И безопасность человека

ДИНАМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

Главными факторами, формирующими рельеф земной поверхности, есть внешние (экзогенный) и внутренние (эндогенный) процессы, действую­щие в тесном взаимодействии. Среди этих процессов есть немало опасных и даже катастрофических.

К экзогенным процессам, которые в основном обусловлены клима­тическими условиями, принадлежат выветривание, гравитация, работа льда, ветра, поверхностных и подземных вод.

Процессы выветривания происходят очень медленно и с точки зрения их динамичности не являются опасными. Однако в определенных естественных условиях их разрушительная сила приобретает значитель­ную скорость, особенно в районах с большим контрастом суточных температур.

К гравитационным процессам принадлежат: сдвиги, осыпи, обвалы, сели, лавины.

Сдвиги — это катастрофические нарушения равновесия в залегании горных пород на склонах. Сдвиги зависят от многих причин: геологи­ческого строения (наличия слоев глин, по которым происходит сколь­жение), гидрогеологических условий (увлажнение пород, лежащих выше водоупорного слоя), нарушения равновесия склона под действием эрозии или через неосмотрительное вмешательство человека (подрезание склона дорогой и тому подобное). Сдвиги — опасное явление, существенно влияющее на строительство дамб, мостов, дорог, трубопроводов. Для предотвращения их возникновения нужно в первую очередь прекратить доступ воды в слои пород, которые лежат над водоупорными глинами. Для этого закладывают водозаборные колодцы, дренажные галереи, напорные канавы, штольни, которые защищают от смачивания глини­стого слоя пород, строят подпорные стенки и тому подобное.

Осыпи и обвалы преимущественно развиваются на крутых лысых склонах, образованных мягкими или стойкими породами и соответствен­но представленных песчаными конусами осыпания или хаосом глыб у под­ножия склонов. Особенно опасные осыпи и обвалы в сейсмических областях и там, где часто бывают ливни.

Селевые явления — это грязево-каменные потоки, кратковремен­ный паводок, что образовывается на крутых склонах и в долинах горных речек после значительных ливней. Селевые явления вызываются вырубкой лесов, выпасанием скота и тому подобное. Особенно часто они происходят в горах Крыма, Карпат, где причиняют большой вред — разрушают здания, уничтожают леса, посевы, сады. Сели выносят значительное количество обломочного материала, оставляя его на равнинах. Для борьбы с этими катастрофическими процессами исполь­зуют отводные дамбы и каналы, подпорные стенки. Значительный эффект дает посадка леса на поверхности склонов, чтобы предотвратить их разрушение и образование обломков пород. В последнее временем селеопасные долины, перегораживают дамбами, выше которых создают­ся водохранилища — селеуловители, что будут поглощать селевой материал и будут регулировать отток.

Лавины — разрушительный процесс в горных странах, связанный с падением или сползанием массы снега с крутых склонов гор. Это — ката­строфическое явление, подобное обвалу. Путь лавины обозначается выбоинами, поваленными деревьями. Снег вместе с обломками горных пород, которые скатываются с гор, останавливается только в нижней части склона или в долине. После его таяния остаются огромные нагро­мождения обломков. Особого вреда лавины наносят дорогам в горах и поселениям в долинах. С лавинами очень тяжело бороться, но их можно предусмотреть. Существует даже лавинопредупреждающая служба в горах. Там, где возникает угроза лавины, устраивают ее преждевремен­ный безопасный спуск. Для защиты от лавин строят каменные стенки, навесы, галереи, тоннели. В тело железобетонных стенок вмонтированы специальные датчики, которые помогают противолавинной службе изучать это грозное явление.

Процессы, связанные с работой льда (зона тайги, тундры) происходят преимущественно высоко в горах и не влияют на хозяйственную деятель­ность. Ветровые процессы характеризуются тем, что сыпучие пески заносят дороги, засыпают плодородные земли, здания.

Образование оврагов (овражная эрозия): Инженерные мероприятия борьбы с оврагами такие: обваловывание, срезание крутых склонов оврагов, создание каналов оттока, противоэрозионных лотков и бетониро­ванных водозаборных колодцев, строительство дамб на дне оврага. Агролесомелиоративные мероприятия предусматривают севооборот, пахоту поперек склона, закладывание широких борозд, оставление соломы и стерни, насаждения вдоль оврагов деревьев и кустарников.

В оврагах можно создавать пруды для рыборазведения и водоснабже­ния. В отдельных случаях дамба пруда служит мостом через овраг.

Абразия — это процесс механического разрушения волнами и тече­ниями берегов.

Заболачивание, заиливание — это нагромождение илистых и песча­ных частиц на дне водоема.

Карстовые процессы связаны с действием подземных и поверхностных вод на породы, которые легко растворяются (известняк, доломит, гипс, каменная соль). Карст влияет на инженерную деятельность человека через подземные полости. В районах его распространения опасно строить дамбы, водохранилища, каналы, дороги, города. Инженерно-геологическая оценка закарстованных участков является одной из наиболее сложных проблем. Известны случаи, когда после сооружения водохранилища оно оставалось незаполненным вследствие фильтрации воды в карстовые полости. Случа­лись провалы зданий, железнодорожного полотна, мостовых сооружений.

Эндогенные процессы обусловлены действием внутренних сил Земли и являются причиной образования рельефа, на формирование которых влияют в то же время и экзогенные явления.

Различают тектонические, и магматические процессы.

Тектонические колеблющиеся движения. Нынче доказано: земная кора постоянно активная в любой точке, и мы не замечаем этого через медленные изменения и их малый масштаб. Скорость вертикальных движений меняется в Европе от +9,4 к -3,7 мм на год, в Японии — от +53,0 к -19,0 мм на год. Мексиканский залив ежегодно опускается более чем на 10 мм, Аляска за это время поднимается почти на 40 мм.

Считается, что для современных гидротехнических сооружений и любых долговременных зданий опасными уже являются колеблющиеся движения, скорость которых меняется на 1—2 мм в год. Такие опасные движения разрушают трубопроводы, дамбы, мосты, здания. Современное проектирование и эксплуатация инженерных сооружений, освоения новых территорий невозможны без учета процессов, связанных с современными движениями земной коры. Современные движения, кроме медленного действия, проявляются внезапно в виде землетрясений. Во время землетрясений смещение поверхности Земли по вертикали может достичь десятков сантиметров, нескольких метров и даже сотен метров, образовывая уступы, трещины, гребни, обвалы.

Землетрясение — это колебание земной коры, центр которого находится на определенной глубине Земли. Землетрясения случаются в тех местах, где есть горные массивы, впадины, плиты, которые двигаются по разрывам, а разрывы бывают, как правило, в местах стыка структур. По этим стыкам или разрывам и накапливаются тектонические напряжения. Когда такое напряжение превышает силы сцепления горных пород, массив резко смещается по разрыву, а после того мгновенно освобождается накопленная потенциальная энергия. Сейсмические волны распространяются во все стороны, вызывая землетрясение.

Участок поверхности разрыва, по которому произошло сейсмическое смещение горных пород, называется очагом землетрясения. Энергия каждого очага оценивается по шкале Рихтера и имеет градации от 1 до 8,75 магнитуд. Интенсивность толчка определяется по 12-бальной шкале. Чем ближе очаг землетрясения к поверхности, тем большая интенсив­ность сотрясения.

Землетрясения возникают там, где в земной коре случается разрыв или ослабление наслоения горных пород. Это место и называют глубинным центром землетрясения, или его гипоцентром. Над гипоцентром содер­жится так называемый эпицентр землетрясения. От центра землетря­сения волны распространяются во все стороны. Эти волны называются сейсмическими. В плотных породах скорость распространения сейсми­ческих волн большая, в непрочных — меньшая. Так, в кристаллических породах сейсмические волны разбегаются со скоростью 4500—6500, в непрочных — 1800—2400 метров за секунду. Районы, где проявляются землетрясения, называются сейсмическими.

Сотрясения земной коры возникают по многим причинам. Главным образом — от внутренней энергии Земли, разрыва перемещения слоев земной коры, взрывов вулканов, горных обвалов, завалов полостей и тому подобное. Поэтому землетрясения делят на тектонические, вулканические и денудационные (от сдвигов, обвалов горных пород).

К группе тектонических относятся наиболее численные и наиболее сильные землетрясения на Земле, которые фиксируются. Различная глубина очагов позволяет выделять среди тектонических землетрясений так называемые нормальные землетрясения, при которых толчок происходит на глубине, не превышающей 60 км, промежуточные землетрясения с глуби­нами очагов от 60 до 300 км, и наконец, глубокофокусные с глубиной очага от 300 до 700 км. Наблюдения последних 20 лет показывают, что наибольшее количество сильных толчков возникает на малых глубинах внутри земной коры, толщина которой, по-видимому, меняется от 20 до 60 км.

Таким образом, связь большинства землетрясений с разломами, вероятно, ни у кого не вызывает сомнений. Эти землетрясения возникают немалых глубинах, в жесткой земной коре и объясняются раскалыванием коры, образованием в ней разломов.

Сложнее обстоит дело с более редкими землетрясениями, происхо­дящими на больших глубинах. Их очаги расположены под земной корой в области пока еще плохо изученной. Но, наверное, эти землетрясения, включая даже глубокофокусные, связаны с образованием разрывов, сколов в подкоровом веществе планеты.

Вулканические землетрясения возникают вблизи действующих вулканов и связаны с движением магмы и газов по каналу вулкана. Обла­сти распространения вулканов во многих местах земного шара совпадают с сейсмическими областями. Поэтому точно отнести землетрясения к тектонической или вулканической категории иногда бывает затрудни­тельно. Можно говорить о вулканической природе только для тех землетрясений, которые происходят вблизи вулкана в момент усиления его активности.

Отличительными чертами вулканических землетрясений являются то, что они обязательно связаны с вулканами и что энергия их толчков и площадь распространения невелики. Бывает, что ни лавы, ни большого количества паров не было отмечено. Понятно, что землетрясение было связано с движением новой порции магмы по каналу вулкана, причем до поверхности магма не дошла и остановилась где-то на небольшой глубине внутри вулкана.

Денудационные землетрясения возникают при подземных обвалах значительных участков кровли пещер. Эти землетрясения происходят в местностях, богатых известняками, гипсами и другими горными порода­ми, которые легко растворяются подземными водами. Как известно, в таких породах могут возникать крупные пещеры. При значительном разрастании пещер их потолок не выдерживает и обваливается. Чем больше объем обвалившейся породы и высота обвала, тем сильнее будет землетрясение. Таким образом, очаги этих землетрясений всегда распола­гаются на малой глубине и, как правило, бывают связанны с определен­ными пещерами. Сила ударов небольшая, а само землетрясение охваты­вает ничтожную площадь, обычно не превышающую нескольких десятков квадратных километров. Одно из наиболее сильных обвальных земле­трясений произошло в 1915 году в Волчанском районе Харьковской области. Правда, существует еще одно мнение, что вулканическое и текто­ническое землетрясения четко различить невозможно. Разница только в маленьких масштабах явлений и площади, которую они охватывают.

Нельзя забывать о целом ряде процессов, сопровождающих некото­рые землетрясения. Магнитные бури, грозы, странные вспышки в атмо­сфере в момент подземных ударов, возможно, связаны с теми глубинными процессами, которые вызывают землетрясения. Энергия этих глубинных процессов фантастически велика. Толчки подкоровых землетрясений проникают сквозь внешнюю оболочку планеты толщиной в 600—700 км и производят опустошения на земной поверхности. Эта энергия в состоянии поднимать огромные массы расплавленной магмы на многие десятки километров вверх.

Современная физика знает только один источник энергии, потен­циальные возможности которого безграничны. Этим источником явля­ется ядерная энергия. Энергия процессов, происходящих под земной корой, может быть лишь частью общих изменений вещества для всей Вселенной. Этими общими процессами являются ядерные образования. Ядерные реакции, наверное, идут и в глубинах Земли.

Землетрясения должны помочь нам понять сущность процессов, про­ходящих в глубинах Земли. Для этого необходимо изучать землетрясения не сами по себе, а вместе со всеми процессами, сопровождающими их. Разгадав сущность процессов, идущих на глубине, мы научимся их пред­сказывать. Сейсмические волны, вестники землетрясений, без устали снуют по нашей планете. Они проникают сквозь ее внутренние области, принося с собой по крупице тайны земных недр.

Доказано, что землетрясения преимущественно возникают в районах молодых горных систем, которые опоясывают Землю огромными цепями.

Землетрясения бывают обычные, переходные, опустошительные, и катастрофические. От катастрофических землетрясений разрушаются города, села, образовываются щели в земной коре. Мощные земле­трясения происходят на большой площади.

В последнее десятилетие сейсмическая служба зарегистрировала 42 тысячи больших землетрясений во всем мире, а количество толчков измеряется миллионами. Приборы зафиксировали, что в среднем ежегодно на планете происходит 300 тысяч землетрясений. Ежегодно такие страны, как Япония, Китай, Чили, Греция, Перу, Турция, Иран страдают от землетрясений.

Нынче во всем мире насчитывается около 400 тысяч сейсмических станций, оснащенные высокочувствительными приборами. Прогнози­рование землетрясений — задача сейсмологов планеты. Ученые приблизи­лись к решению проблемы предупреждения этого стихийного бедствия, используя все, что можно: и поведение животных, и изменение магнитного поля накануне землетрясения, и колебание содержимого газа радона в минеральной воде.

Землетрясение не возникает внезапно. На самом деле рождение землетрясения в любой части планеты идет постепенно и долго. Исполин­ские подземные силы, исподволь нарастая, смещают подземные пласты Земли. На поверхности это не заметно, хотя очаг будущего землетрясения уже начинает выделять определенные излучения, которые и влияют на геофизические поля в окружающей среде. Их природа не изучена. Однако известно, что вследствие этого процесса происходит ионизация воздуха, появляется свечение в небе, возникают грозовые разряды. Отсюда и аномалии в поведении животных, тревожные ощущения в людей, острая реакция на изменения в атмосфере. Поэтому ученые и пытаются отыскать следы подземных бурь в зеркале неба. Ведь земля, воздух и вода — единый мир, в котором мы живем.

Ужасным видом землетрясения является цунами. От чего происходит цунами? Это вопрос пока что мало выучено. Ученые думают, что такие волны рождаются от землетрусного толчка, очаг которого спрятан под водой. Землетрясение поднимает морское дно и действует, как испо­линский поршень. Вода возмущается и двигается с безумной скоростью в виде гигантских волн.

Как бороться с цунами? Укрощать эту страшную силу люди еще не научились. А вот прогнозировать цунами в какой-то мере можно. Определенны районы океанов, где возможны волны катастрофического характера. Зная скорость движения цунами, можно вычислить, когда гибельные волны докатятся к берегу.

Магматический вулканизм возникает вследствие перемещения магмы, нарушения равновесия между энергией магмы и сопротивлением каменной оболочки Земли. Современный магматический вулканизм отражается на жизни и хозяйственной деятельности человека, изверже­ния вулканов приводят к человеческим жертвам, разрушаются города и поселки. За активностью вулканы разделяю на три группы: действую­щие, об извержении которых за последние два тысячелетия есть докумен­тальные сведения; те, что, возможно, действовали в историческое время; угасшие — не действующие тысячелетиями. Но и угасшие вулканы могут стать действующими.

Грязевой вулканизм — естественное геологическое явление, связан­ное с глубинными процессами, которые называют псевдовулканическими, поскольку они в генетическом отношении ничего общего с магма­тическими вулканами не имеют. Фактором этого процесса являются колеблющиеся и тектонические движения, которые приводят к образова­нию складок в областях тектонических впадин, где перемешиваются нефть, газ и вода. Для грязевулканических процессов необходимо также появление в пластах горных пород аномально высокого давления, пластического характера и наличие тектонических разрывов, по которым жидкость проникает на поверхность. Вот почему грязевые вулканы случаются в участках молодой альпийской складчатости, к которым в основном принадлежат нафтогазоносные провинции.

Грязевые вулканы — это конусообразные или приплюснутые горбы с лейкоподобным отверстием на вершине. По форме напоминают настоящий конус вулкана. Наибольшие из них достигают высоты 400 м, при диаметре основы до 4 км. Вершину грязевого вулкана увенчивает кратер, который иногда превышает в диаметре 500 м. Он соединяет канал жерла с очагом вулкана. Грязевые вулканы иногда выносят камни, воду, газ с глубины 10—12 км, поэтому их еще называют «визитными картами Земли». Температура грязи во время извержения составляет более 100 "С, газ при этом, как правило, вспыхивает и горит в виде факела. Однако такая деятельность недр очень редко вызывает жертвы и разрушения. Грязевых вулканов на Земле есть около 345.

Грязевые вулканы ограничены в своем распространении определен­ными районами, но иногда возникают в новых местах, например недавно в Ивано-Франковской области образовалось два грязевые вулкана, до сих пор здесь неизвестные.

Дата добавления: 2014-12-29