000, исходного при всех построениях.
Концепция ОСР-97 включает в себя:
-n представления о предельной величине максимальной возможной магнитуды землетрясений, обусловленной структурно-динамическим единством геофизической среды и развивающихся в ней сейсмических процессов, а в итоге - размерами, прочностными свойствами и интенсивностью взаимодействия геоблоков;принцип двухстадийности в оценке сейсмической опасности, базирующийся на создании двухвзаимосвязанных прогнозных моделей - модели зон возникновения очагов землетрясений и моделисоздаваемого ими сейсмического эффекта;
n вероятностно-детерминированный подход к оценкам исходных и выходных данных сейсмической опасности и сейсмического районирования.Основой для создания комплекта карт ОСР-97, наряду с новой методологией, явилась достаточно однородная база сейсмологических и геолого-геофизических данных для всей территории Северной Евразии, представленная в картографическом и электронном виде в ГИС-технологии - ArcView GIS (отв. исполнители: В.И. Уломов, Ш.С. Андержанов, Ю.М. Колесников). База данных включает в себя:
-n Специализированный каталог землетрясений Северной Евразии с М>= 4.5 с древнейших времен по 1990 г., с М>= 3.5 - с 1960 по 1990 гг. и с М>= 5.8 за период 1991- 1995 гг. (отв. редакторы Н.В. Кондорская и В.И. Уломов).Каталог очагов палеоземлетрясений (сост. А.А. Никонов, Е.А. Рогожин).
-n Каталог потенциальных очагов крупных землетрясений (отв. сост. Г.И. Рейснер, Е.А. Рогожин, Л.И. Иогансон).Каталог механизмов очагов землетрясений с М>= 6.0 Северной Евразии (отв. сост. Л.М.Балакина, А.И. Захарова, А.Г. Москвина).
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--