ОПАСНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

1

Кокшетауский технический институт Комитета по чрезвычайным ситуациям

Министерства внутренних дел Республики Казахстан

Кусаинов А.Б., Нургалиева С.Т.

ОПАСНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Методическое пособие

Кокшетау 2014

2

УДК 614.8 ББК 68.9

Р е ц е н з е н т ы:

Кандидат географических наук, руководитель лаборатории гляциологии Института географии МОН Республики Казахстан Т.Г. Токмагамбетов

Кусаинов А.Б., Нургалиева С.Т.

Опасные природные процессы: Методическое пособие. – Кокшетау:

Кокшетауский технический институт Комитета по чрезвычайным ситуациям МВД Республики Казахстан, 2014. – 108 с.

В методическом пособии: изложены основные понятия в области чрезвычайных ситуаций природного характера и дана характеристика опасных природных процессов геологического, гидрологического, метеорологического характера, а также природных пожаров и биологически опасных природных процессов, подверженность территории Республики Казахстан чрезвычайным ситуациям природного характера.

Методическое пособие предназначено для слушателей и курсантов Кокшетауского технического института Комитета по чрезвычайным ситуациям МВД Республики Казахстан, обучающихся по специальностям «Защита в чрезвычайных ситуациях» и «Пожарная безопасность».

УДК 614.8 ББК 68.9

© Кокшетауский технический институт Комитета по чрезвычайным ситуациям МВД Республики Казахстан, 2014

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 4

Глава 1. Характеристика земли 5-7

Глава 2. Физико-географические условия Республики Казахстан 8-10 Глава 3. Классификация опасных природных процессов 11-13 Глава 4. Опасные природные процессы геологического характера

4.1. Землетрясения 14-23

4.2. Оползни 23-30

4.3. Сели 30-37

4.4. Мореные озера 37-39

4.5. Лавины 40-48

Глава 5. Опасные природные процессы гидрологического характера

5.1. Наводнения 49-58

5.2. Цунами 59-62

Глава 6. Метеорологические опасные явления 63

6.1. Сильный ветер 63-66

6.2. Ураганы и бури 66-71

6.3. Грозы 71-77

6.4. Гололед и гололедные явления 77-80

6.5. Экстремальные температуры воздуха 80-83

Глава 7. Природные пожары 84-90

Глава 8. Биологические опасные природные процессы 91

8.1. Эпидемия 91-95

8.2. Эпизоотия 96-100

8.3. Эпифитотия 100-105

Список используемой литературы 106-108

4

ВВЕДЕНИЕ

Существует много природных явлений, которые приносят пользу человеку (например, дождь для сельского хозяйства и т.д.). Но в природе есть и другие явления, последствия которых могут быть очень опасными для человека, например, землетрясения и наводнения.

Особенности природных условий Казахстана предопределяют значительную подверженность его территории природным катастрофам. Среди них распространены землетрясения, селевые потоки, снежные лавины, оползни и обвалы, наводнения на реках, засухи, резкие понижения температуры воздуха, метели и бураны, затопления и подтопления, лесные и степные пожары, эпидемии особо опасных инфекций и др.

Ежегодно в Казахстане отмечается 3-4 тысячи стихийных природных бедствий. При этом число пострадавших составляет 3-5 тысяч человек, число погибших превышает несколько десятков человек, а прямые ущербы от стихийных бедствий достигают десятков млн. долларов. Причем эти цифры не включают возможный вклад катастроф глобального масштаба, которые в истории Казахстана отмечались неоднократно, в частности катастрофические землетрясения.

Подверженность территории Республики Казахстан стихийным бедствиям предопределяет о необходимости изучения причин их возникновения, для последующей выработки мероприятий для защиты населения, объектов экономики и территории.

5

Глава 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕМЛИ

Для лучшего понимания опасных природных явлений необходимо иметь представление о форме, размере и внутреннем строении планеты Земля, на которой мы живем.

Как мы знаем. Земля является лишь одним из многих миллионов космических тел во Вселенной. Важнейшим отличием Земли от других планет является то, что она одна из немногих, а возможно и единственная, на которой природные условия позволяют существование животного и растительного мира, а, следовательно, и человека.

Рисунок - 1.1. Вид Земли из космоса

Земля имеет форму геоида, незначительно отличающуюся от эллипсоида вращения. Малая разница между экваториальным (6378 км) и полярным (6356 км) радиусами позволяет считать Землю шаром с радиусом 6371 км.

Общая площадь земной поверхности составляет 510 млн. км², из которых 70,8% приходится на моря и океаны и только 29,2% – на сушу. Объем Земли – 1,08 1012 км³, масса – 0,98 1025 т. Средняя плотность Земли – 5,52 г/см³.

Самая высокая точка Земли – гора Джомолунгма (Эверест) – расположена на уровне 8842 м. над уровнем моря, самая глубокая океаническая впадина у Филиппинских островов (Марианская) – на 11521 м ниже уровня моря.

6

Тепловое состояние Земли обусловлено получением тепла от Солнца и внутренним теплом, возникающим при радиоактивном распаде химических элементов в недрах Земли. Солнечное тепло проникает внутрь Земли до сравнительно небольшой глубины, где суточные и годовые колебания не заметны. Слой Земли, в котором колебания годовой температуры не заметны, и где она остается постоянной, называется поясом постоянной температуры. На территории Казахстана глубина этого пояса составляет от 20 до 30 м.

По мере углубления ниже этого пояса температура Земли повышается, в среднем на 3°С на каждые 100 м. Это так называемый геотермический градиент – изменение температуры в градусах на 100 м. глубины. Средняя величина углубления в метрах, при которой температура повышается на 1°С, называется геотермической ступенью. Среднее значение геотермической ступени равно 33 м. Однако известно, что величина геотермической ступени может изменяться от 5 до 100 м. в зависимости от местных геологических условий (вулканическая деятельность, многолетняя мерзлота). Изменение температуры в скважинах и теоретические расчеты свидетельствуют, что температура Земли составляет на глубинах 10км ≈ 300°С; 60км ≈ 600°С; 2900км ≈ 2500°С.

Наша планета состоит из ряда оболочек (геосфер) – внутренних и внешних. К внутренним относятся ядро, мантия и литосфера. На поверхности Земли располагаются внешние геосферы – гидросфера (водная оболочка), биосфера (сфера жизнедеятельности организмов) и атмосфера (газовая оболочка).

Атмосфера – общая мощность более 2000 км. Состоит из газов: азота, кислорода и др. 1.

Плотность 0,0015 г/см3.

Выделяются зоны 1: экзосфера, термосфера, мезосфера, ионосфера, стратосфера, тропосфера. Тропосфера – подвижная оболочка мощностью 8–10 км. над полюсами, 16–18 км. – над экватором, состоит из воздуха, прилегает к твердой поверхности Земли. Температура верхних слоев составляет –55°С.

Гидросфера – водная прерывистая оболочка Земли (вода морей и океанов, вода суши, ледники, подземные воды). Гидросфера находится в тесной взаимосвязи с литосферой, атмосферой и биосферой. Химический состав гидросферы разнообразен: от весьма пресных до очень соленых вод типа рассолов 1.

Биосфера, или сфера жизнедеятельности организмов, связана с поверхностью Земли. Биосфера находится в постоянном взаимодействии с литосферой, гидросферой и атмосферой 1.

Земная кора. Это верхний слой, на котором мы живем. Он состоит из твердых горных пород. Его глубина варьирует от 5 до 60 км. В качестве среднего показателя для всей планеты толщина земной коры принята равной 33 км, а среднее значение плотности составляет 2,67 грамм на кубический сантиметр (г/см³) 1.

7

Мантия. Этот слой простирается от основания земной коры на глубину 2900 км; Мантия разделена на два участка: верхняя мантия от основания земной коры до глубины 700 км и нижняя мантия от этой глубины до границы ядра 1.

Рисунок - 1.2. Схема строения Земли

Внешнее ядро, расположенное на глубине между 2 900 и 5000 км ведет себя как жидкое тело, поэтому S волны не проходят через эту зону. (Плотность материала внешнего ядра равна примерно 10,0 г/см³.) 1.

Внутреннее ядро, радиусом, считается твердым. (Плотность материала внутреннего ядра примерно равна 12,5 г/см³.) 1.

Зная форму, размеры и внутреннее строение Земли, мы будем иметь представления о происхождении опасных природных явлений.

8

Глава 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахстан расположен в Евразии между 40⁰56^I и 55⁰26^I с.ш. и 45⁰27^I и 87⁰18^I в.д. и простирается с севера на юг на 1600 км, с запада на восток - на 2900 км, занимает площадь около 2725 тыс. км² или 2,7% суши Земли, граничит с Российской Федерацией, Китайской Народной Республикой, Кыргызской Республикой, Республиками Узбекистан и Туркменистан. Для Казахстана характерно широкое разнообразие природных ландшафтов: высокие с оледенением горы, низменности и равнины, степи, пустыни, оазисы, лесные массивы, крупные и малые водоемы, в том числе Каспийское и Аральское моря.

Климат резко континентальный, засушливый со скудным, неравномерным распределением водных ресурсов и преобладанием аридных форм ландшафтов.

Характерные черты географического положения Казахстана – большая подверженность территории разнообразным природным катастрофам (землетрясения, наводнения, селевые потоки, снежные лавины, обвалы и оползни, затопление прибрежной зоны Каспийского моря, опасные метеорологические явления, лесные и степные пожары, эпидемические заболевания людей, эпизоотические заболевания животных, заболевания и подверженность растений вредителям и др.). Около 75% территории подвержены повышенному риску природных катастроф.

Рельеф. В Казахстане сочетаются разнообразные типы и формы рельефа.

На западе огромные территории заняты низменностями, поверхность которых расположена на уровне моря, а местами - ниже, на юге и востоке – высокие горы с вечными снегами и ледниками. Наивысшая вершина Казахстана – пик Хан-Тенгри (Северный Тянь-Шань) – 6995 м над уровнем моря, самая низкая абсолютная отметка поверхности – во впадине Карагие (полуостров Мангистау) - 132 м ниже уровня моря. Большую часть территории Казахстана занимают равнины, низкие горы и мелкосопочник (Сарыарка).

Климат. Главные черты климата Казахстана – засушливость и резкая континентальность. Удаленность от океанов и незащищенность территории с севера и юго-запада делает ее доступной для вторжения, как холодных, так и теплых воздушных масс, что приводит к резким колебаниям температуры воздуха.

В термическом режиме характерно преобладание теплого периода, продолжительность которого последовательно возрастает с севера на юг. Зима на севере республики продолжительная и холодная. В отдельные сутки температура может опускаться до минус 45-50 ⁰С. Зимой возможны оттепели, иногда до плюс 3-5 ⁰С, обусловленные выносом теплых масс воздуха из районов Передней Азии. Лето в северных областях умеренно жаркое, но сравнительно непродолжительное с возможным повышением температуры воздуха до 36-41 ⁰С. Средняя месячная температура воздуха июля колеблется от 19 до 24 ⁰С.

9

Зима на юге республики неустойчивая и мягкая. Нередко отмечаются оттепели, с температурами до плюс 15-20 ⁰С. Однако могут наблюдаться и достаточно холодные зимы с морозами, в отдельные сутки до минус 30-35 ⁰С.

Весенние заморозки на крайнем юге отмечаются в конце апреля, а иногда - даже во второй декаде мая. Лето на большей части территории, за исключением гор, жаркое и продолжительное. Максимальные температуры воздуха отмечаются до плюс 45-48 ⁰С, почва нагревается до плюс 70 ⁰С и выше. В засушливые годы бывают дни с относительной влажностью до 10-15%.

В степной зоне Республики в среднем за год выпадает 250-300 мм осадков. К югу их количество постепенно уменьшается. Для пустынь и полупустынь характерно в среднем 125-240 мм осадков в год. Наименьшее количество осадков выпадает в юго-западных районах Прибалхашья и на юго- западе Приаральских Кызылкумов, а также на юге Устюрта, где в среднем за год выпадает от 50 до 100 мм осадков. Предгорные и горные районы по режиму температуры и увлажнения существенно отличаются от прилегающих к ним равнин. Температура в горах ниже, чем на равнинах, причем с высотой ее амплитуда (разность между максимальными и минимальными значениями) уменьшается.

Количество осадков с высотой резко возрастает. В зависимости от высоты, формы рельефа и экспозиции склонов в восточных и юго-восточных горных системах Казахстана в среднем за год выпадает от 500 до 1100 мм, а на западных склонах Алтая - до 1500 мм осадков. Здесь создаются особые условия для формирования местных климатов.

Гидрография. В Казахстане имеется около 85 тысяч рек и временных водотоков, в том числе рек длиной более 10 км – 8386, и их общая протяженность близка к 223 тыс. км. Речная сеть лучше развита в хорошо увлажненных горных районах Алтая, Джунгарского и Заилийского Алатау, расположенных на восточных и юго-восточных окраинах республики.

Самой крупной водной артерией Казахстана является р.Иртыш. Ее верховья находятся в Китайской Народной Республики, часть нижнего течения – в Российской Федераций. Длина реки 4248 км, на территории Казахстана – 1677 км. Сток Иртыша зарегулирован каскадом водохранилищ. Средний многолетний расход воды у с.Шульба до зарегулирования стока был равен 895 м³/с, максимальный достигал 8330 м³/с.

К крупным рекам, частично протекающим по территории Казахстана, относятся Урал, Сырдарья, Или, Ишим, Тобол, Шу. Из рек, полностью находящихся в пределах Казахстана, наибольшей протяженностью отличаются Нура, Тургай, Уил, Сарысу, Эмба, Иргиз, Сагиз. Повышенной водностью характеризуются реки Бухтарма, Уба, Ульба, стекающие с хребтов Алтая, и р.Каратал в Джунгарском Алатау.

На равнинных реках и временных водотоках резко выделяется волна весеннего половодья продолжительностью обычно до месяца, формирующаяся преимущественно за счет таяния сезонного снежного покрова. На горных реках

10

из-за не одновременности снеготаяния в разных высотных зонах половодье растягивается на 3-6 месяцев.

Максимальные расходы воды при высоких половодьях в десятки, сотни и даже тысячи раз превышают меженные. Амплитуда колебаний уровня воды составляет несколько метров.

Иногда за сутки уровень воды поднимается на 2,5-3,5 м, а на реках Западного Казахстана до 4-5 м, что приводит к значительным разливам рек и наводнениям. Наоборот, в маловодные годы на малых и средних равнинных реках, особенно на реках Центрального и Северного Казахстана, с характерным для них наличием больших бессточных площадей, половодье может быть слабо выраженным или совсем отсутствовать.

На территории Казахстана находятся свыше 57 тысяч озер, не менее 4 тысяч искусственных водоемов – водохранилищ, прудов, копаней, прудо- копаней. Озера чаще встречаются на территории Северного Казахстана, а также в поймах и дельтах рек. Общая площадь водной поверхности всех озер около 45 тыс. км². Количество озер с площадью зеркала более 1 км² – 2999, их суммарная площадь составляет около 40,5 тыс. км². Самые крупные водоемы – Каспийское и Аральское моря, (расположенные в Казахстане частично), озера - Балхаш, Алаколь, Тенгиз, Селетытенгиз, Кушмурун, водохранилища – Бухтарминское, Капчагайское, Шульбинское, Шардаринское.

Многие озера Казахстана – бессточные, соленые, имеющие глубину до 1 м, часто пересыхают или перемерзают. К проточным и пресным озерам

относятся преимущественно пойменные, дельтовые и горные озера. Колебания уровня воды в основном определяются сезонной динамикой поверхностного притока воды и испарением с водной поверхности. Максимальная сезонная высота подъема уровня озер достигает 1,5-3,3 м. Летне-осеннее понижение уровня в среднем составляют 0,3-0,7 м.

Физико-географические условия предопределяют подверженность республики различным стихийным бедствиям.

11

Глава 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ Республика Казахстан, как и весь мир, ощущает негативные последствия от опасных природных процессов, которые затрагивают все больше экономические, социальные, демографические и иные интересы республики.

В глобальном масштабе опасные природные процессы наносят громадный ущерб обществу, их негативное воздействие неуклонно возрастает и по-прежнему является значительной проблемой для устойчивого развития регионов мира.

Согласно официальной статистики специализированных структур ООН, за последние десять лет в мире погибло свыше 950 тысяч человек, а более двух миллиардов – пострадали, материальный ущерб оценивается примерно в 960 млрд. долларов США. В официальных выводах оценки риска природных угроз в пяти странах Центральной Азии указано, что среднегодовой региональный экономический ущерб от последствий таких опасных природных процессов как землетрясения, наводнения и оползни составляет около 256 млн. долларов.

Под опасными природными процессами обычно подразумевают природные катастрофы и стихийные бедствия, сопровождающиеся гибелью людей и большим экономическим ущербом. В Казахстане причинами природных стихийных бедствий являются: метеорологические и геологические опасные явления (бураны, метели, сильные снегопады, сильные ливни, паводки, наводнения, лавины, сели, оползни, штормовой ветер), природные пожары (лесные, степные и лесостепные), опасные инфекционные заболевания и отравления людей, массовые заболевания животных, массовое распространение вредителей растений, происшествия на водах, землетрясения интенсивностью свыше 3 баллов по шкале Рихтера.

Рисунок - 3.1. Наводнение в Западно-Казахстанской области в 2011 г.

12

Данные процессы неоднократно отмечались на территории республики, к примеру, одно из сильнейших внутриконтинентальных землетрясений ХХ века произошедшее в 1911 году в г. Верном (Алматы), катастрофические наводнения 2004-2007 г.г. в Кызылардинской, 2010 г. в Восточно-Казахстанской и 2011 г.

Западно-Казахстанской областях и многие другие.

Все стихийные бедствия подчиняются некоторым общим закономерностям:

- для каждого вида бедствия характерна определенная пространственная приуроченность;

- чем больше интенсивность (мощность) опасного природного явления, тем реже оно случается;

- каждому стихийному явлению предшествуют некоторые специфические признаки (предвестники);

- при всей неожиданности том или ином стихийном бедствий его проявление может быть предсказано;

- во многих случаях могут быть предусмотрены пассивные и активные защитные мероприятия от природных опасностей.

Сами по себе чрезвычайные ситуации природного характера весьма разнообразны. Поэтому, исходя из причин (условий) возникновения, их делят на группы: геофизические, геологические, метеорологические, гидрологические (гидрометеорологические), природные пожары, морские гидрологические, биологические, происшествия на водах (схема 3.1).

13

1.

Схема - 3.1. Опасные природные процессы

Ниже рассмотрим более подробно каждый вид опасного природного процесса.

Литература: осн.8 (4-67), 14 (4-83); доп. 1 (3-89), 2 (3-102).

Вопросы и задания для самоконтроля:

1. Характеристика природных стихийных явлений.

2. Классификация чрезвычайных ситуаций по характеру лежащих в её основе базовых явлений и процессов.

3. Виды опасных природных процессов.

4. Закономерности опасных природных процессов.

Происшествия на водах

Опасные природные

процессы

Гидрологические:

- циклоны;

- половодья;

- наводнения Метеорологические:

- буря;

- ураган;

- смерч;

- град;

- метель;

- большие перепады температур (холод, жара)

Геофизические:

- землетрясения Геологические:

- оползни;

- сели;

- карстовые явления;

- обвалы

Морские

гидрологические:

- цунами;

- измерение уровня моря

Природные пожары:

- лесные;

- степные

Биологические Эпидемии

Эпизоотии

Эпифитотии

14

Глава 4. ОПАСНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА

К стихийным бедствиям, связанным с геологическими природными явлениями, относятся землетрясения, оползни, сели, снежные лавины.

4.1. Землетрясения

Ежегодно на земном шаре регистрируется более 100 000 землетрясений.

Большинство из них мы вообще не ощущаем, некоторые отзываются лишь дребезжанием посуды в шкафах и раскачиванием люстр, зато другие, к счастью гораздо более редкие, в мгновение ока превращают города в груды дымящихся обломков.

Землетрясение – подземные удары (толчки) и колебания поверхности земли, вызванные процессами высвобождения энергии внутри неё (главным образом тектоническими). По своим разрушительным последствиям землетрясения не имеют себе равных среди стихийных бедствий 17.

Рисунок - 4.1.1. Схема землетрясения

Землетрясение – одно из самых разрушительных видов стихийных бедствий. Оно занимает первое место по экономическому ущербу, а также по числу погибших и травмированных людей. В ХХ веке от землетрясений погибло около 2 миллионов человек.

Описывая землетрясения, пользуются некоторыми терминами, которые необходимо знать:

Гипоцентр – точка в центре очага землетрясения.

Эпицентр – проекция гипоцентра на поверхности Земли.

Основные характеристики землетрясения:

15

1. Глубина очага – расстояние от поверхности Земли до гипоцентра. У неглубоких землетрясений глубина очага составляет 5-40 км, при глубоких до 500 км.

Все землетрясения можно разделить на три группы в зависимости от глубины расположения гипоцентров:

- мелкофокусные или поверхностные (от 0 до 70 км);

Эти землетрясения наиболее часто встречающиеся. Обычно очаг такого землетрясения находится на глубине от 10 до 30 км в земной коре. На них приходится 51 % всех землетрясений.

- среднефокусные или промежуточные (от 70 до 300 км);

На среднефокусные землетрясения приходится 36% всех землетрясений.

- глубокофокусные (от 300 до 700 км).

На них приходится 13% от общего количества землетрясений.

Эти землетрясения наиболее удалены от поверхности, хотя воздействие их распространяется на большую площадь, и очень редки.

2. Интенсивность энергии на поверхности земли – степень ущерба от землетрясения в определенном месте. Определяется в баллах с помощью 12- балльной шкалы МSК-64 (разработана в 1964 году сейсмологами С.В.

Медведевым (СССР), В. Шпонхойером (ФРГ) и В. Карником (ЧССР), принята в СНГ и некоторых странах Европы.

Интенсивность землетрясения, измеряемая в баллах, не только сильно зависит от расстояния до очага; в зависимости от глубины центра и типа горных пород сила землетрясений с одинаковой магнитудой может различаться на 2-3 балла.

Таблица - 4.1.2.Международная сейсмическая шкала MSK Баллы Наименование

землетрясения Краткая характеристика последствий 1 Незаметное Отмечается только сейсмическими приборами 2 Очень слабое Ощущается отдельными людьми, находящимися в

состоянии полного покоя

3 Слабое Ощущается лишь небольшой частью населения 4 Умеренное Легкое колебание и дребезжание предметов, посуды,

оконных стекол, скрип дверей

5 Довольно сильное Общее сотрясение зданий, колебание мебели, трещины в оконных стеклах и штукатурке

6 Сильное Картины падают со стен, откалываются куски штукатурки, легкое повреждение зданий

7 Очень сильное Трещины в стенах каменных домов 8 Разрушительное

Трещины на крутых склонах и в сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повреждаются.

9 Опустошительное Сильное повреждение и разрушение каменных домов 10 Уничтожающее Крупные трещины в почве. Оползни, обвалы. Разрушение

каменных построек. Искривление рельсовых путей.

11 Катастрофа Широкие трещины в земле. Оползни, обвалы. Каменные дома совершенно разрушаются.

12 Сильная катастрофа Изменения в почве достигают огромных размеров.

Возникновение водопадов. Разрушение всех сооружений.

16

Для оценки интенсивности землетрясений в республике разработана шкала оценки интенсивности землетрясений MSK-64 (К) СН РК 2.03-28-2004.

Данная шкала предназначена для оценки интенсивности проявления землетрясений на обследуемых территориях в пределах от 3 до 10 баллов включительно.

Оценка интенсивности имевших место землетрясений осуществляется путем комплексного анализа:

- макросейсмических данных о состоянии зданий и сооружений после землетрясений;

- данных об остаточных деформациях в грунтах;

- данных о воздействии землетрясений на людей и предметы быта;

- инструментальных данных о колебаниях поверхности Земли и зданий.

В условиях неполноты информации (например, при отсутствии инструментальных данных) оценку имевших место землетрясений проводят по имеющимся источникам.

3. Магнитуда характеризует общую энергию землетрясения и представляет собой логарифм максимальной амплитуды смещения почвы в микронах, измеренной по сейсмограмме на расстоянии 100 км от эпицентра.

Магнитуда по шкале Рихтера изменяется от 0 до 9 (самое сильное землетрясение). Увеличение ее на 1 означает 10-кратное возрастание амплитуды колебаний в почве и увеличение энергии землетрясения в 30 раз.

Существуют различия в методах определения магнитуд близких, удаленных, мелкофокусных (неглубоких) и глубоких землетрясений.

Магнитуды, определенные по разным типам волн, отличаются по величине.

Землетрясения разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются следующим образом:

2 - самые слабые ощущаемые толчки;

4,5 - самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;

6 - умеренные разрушения;

8,5 - самые сильные из известных землетрясений.

Ученые считают, что землетрясения более сильные, чем с магнитудой 9 произойти на Земле не могут. Так как каждое землетрясение представляет собой толчок или серию толчков, которые возникают в результате смещения горных масс по разлому.

17

Рисунок - 4.1.2. Схема распространения сейсмических волн

Магнитуда характеризует землетрясение как цельное, глобальное событие и не является показателем интенсивности землетрясения, ощущаемой в конкретной точке на поверхности Земли.

Таблица - 4.1.3. Соотношение между шкалой Рихтера и MSK-64

Магнитуда по Рихтеру 4,0-4,9 5,0-5,9 6,0-6,9 7,0-7,9 8,0-8,9 Интенсивность по шкале

MSK-64

IV-V VI-VII VIII-IX IX-X XI-XII

Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород называется фокусом, очагом или гипоцентром, а точка на земной поверхности над очагом — эпицентром землетрясения.

Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.

Если бросить камень в воду (например, в пруд), можно наблюдать волны, расходящиеся от точки соприкосновения камня с поверхностью воды; но эти волны также распространяются и в толще воды, расходясь от той же точки.

Что-то похожее происходит и во время землетрясения. От очага или места разрыва земной коры расходятся волны упругих колебаний во всех направлениях внутри и по поверхности Земли.

18

Рисунок - 4.1.3. Перемещение блоков земной коры

Скорости сейсмических волн могут достигать 8 км/с.

Сейсмические волны делятся на волны сжатия и волны сдвига.

Как только напряжение превышает величину предела прочности на разрыв горных пород в данном месте (т.е. образуется разлом), возникают сейсмические волны трех основных типов:

Волна сжатия - растяжения, Р - волна. Эта волна представляет собой звуковую волну. Ее еще называют продольной волной.

Поперечная волна, или волна сдвига, или S - волна. Эта волна аналогична световой волне или поперечным колебаниям струны. Скорость распространения волн Р и S зависит от плотности и упругости горных пород, через которые они проходят.

Поверхностные волны, L-волны. В них заключается большая часть волновой энергии, они называются поверхностными, потому что они распространяются вблизи поверхности Земли.

Ученые оперируют двумя типами поверхностных волн:

1. Наиболее быстрая из двух - это волна сдвига, известная как волна Лява (Lq), названная так в честь физика, который разработал ее теоретическую концепцию, или как G-волна, названная в честь сейсмолога Гутенберга, который обнаружил и исследовал наличие этой волны на сейсмограммах.

Движение частицы поперечно направлению распространения волны и происходит только в горизонтальной плоскости, как показано на представленных здесь рисунках. В этой волне нет вертикальной составляющей.

19

Рисунок - 4.1.4. Типы поверхностных волн

2. Вторым типом поверхностной волны является волна Рэлея (Lr), названная так в честь физика, который разработал теоретическую концепцию этой волны. Эта волна прибывает вскоре после поверхностной волны сдвига, так как ее скорость составляет 0,92 от скорости волны сдвига. В волне Рэлея частица грунта совершает возвратное движение по эллиптической орбите в вертикальной плоскости вдоль направления распространения волн, как показано на рисунках.

Виды землетрясений в зависимости от причин возникновения представлены на схеме 4.1.1.

Схема - 4.1.1.Классификация землетрясений в зависимости от причин возникновения Землетрясения

Тектонически е

Вулканическ ие

Обвальные (карстовые)

Вызванные деятельность ю человека

Краевые тектониче ских плит

Внутри- плитовые

Горно- ударные

Оползне- вые

Заполне- ние водохран

илищ

Закачка воды в скважины

20

Тектонические землетрясения. Большая часть всех известных землетрясений относится к этому типу. Они связаны с процессами горообразования и движениями в разломах литосферных плит. Верхнюю 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.

Вулканические землетрясения. Одно из самых интересных и загадочных образований на планете - вулканы 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.

Рисунок - 4.1.5. Тектонические плиты

21

Техногенные – антропогенные землетрясения. Эти землетрясения связаны с воздействием человека на природу, таких как строительство и заполнение водохранилищ, эксплуатация нефтяных и газовых месторождений.

В истории известно много таких фактов, к примеру, при заполнении Нурекского водохранилища наблюдалась сейсмическая активность близко расположенных районов. В Газли в 1976 г. произошло сильное землетрясение до 10 баллов при эксплуатации газовых месторождении.

Обвальные землетрясения. Сейсмические колебания могут возникать при обвалах на склонах гор, провалах и просадках грунтов. Хотя они носят локальный характер, но могут привести и к большим неприятностям. Сами по себе обвалы, сходы лавин, обрушение кровли пустот в недрах могут подготавливаться и возникать под воздействием различных, достаточно естественных факторов.

Обычно это следствие недостаточного отвода воды, вызывающее размывание оснований различных построек, или проведение земляных работ с использованием вибраций, взрывов, в результате которых образуются пустоты, изменяется плотность окружающих пород и другое. Сотрясения земли могут быть вызваны обвалами и большими оползнями несвязанными с тектоническими землетрясениями. Обрушение в силу потери устойчивости горных склонов громадных масс породы, сход снежных лавин также сопровождаются сейсмическими колебаниями, которые обычно далеко не распространяются.

Таблица - 4.1.3. Поражающие факторы землетрясений

Первичные Вторичные

- смещение, коробление, вибрация почвогрунтов;

- коробление, уплотнение, проседание, трещины;

- разломы в скальных породах;

- выброс природных подземных газов.

- активизация вулканической деятельности;

- камнепады;

- обвалы, оползни;

- обрушение сооружений;

- обрыв линий электропередач,

газопроводных и канализационных сетей;

- взрывы, пожары;

- аварии на опасных объектах, транспорте.

Землетрясения занимают первое место среди потенциально опасных стихийных бедствий для Казахстана. Этой опасности подвержено около 6 миллионов жителей Казахстана и около 500 тысяч квадратных километров площади республики.

Указанные факты свидетельствуют о важном значений работ, проводимых в республике, связанных с изучением природы землетрясении и с разработкой методов предупреждения их разрушительных последствий, а также мероприятий по уменьшению ущерба от возможных сейсмических катастроф.

22

Таблица - 4.1.4. Информация по сейсмоопасным регионам Наименование

областей

Общая площадь территории

Численность населения

Сейсмическая активность землетрясений г. Алматы 325 км² 1 млн. 320,8 тыс. 8-9 баллов Алматинская

область

223,9 тыс. км² 1 млн. 620,7 тыс. 9-10 баллов Восточно-

Казахстанская область

283,3 тыс. км² 1 млн. 417,9 тыс. 8-9 баллов

Жамбылская область

144,3 тыс. км² 1 млн. 028 тыс. 7-8 баллов Южно-

Казахстанская область

117,3 тыс. км² 2 млн. 342 тыс. 7-8 баллов

О масштабах сейсмической опасности в Казахстане можно судить по карте сейсмического районирования, задача которой состоит в предсказании места возникновения и интенсивности будущих сильных землетрясений. В настоящее время действующей картой сейсмического районирования Казахстана является карта, включенная в Строительные нормы Республики Казахстан «Строительство в сейсмических районах» (СНиП РК 2.03-30-2006).

Согласно этой карте около 25 % территории республики отнесена к сейсмической опасной зоне, где возможны землетрясения с интенсивностью 6 и более баллов. Согласно данным нормам сейсмоопасные зоны располагаются в южных и юго-восточных районах Казахстана, центральная, западная и северная часть республики отнесены к асейсмичным зонам.

Таблица - 4.1.5.Крупные землетрясения на территории Казахстана Наименование

землетрясения Интенсивность в эпицентре

Жаланаш-Тюпское, 1978 8

Баканасское, 1979 7

Зайсанское, 1990 8

Байсорунское, 1990 8

Текелийское, 1993 7

Луговское, 2003 7

Сюмбинское, 2003 7

Чуйское, Алтай, 2003 8

Шалкарское, 2008 7

Текелийское, 2009 7

23

Однако анализ данных международных служб, выполненных в последние годы, позволил установить наличие очагов землетрясений в местах (в частности, в Центральном и Западном Казахстане), которые по карте сейсмического районирования считаются асейсмичными, причем магнитуда некоторых из них превышает 4,0 и более (интенсивность до 6 баллов).

Наглядным примером могут служить серия 5-6-балльных Жезказганских землетрясений в 1994, 1996 и 2001 гг. 2, 6-балльное Шалкарское 2009 г. 3 (в районе оз.Шалкар Западно-Казахстанской области) и т.д. Названные землетрясения свидетельствуют о высоком сейсмическом потенциале этих регионов. Вместе с тем, это указывает на существенные недостатки существующей карты сейсмического районирования, которая, как мы видим, не дает полного представления обо всех районах территории Казахстана, где можно ожидать возникновения сильных землетрясений.

Особо следует отметить о районах интенсивных разработок углеводородного сырья на западе Казахстана которые могут спровоцировать возникновение сильных техногенных землетрясений. Примером тому может послужить 4-х балльное землетрясение, произошедшее 21 февраля 2011 г. в районе Тенгизских месторождений 4.

Таким образом, основная часть территории Казахстана (за исключением территории Северного Казахстана) подвержена воздействию сильных землетрясений.

Литература: осн.2 (6-87), 4 (23-89), 6 (45-67); доп. 3 (16-29), 11 (56-72).

Вопросы и задания для самоконтроля:

1. Что представляет собой землетрясение и что такое очаг землетрясения?

2. Какие существуют основные параметры землетрясения и каков механизм возникновения землетрясения?

3. Назовите основные виды землетрясений?

4. Подверженность Республики Казахстан землетрясениям?

5. Назовите основные поражающие факторы землетрясения?

6. Назовите виды землетрясений?

4.2. Оползни

Оползневые процессы относятся к одним из распространенных явлений в горных районах Казахстана.

Оползни возникают тогда, когда природные процессы или люди нарушают устойчивость склона. Сила связанности грунтов и горных пород оказывается в какой-то момент меньше, чем сила тяжести, вся масса приходит в движение. На возникновение оползней оказывают влияние многие факторы, особенно дождевые осадки, землетрясения, повышение уровня воды в реке.