Введение

Внезапное движение земной коры. Землетрясение, также называемое толчком, тремором или сейсмическим событием, — это колебания земной поверхности, вызванные внезапным высвобождением энергии в литосфере, порождающим сейсмические волны. Интенсивность землетрясений может варьироваться от едва ощутимых до настолько сильных, что они способны поднимать предметы и людей в воздух, разрушать критически важную инфраструктуру и приводить к опустошению целых городов. Сейсмическая активность района характеризуется частотой, типом и магнитудой землетрясений, происходящих в течение определенного периода времени. Сейсмичность конкретного местоположения на Земле определяется средней скоростью высвобождения сейсмической энергии в единице объема. В широком смысле, термин «землетрясение» используется для описания любого сейсмического события, генерирующего сейсмические волны. Землетрясения могут возникать естественным образом или быть вызваны деятельностью человека, такой как горнодобывающая промышленность, гидроразрыв пласта и ядерные испытания. Начальная точка разрыва называется гипоцентром или фокусом, а точка на земной поверхности непосредственно над ним — эпицентром. Землетрясения в основном вызываются геологическими разломами, но также могут быть связаны с вулканической активностью, оползнями и другими сейсмическими явлениями. Частота, тип и магнитуда землетрясений в определенной области определяют ее сейсмическую активность, отражая среднюю скорость высвобождения сейсмической энергии. К значительным историческим землетрясениям относятся землетрясение в Шанси (Китай) в 1556 году, унесшее жизни более 830 000 человек, и землетрясение в Вальдивии (Чили) в 1960 году — самое мощное зарегистрированное землетрясение магнитудой 9,5. Землетрясения приводят к различным последствиям, таким как сотрясения почвы и разжижение грунта, что вызывает значительные разрушения и гибель людей. Если эпицентр сильного землетрясения находится в море, морское дно может сместиться настолько, что вызовет цунами. Землетрясения могут спровоцировать оползни. На возникновение землетрясений влияют тектонические движения вдоль разломов, включая нормальные, обратные (надвиговые) и сдвиговые разломы, при этом высвобождение энергии и динамика разрыва регулируются теорией упругого отскока. Управление рисками землетрясений включает в себя прогнозирование, оценку вероятности и подготовку, в том числе сейсмоусиление и сейсмостойкое проектирование для создания конструкций, способных выдерживать колебания. Культурное влияние землетрясений проявляется в мифах, религиозных верованиях и современных средствах массовой информации, отражая их глубокое воздействие на человеческое общество. Подобные сейсмические явления, известные как марсотрясения и лунотрясения, наблюдались на других небесных телах, что указывает на универсальность подобных событий за пределами Земли.

Терминология

Землетрясение — это колебания поверхности Земли, вызванные внезапным высвобождением энергии в литосфере, которое порождает сейсмические волны. Землетрясения также могут называться толчками или подземными колебаниями. Термин "тремор" также используется для обозначения неземлетрясения сейсмического гула. В самом широком смысле, землетрясение — это любое сейсмическое событие, будь то природное или вызванное деятельностью человека, которое генерирует сейсмические волны. Землетрясения вызываются в основном разрывами вдоль геологических разломов, но также и другими явлениями, такими как вулканическая активность, оползни, взрывы в шахтах, гидроразрыв пласта и ядерные испытания. Точка первоначального разрыва при землетрясении называется гипоцентром или очагом. Эпицентр — это точка на поверхности Земли, находящаяся непосредственно над гипоцентром. Сейсмическая активность территории характеризуется частотой, типом и магнитудой землетрясений, происходящих за определенный период времени. Сейсмичность конкретного местоположения на Земле определяется как средняя скорость высвобождения сейсмической энергии в единице объема.

Основные примеры

Одним из самых разрушительных землетрясений в истории было землетрясение в Шэньси 1556 года, произошедшее 23 января 1556 года в провинции Шэньси, Китай. Погибло более 830 000 человек. Большинство домов в этом районе представляли собой яодуны – жилища, выдолбленные в склонах лёссовых холмов, и многие жертвы погибли при обрушении этих строений. Землетрясение в Таншане 1976 года, унесшее жизни от 240 000 до 655 000 человек, стало самым смертоносным в XX веке. Чилийское землетрясение 1960 года является самым сильным землетрясением, зарегистрированным сейсмографами, его магнитуда достигла 9,5 баллов 22 мая 1960 года. Десять крупнейших зарегистрированных землетрясений были мега-толчковыми землетрясениями; однако из них только землетрясение в Индийском океане 2004 года одновременно входит в число самых смертоносных в истории. Землетрясения, приведшие к наибольшим человеческим жертвам, были смертельными не только из-за своей мощности, но и из-за близости к густонаселенным районам или океану, где землетрясения часто вызывают цунами, способные разрушать населенные пункты на расстоянии тысяч километров. Наибольшему риску больших потерь жизни подвержены регионы, где землетрясения относительно редки, но обладают высокой силой, а также бедные регионы, где сейсмические строительные нормы либо слабые, либо не соблюдаются, либо отсутствуют вовсе.

Возникновение

Тектонические землетрясения происходят в любой точке земного шара, где накоплена достаточная энергия упругого деформирования для инициирования распространения трещин вдоль плоскости разлома. Склоны разлома перемещаются относительно друг друга плавно и бессайсмически только в том случае, если на поверхности разлома отсутствуют неровности или шероховатости, увеличивающие сопротивление трению. Большинство поверхностей разломов имеют такие шероховатости, что приводит к явлению «заклинивание-скольжение». После блокировки разлома, продолжающееся относительное движение между плитами приводит к увеличению напряжения и, следовательно, накоплению энергии деформации в объеме вокруг поверхности разлома. Это продолжается до тех пор, пока напряжение не достигнет величины, достаточной для преодоления шероховатости, внезапно позволяя скольжению по заблокированному участку разлома и высвобождая накопленную энергию. Эта энергия высвобождается в виде комбинации излученных упругих сейсмических волн, трения, нагревающего поверхность разлома, и разрушения горных пород, что и вызывает землетрясение. Этот процесс постепенного накопления деформации и напряжения, прерываемый периодическими внезапными разрывами, известен как теория упругого отскока. По оценкам, только 10% или менее от общей энергии землетрясения излучается в виде сейсмической энергии. Большая часть энергии землетрясения расходуется на поддержание роста трещины при землетрясении или преобразуется в тепло, выделяемое трением. Таким образом, землетрясения уменьшают доступную упругую потенциальную энергию Земли и повышают ее температуру, хотя эти изменения незначительны по сравнению с теплопроводностью и конвекцией тепла из недр Земли.

Типы неисправностей

Существует три основных типа разломов, все из которых могут вызывать межплитные землетрясения: нормальные, обратные (с надвигом) и сдвиговые. Нормальные и обратные разломы являются примерами разломов по наклону, при которых смещение вдоль разлома происходит в направлении наклона и движение по ним включает вертикальную составляющую. Многие землетрясения вызываются движением по разломам, имеющим компоненты как разлома по наклону, так и сдвигового разлома; это известно как косоугольное проскальзывание. Только верхняя, хрупкая часть земной коры и охлажденные плиты тектонических плит, погружающиеся в горячую мантию, способны накапливать упругую энергию и высвобождать ее в виде разрывных смещений. Горные породы, нагретые выше определенной температуры, текут под воздействием напряжения; они не разрываются при землетрясениях. Максимальные наблюдаемые длины разрывов и отображенных на картах разломов (которые могут обрываться одним разрывом) составляют приблизительно. Примеры включают землетрясения на Аляске (1957), в Чили (1960) и на Суматре (2004), все произошедшие в зонах субдукции. Самые длинные разрывы при землетрясениях на сдвиговых разломах, таких как разлом Сан-Андреас (1857, 1906), разлом Северной Анатолии в Турции (1939) и разлом Денели на Аляске (2002), составляют примерно половину или треть длины разрывов вдоль зон субдукции, а разрывы вдоль нормальных разломов еще короче.

Нормальные дефекты

Нормальные разломы возникают преимущественно в областях, где происходит растяжение земной коры, например, на дивергентных границах. Землетрясения, связанные с нормальными разломами, как правило, не превышают магнитуду 7. Максимальные магнитуды вдоль многих нормальных разломов еще более ограничены, поскольку многие из них расположены вдоль срединно-океанических хребтов, как, например, в Исландии, где толщина хрупкого слоя составляет всего около .

Обратные ошибки

Обратные разломы формируются в областях, где происходит сжатие земной коры, например, на границах схождения литосферных плит. Обратные разломы, особенно вдоль зон схождения, связаны с самыми сильными землетрясениями (известными как мегаземлетрясения), включая почти все землетрясения магнитудой 8 и выше. Мегаземлетрясения ответственны примерно за 90% всей сейсмической энергии, высвобождаемой в мире.

Пробелы при скольжении

Ударные разломы – это крутые структуры, вдоль которых две стороны разлома смещаются горизонтально относительно друг друга; трансформные границы являются особым типом ударного разлома. Ударные разломы, особенно континентальные трансформы, могут вызывать сильные землетрясения магнитудой до 8. Ударные разломы, как правило, ориентированы почти вертикально, что приводит к приблизительной ширине внутри хрупкой коры. Таким образом, землетрясения магнитудой значительно больше 8 невозможны. Кроме того, существует иерархия уровней напряжений для трех типов разломов: разломы надвигов формируются под воздействием самых высоких, ударные – средних, а нормальные – самых низких напряжений. Это легко понять, рассматривая направление максимального главного напряжения, то есть направление силы, которая "сжимает" горную породу во время разлома. В случае нормальных разломов горная масса смещается вниз в вертикальном направлении, следовательно, сила сжатия (максимальное главное напряжение) равна весу самой горной массы. В случае надвига, горная масса "уходит" в направлении минимального главного напряжения, то есть вверх, поднимая горную породу, и, таким образом, перегрузка равна минимальному главному напряжению. Ударное разломообразование занимает промежуточное положение между двумя другими описанными типами. Эта разница в напряженном режиме в трех разломных средах может способствовать различиям в падении напряжения во время разлома, что, в свою очередь, влияет на различия в излучаемой энергии, независимо от размеров разлома.

Выделяемая энергия

На каждую единицу увеличения величины происходит примерно тридцатикратное увеличение высвобождаемой энергии. Например, землетрясение магнитудой 6,0 высвобождает примерно в 32 раза больше энергии, чем землетрясение магнитудой 5,0, а землетрясение магнитудой 7,0 высвобождает в 1000 раз больше энергии, чем землетрясение магнитудой 5,0. Землетрясение магнитудой 8,6 высвобождает столько же энергии, сколько 10 000 атомных бомб, использованных во Второй мировой войне. Это связано с тем, что энергия, высвобождаемая при землетрясении, и, следовательно, его величина, пропорциональны площади разрыва на разломе и падению напряжения. Поэтому, чем больше длина и ширина разломной зоны, тем больше результирующая магнитуда. Однако, наиболее важным параметром, контролирующим максимальную магнитуду землетрясения на разломе, является не максимальная доступная длина, а доступная ширина, поскольку последняя может изменяться в 20 раз. Вдоль зон сходящихся плит угол наклона плоскости разрыва очень мал, обычно около 10 градусов. Таким образом, ширина плоскости в пределах верхней хрупкой коры Земли может достигать (как, например, в Японии в 2011 году или на Аляске в 1964 году), что позволяет происходить самым мощным землетрясениям.

Сосредоточься

Большинство тектонических землетрясений возникают в Огненном кольце на глубине не более десятков километров. Землетрясения, происходящие на глубине менее 70 километров, классифицируются как "мелкофокусные", а землетрясения с фокальной глубиной от 70 до 700 километров обычно называются "среднефокусными" или "глубокофокусными". В зонах субдукции, где более старая и холодная океаническая кора опускается под другую тектоническую плиту, могут возникать глубокофокусные землетрясения на гораздо большей глубине (от 70 до 700 километров). Эти сейсмически активные зоны субдукции известны как зоны Вадати–Бениоффа. Землетрясения с глубоким фокусом происходят на глубине, где субдуцированная литосфера не должна быть хрупкой из-за высокой температуры и давления. Возможным механизмом генерации глубокофокусных землетрясений является разлом, вызванный фазовым переходом оливина в структуру шпинели.

Вулканическая активность

Землетрясения часто происходят в вулканических регионах и вызываются там как тектоническими разломами, так и движением магмы в вулканах. Такие землетрясения могут служить ранним предупреждением о вулканических извержениях, как это было во время извержения горы Сент-Хеленс в 1980 году. Рои землетрясений могут указывать на местоположение движущейся магмы внутри вулканов. Эти рои могут быть зарегистрированы сейсмометрами и наклономерами (приборы, измеряющие уклон земной поверхности) и использоваться в качестве датчиков для прогнозирования неминуемых или предстоящих извержений.

Динамика разрыва

Тектоническое землетрясение начинается с области начального сдвига на поверхности разлома, формирующей гипоцентр. Как только разрыв инициирован, он начинает распространяться от гипоцентра, расширяясь вдоль поверхности разлома. Боковое распространение продолжается до тех пор, пока разрыв не достигнет препятствия, например, конца сегмента разлома, или участка разлома, где недостаточно напряжения для поддержания дальнейшего разрыва. Для более сильных землетрясений глубина разрыва ограничена снизу зоной хрупко-пластичного перехода, а сверху – поверхностью земли. Механизмы этого процесса изучены недостаточно, поскольку трудно воспроизвести такие быстрые движения в лабораторных условиях или зарегистрировать сейсмические волны вблизи зоны зарождения разрыва из-за интенсивных колебаний грунта. Известно, что разрывы при сверхскоростных землетрясениях распространяются со скоростью, превышающей скорость волны S. На данный момент все они наблюдались при крупных разломах сдвига. Необычно широкая полоса разрушений, вызванная землетрясением 2001 года в Куньлуне, объясняется эффектом ударной волны, возникающей при таких землетрясениях.

Медленные землетрясения

Медленные разрывы землетрясений распространяются с необычно низкой скоростью. Особенно опасной формой медленного землетрясения является цунами-землетрясение, наблюдаемое в тех случаях, когда относительно слабая ощущаемая интенсивность, вызванная медленной скоростью распространения некоторых сильных землетрясений, не предупреждает население близлежащего побережья, как это произошло во время землетрясения Санрику 1896 года.

Косейсмическое перенапряжение и эффект давления пор

Во время землетрясения на плоскости разлома могут развиваться высокие температуры, повышая поровое давление и, как следствие, вызывая испарение подземных вод, уже содержащихся в породе. В косейсмическую фазу такое увеличение может существенно влиять на развитие и скорость смещения, а в постсейсмическую фазу – контролировать последовательность афтершоков, поскольку после основного события повышение порового давления медленно распространяется по окружающей сети трещин. Большинство землетрясений состоят из небольших толчков, которые причиняют мало или совсем не причиняют ущерба, однако существует теория о том, что землетрясения могут повторяться по регулярному сценарию. Клустеризация землетрясений наблюдалась, например, в Паркфилде, Калифорния, где вокруг паркфилдского землетрясения проводится долгосрочное исследование.

Последующие толчки

Подземные толчки — это землетрясения, которые происходят после более сильного предшествующего землетрясения, называемого главным толчком. Быстрые изменения напряжений между горными породами и напряжения, возникшие в результате первоначального землетрясения, являются основными причинами этих подземных толчков, а также процессы, происходящие в земной коре вокруг зоны разрыва, когда она приспосабливается к последствиям главного толчка. В августе 2012 года серия землетрясений потрясла Имперскую долину в Южной Калифорнии, продемонстрировав самую высокую зарегистрированную сейсмическую активность в этом районе с 1970-х годов. Иногда серия землетрясений развивается в так называемый «землетрясение шторм», когда землетрясения происходят группами, поражая разломы, и каждое последующее землетрясение вызывается колебаниями или перераспределением напряжений от предыдущих. Подобно афтершокам, но происходящие на соседних сегментах разлома, эти штормы могут продолжаться годами, при этом некоторые из последующих землетрясений оказываются столь же разрушительными, как и первые. Подобная картина наблюдалась в последовательности примерно дюжины землетрясений, произошедших на Северо-Анатолийском разломе в Турции в XX веке, и предполагается для более древних аномальных скоплений крупных землетрясений на Ближнем Востоке.

Частота

По оценкам, ежегодно происходит около 500 000 землетрясений, которые можно обнаружить с помощью современных приборов. Около 100 000 из них ощущаются. Небольшие землетрясения происходят очень часто по всему миру в таких местах, как Калифорния и Аляска в США, а также в Сальвадоре, Мексике, Гватемале, Чили, Перу, Индонезии, Филиппинах, Иране, Пакистане, на Азорских островах в Португалии, в Турции, Новой Зеландии, Греции, Италии, Индии, Непале и Японии. Более крупные землетрясения происходят реже, и эта связь носит экспоненциальный характер; например, землетрясений с магнитудой более 4 происходит примерно в десять раз больше, чем землетрясений с магнитудой более 5. В Соединенном Королевстве (с низкой сейсмичностью), например, было подсчитано, что средняя повторяемость составляет: землетрясение магнитудой 3,7–4,6 – раз в год, землетрясение магнитудой 4,7–5,5 – раз в 10 лет и землетрясение магнитудой 5,6 или более – раз в 100 лет. Это пример закона Гутенберга–Рихтера. Количество сейсмостанций увеличилось с примерно 350 в 1931 году до многих тысяч в настоящее время. В результате, о землетрясениях сообщается гораздо чаще, чем в прошлом, но это связано с существенным улучшением приборов, а не с увеличением числа землетрясений. Геологическая служба Соединенных Штатов (USGS) оценивает, что с 1900 года в среднем ежегодно происходило 18 крупных землетрясений (магнитуда 7,0–7,9) и одно мощное землетрясение (магнитуда 8,0 или более), и эта средняя величина оставалась относительно стабильной. В последние годы число крупных землетрясений в год несколько уменьшилось, хотя это, вероятно, статистическое колебание, а не систематическая тенденция. Более подробная статистика о размере и частоте землетрясений доступна в Геологической службе Соединенных Штатов. Недавно отмечено увеличение числа крупных землетрясений, что может быть объяснено цикличностью периодов интенсивной тектонической активности, чередующихся с более длительными периодами низкой активности. Однако точные записи о землетрясениях начали вести только в начале 1900-х годов, поэтому пока рано категорично утверждать, что это так. Большинство землетрясений в мире (90%, и 81% самых сильных) происходят в зоне в форме подковы, называемой Тихоокеанским сейсмическим поясом, известным как Тихоокеанское огненное кольцо, которое в основном очерчивает границы Тихоокеанской плиты. Массивные землетрясения также часто происходят вдоль других границ плит, например, вдоль Гималаев. В связи с быстрым ростом мегаполисов, таких как Мехико, Токио и Тегеран, в районах с высокой сейсмической опасностью, некоторые сейсмологи предупреждают, что одно землетрясение может унести жизни до трех миллионов человек.

Индуцированная сейсмичность

Хотя большинство землетрясений вызывается движением тектонических плит Земли, человеческая деятельность также может приводить к землетрясениям. Деятельность как на поверхности, так и под землей может изменять напряжения и деформации в земной коре, включая строительство водохранилищ, добычу ресурсов, таких как уголь или нефть, и закачку жидкостей под землю для утилизации отходов или гидроразрыва пласта. Большинство этих землетрясений имеют небольшую магнитуду. Считается, что землетрясение магнитудой 5,7, произошедшее в Оклахоме в 2011 году, было вызвано закачкой сточных вод от нефтедобычи в нагнетательные скважины, и исследования указывают на нефтяную промышленность штата как на причину других землетрясений за прошедшее столетие. В исследовании Колумбийского университета предполагается, что землетрясение магнитудой 8,0 в Сычуани в 2008 году было вызвано нагрузкой от плотины Зипинпу, однако эта связь не была окончательно доказана.

Измерение и расположение

Инструментальные шкалы, используемые для определения силы землетрясения, начались со шкалы магнитуды Рихтера в 1930-х годах. Это относительно простое измерение амплитуды события, и её применение значительно сократилось в XXI веке. Сейсмические волны распространяются в недрах Земли и могут регистрироваться сейсмометрами на больших расстояниях. Магнитуда поверхностных волн была разработана в 1950-х годах для измерения удалённых землетрясений и повышения точности оценки более сильных событий. Шкала моментной магнитуды измеряет не только амплитуду колебаний, но и учитывает сейсмический момент (общую площадь разрыва, среднее смещение по разлому и упругость горных пород). Шкала сейсмической интенсивности Японского метеорологического агентства, шкала Медведева–Спонхейера–Карника и шкала Меркалли основаны на наблюдаемых проявлениях и связаны с интенсивностью сотрясений.

Интенсивность и величина

Землетрясения – обычное явление, с которым человечество сталкивается с самых древних времен. До разработки акселерометров сильных колебаний интенсивность сейсмического события оценивалась на основе наблюдаемых последствий. Величина и интенсивность не связаны напрямую и вычисляются разными методами. Магнитуда землетрясения – это единственное значение, характеризующее размер землетрясения в его очаге. Интенсивность – это мера сотрясений в различных точках вокруг эпицентра землетрясения. Значения интенсивности варьируются в зависимости от расстояния до эпицентра и состава горных пород или почвы. Первая шкала для измерения магнитуд землетрясений была разработана Чарльзом Фрэнсисом Рихтером в 1935 году. Последующие шкалы (шкалы сейсмической величины) сохранили ключевую особенность: каждая единица соответствует десятикратному увеличению амплитуды колебаний и тридцатидвукратному увеличению энергии. Последующие шкалы также корректируются для обеспечения приблизительно одинаковых числовых значений в пределах шкалы. Несмотря на то, что средства массовой информации часто сообщают о магнитудах землетрясений как о "магнитуде по Рихтеру" или "шкале Рихтера", стандартной практикой большинства сейсмологических служб является выражение силы землетрясения по шкале моментальной магнитуды, которая основана на фактической энергии, высвобожденной при землетрясении, – статическом сейсмическом моменте.

Прибытие сейсмической волны

В результате первые волны отдалённого землетрясения достигают обсерватории через мантию Земли. В среднем, расстояние до землетрясения в километрах равно времени в секундах между P-волной и S-волной, умноженному на 8. Небольшие отклонения обусловлены неоднородностями в строении недр. С помощью такого анализа сейсмограмм ядро Земли было локализовано в 1913 году Бену Гутенбергом. S-волны и последующие поверхностные волны причиняют больший ущерб, чем P-волны. P-волны сжимают и растягивают среду в направлении своего распространения, в то время как S-волны вызывают колебания грунта вверх-вниз и из стороны в сторону.

Местонахождение и отчетность

Землетрясения классифицируются не только по магнитуде, но и по месту их возникновения. Мир разделен на 754 региона Флинна — Энгдаля (регионы ФЭ), которые основаны на политических и географических границах, а также на сейсмической активности. Более активные зоны подразделяются на более мелкие регионы ФЭ, а менее активные зоны – на более крупные. Стандартные отчеты о землетрясениях включают в себя магнитуду, дату и время возникновения, географические координаты эпицентра, глубину эпицентра, географический регион, расстояния до населенных пунктов, погрешность определения местоположения, ряд параметров, содержащихся в отчетах USGS о землетрясениях (количество станций, зарегистрировавших событие, количество наблюдений и т. д.), и уникальный идентификатор события. Хотя для обнаружения землетрясений традиционно использовались относительно медленные сейсмические волны, ученые в 2016 году осознали, что гравиметрические измерения могут обеспечить мгновенное обнаружение землетрясений, и подтвердили это, проанализировав гравитационные записи, связанные с землетрясением 2011 года в Тохоку-Оки ("Фукусима").

Тряска и разрыв земли

Тряска и разрывы земной поверхности – основные проявления землетрясений, приводящие к тем или иным повреждениям зданий и других жёстких сооружений. Степень местных проявлений зависит от сложного сочетания магнитуды землетрясения, расстояния до эпицентра и местных геологических и геоморфологических условий, которые могут усиливать или ослаблять распространение сейсмических волн. Интенсивность тряски измеряется ускорением грунта. Определённые местные геологические, геоморфологические и геоструктурные особенности могут вызывать сильную тряску земной поверхности даже при землетрясениях небольшой силы. Этот эффект называется локальным усилением. Он обусловлен, главным образом, передачей сейсмических колебаний от плотных глубоких слоёв грунта к мягким поверхностным слоям, а также фокусировкой сейсмической энергии, вызванной специфической геометрией таких отложений. Разрыв земной поверхности – это видимый разлом и смещение земной поверхности вдоль линии разлома, который может достигать нескольких метров при сильных землетрясениях. Разрыв земной поверхности представляет серьёзную опасность для крупных инженерных сооружений, таких как плотины, мосты и атомные электростанции, и требует детального картирования существующих разломов для выявления тех, которые могут достичь поверхности в течение срока службы сооружения.

Сжижение почвы

Сжижение грунта происходит, когда из-за колебаний насыщенный водой зернистый материал (например, песок) временно теряет свою прочность и переходит из твердого состояния в жидкое. Сжижение грунта может приводить к наклону или оседанию жестких сооружений, таких как здания и мосты, в сжиженные отложения. Например, во время Аляскинского землетрясения 1964 года сжижение грунта вызвало проседание многих зданий, которые в конечном итоге обрушились.

Оползни

Землетрясения могут вызывать неустойчивость склонов, приводящую к оползням – серьезной геологической опасности. Опасность оползней может сохраняться во время проведения спасательных работ.

Пожарные

Землетрясения могут вызывать пожары, повреждая электросети или газопроводы. В случае разрыва водопроводных магистралей и падения давления также может оказаться сложно остановить распространение пожара после его возникновения. Например, во время землетрясения в Сан-Франциско в 1906 году число погибших от пожаров превысило число погибших непосредственно от землетрясения.

Цунами

Цунами — это морские волны большой длины и периода, возникающие в результате внезапного или резкого перемещения больших объемов воды, в том числе при землетрясениях в море. В открытом океане расстояние между гребнями волн может превышать 100 километров, а периоды волн могут колебаться от пяти минут до одного часа. Такие цунами распространяются со скоростью 600–800 километров в час (373–497 миль в час), в зависимости от глубины воды. Большие волны, вызванные землетрясением или подводным оползнем, могут в течение нескольких минут обрушиться на близлежащие прибрежные районы. Цунами также могут преодолевать тысячи километров по открытому океану, вызывая разрушения на отдаленных берегах спустя часы после землетрясения, которое их породило. Как правило, субдукционные землетрясения магнитудой менее 7,5 не вызывают цунами, хотя некоторые случаи все же были зафиксированы. Наиболее разрушительные цунами вызываются землетрясениями магнитудой 7,5 и выше. Территория ниже озера Сарез в Таджикистане находится под угрозой катастрофического наводнения в случае разрушения плотины, образовавшейся в результате землетрясения и известной как Усойская плотина, во время будущего землетрясения. Согласно прогнозам, наводнение может затронуть около пяти миллионов человек.

Прогноз

Прогнозирование землетрясений – это область сейсмологии, занимающаяся определением времени, места и магнитуды будущих землетрясений с указанием определенных границ погрешности. Разработано множество методов для предсказания времени и места возникновения землетрясений. Однако, несмотря на значительные усилия сейсмологов, научно достоверные прогнозы, привязанные к конкретному дню или месяцу, пока невозможны.

Прогнозирование

Хотя прогнозирование обычно рассматривается как разновидность предсказания, прогнозирование землетрясений часто отличают от предсказания землетрясений. Прогнозирование землетрясений связано с вероятностной оценкой общей сейсмической опасности, включая частоту и магнитуду разрушительных землетрясений в определенной области на протяжении лет или десятилетий. Для хорошо изученных разломов можно оценить вероятность разрыва определенного участка в ближайшие несколько десятилетий. Разработаны системы предупреждения о землетрясениях, способные предоставлять региональное оповещение о начавшемся землетрясении до того, как произойдут ощутимые колебания, потенциально позволяя людям в зоне действия системы укрыться до начала воздействия землетрясения.

Готовность

Целью сейсмостойкого строительства является прогнозирование воздействия землетрясений на здания, мосты, туннели, дороги и другие сооружения, а также проектирование этих сооружений для минимизации риска повреждений. Существующие здания могут быть усилены посредством сейсмического укрепления для повышения их устойчивости к землетрясениям. Страхование от землетрясений может обеспечить владельцам зданий финансовую защиту от убытков, вызванных землетрясениями. Стратегии управления в чрезвычайных ситуациях могут применяться правительством или организацией для снижения рисков и подготовки к последствиям. Искусственный интеллект может помочь в оценке зданий и планировании превентивных мероприятий. Экспертная система Igor является частью мобильной лаборатории, поддерживающей процедуры сейсмической оценки зданий из каменной кладки и планирования работ по их укреплению. Она использовалась для оценки зданий в Лиссабоне, Родосе и Неаполе. Граждане также могут предпринять меры предосторожности, такие как крепление водонагревателей и тяжелых предметов, которые могут причинить травмы, определение расположения запорной арматуры для инженерных сетей и получение информации о действиях во время землетрясения. Для районов, расположенных вблизи крупных водоемов, подготовка к землетрясениям включает в себя учет возможности возникновения цунами, вызванного сильным землетрясением.

Исторические взгляды

Со времён греческого философа Анаксагора в 5 веке до н.э. до 14 века н.э. землетрясения обычно приписывали "воздуху (испарениям) в полостях Земли". Талес из Милета (625–547 до н.э.) был единственным известным человеком, который полагал, что землетрясения вызываются напряжением между землей и водой. В греческой мифологии Посейдон считался причиной и богом землетрясений. Когда он был в гневе, он ударял трезубцем по земле, вызывая землетрясения и другие бедствия. Он также использовал землетрясения, чтобы наказывать людей и вселять в них страх в качестве возмездия. В японской мифологии Намазу (鯰) – гигантский сом, вызывающий землетрясения. Намазу живёт в иле под землёй и охраняется богом Кашимой, который сдерживает рыбу камнем. Когда Касима ослабляет бдительность, Намазу начинает метаться, вызывая сильные землетрясения.

В популярной культуре

В современной популярной культуре представление о землетрясениях формируется воспоминаниями о разрушенных крупных городах, таких как Кобе в 1995 году или Сан-Франциско в 1906 году. В художественных произведениях землетрясения, как правило, происходят внезапно и без предупреждения. Современные изображения землетрясений в кино по-разному отражают психологические реакции людей на реальную травму, которую могут испытать непосредственно пострадавшие семьи и их близкие. Исследования в области психологической помощи при стихийных бедствиях подчеркивают важность понимания различных аспектов потери – членов семьи и ключевых членов сообщества, дома и привычной обстановки, а также жизненно важных ресурсов и услуг, необходимых для выживания. Особенно для детей, наличие рядом заботливых взрослых, способных защитить, накормить и одеть их после землетрясения, а также помочь осмыслить произошедшее, оказалось важнее простого обеспечения продовольствием для их эмоционального и физического здоровья. Как было замечено после других катастроф, сопровождавшихся разрушениями и гибелью людей, и их освещением в СМИ, например, после землетрясения на Гаити в 2010 году, также считается важным не рассматривать реакции на потери и перемещения, или сбои в работе государственных органов и служб, как патологические, а, напротив, признавать их нормальными, чтобы поддержать конструктивное решение проблем и осмысление ситуации.

За пределами Земли

Подобные явления, схожие с землетрясениями, наблюдались на других планетах (например, марсотрясения на Марсе) и на Луне (например, лунотрясения).