7 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Тамерлан. Я посрамлю ученых простофиль,

Три части света видящих на карте,

И нарисую этим вот пером

Другие страны, города и села.

К. Марло. Тамерлан Великий.

В одних частях земного шара землетрясения бывают чаще, в других — реже, поэтому можно сделать некоторые обобщения относительно того, какие районы следует считать сейсмически активными, какие — стабильными. В стабильных районах нет необходимости принимать меры предосторожности против землетрясений; так же очевидно, что в районах, где разрушительные землетрясения имеют длительную историю, какие-то меры защиты должны быть приняты. Выработка некоторых обязательных строительных нормативов и страхование от несчастных случаев и экономических потерь — вот два направления, по которым должна идти разработка этих мероприятий.

Там, где землетрясения имели место в прошлом, они почти наверняка произойдут и в будущем. К несчастью, человеческая память коротка, и землетрясения, которые произошли лишь поколение назад, часто оказываются почти полностью забытыми, История таких стран, как Корея и Япония, где записи о землетрясениях велись веками, открывает перед нами новые проблемы. Записи показывают, что периоды сейсмической активности чередуются с периодами относительного покоя, когда землетрясений бывает мало или они полностью отсутствуют. В таких странах, как Новая Зеландия, которая лишь недавно была заселена, или в таких, где обитатели лишь недавно стали цивилизованными, трудно что-либо почерпнуть из истории; но если известно, что землетрясения происходили, любая предусмотрительная администрация должна рассмотреть вопросы о том, следует ли включать в строительные нормы и правила антисейсмические мероприятия, следует ли эти мероприятия распространять на всю страну или только на отдельные ее части, следует ли требования о соблюдении этих мероприятий везде делать одинаково жесткими или варьировать их от региона к региону? Деление территории страны на регионы, различающиеся по требованиям к антисейсмическому строительству, известно под названием сейсмического районирования.

Сейсмическое районирование и исследование сейсмичности далеко не одно и то же. Можно, например, с полным основанием настаивать на большей сейсмостойкости здания, которое может обрушиться на деловую улицу города, по сравнению с зданиями, которые возводятся на открытом пространстве, даже если прогнозная сейсмичность обоих участков одинакова. Степень сотрясений зависит в большой степени от грунтов основания, и здание, воздвигнутое на мощных галечниках, должно быть более устойчивым, чем соседние здания, стоящие на прочном скальном основании. Менее строгие требования предъявляются к строительству хранилищ или товарных складов, чем к строительству театров и кино, в которых могут одновременно находиться сотни посетителей, или к строительству плотины, прорыв которой может привести к затоплению густо заселенной долины. Все эти факторы должны учитываться при районировании, но они не имеют никакого отношения к сейсмичности, и сейсмолог вправе высказать возмущение, когда подобного рода соображения рассматривают как научные откровения, связанные с оценкой сейсмического риска.

В странах, имеющих исторические записи о землетрясениях за длительный период и высокую плотность населения, таких, как Япония, полезно составлять карты, на которых указывается максимальная интенсивность для каждого отдельного города или населенного пункта. Если регион, подобный опять же Японии, характеризуется очень высокой сейсмичностью, то в большинстве районов, где ожидаются землетрясения, они уже происходили когда-нибудь в прошлом, поэтому такая карта может дать хорошую оценку возможной интенсивности. Карты такого типа используются для определения минимально необходимых мер предосторожности. Чем длиннее ряд наблюдений, на которых они основаны, тем они надежнее, но было бы ошибкой полагаться на них во всех деталях. Катастрофическое землетрясение в Ниигате в 1964 г. произошло в районе с более низкой сейсмичностью, чем многие другие районы Японии. Поэтому уроки истории следует дополнять другими исследованиями. С этой целью используются два основных метода: геологическое картирование и инструментальные наблюдения за слабыми землетрясениями.

Мы уже отмечали выше, что слабые землетрясения происходят гораздо чаще, чем сильные; число толчков какой-либо определенной магнитуды примерно в восемь раз больше, чем число толков с магнитудой, превышающей эту величину на единицу. Записывая число толчков за выбранный промежуток времени, можно, таким образом, подойти и к грубо приближенной оценке возможной частоты сильных землетрясений. Конечно, точное соотношение между числом слабых и сильных толчков должно меняться от района к району, но кажется вполне разумным предполагать, что там, где часто наблюдаются слабые толчки, должны время от времени происходить и сильные. Как далеко можно зайти в такой экстраполяции — вопрос спорный. В Советском Союзе для оценки сейсмичности были организо ваны специальные экспедиции в некоторые из республик Средней Азии. На основе исследований, проведенных в Тянь-Шане, где записывались землетрясения с М 2 и менее в течение 1—2 лет, д-р М. В. Гзовский и его коллеги пришли к выводу, что эти данные могут быть использованы для достаточно надежной оценки сейсмичности. Если активные регионы действительно могут быть выявлены таким способом, то было бы опрометчиво делать вывод о том, что регион неактивен, только на основании отсутствия за столь короткий период времени слабых сейсмических толчков.

С помощью очень чувствительных портативных сейсмографов, разработанных в последние годы, стало возможным записать и локализовать даже более слабые землетрясения, чем были записаны в Тянь-Шане. Небольшая сеть таких сейсмографов может быть развернута на исследуемом участке и оставлена там на несколько дней или недель, пока не будет зафиксировано достаточное число сейсмических толчков, а затем переброшена на соседний участок с тем, чтобы в конце концов покрыть сетью наблюдений весь район работ. Такие наблюдения за микроземлетрясениями, как их принято называть, проводившиеся в последние годы в Северной и Южной Америке, а также в Новой Зеландии, позволили пролить свет на некоторые проблемы тектоники. С их помощью можно, например, установить, какие части зоны тектонического разрыва являются в настоящее время активными, а какие «мертвыми», однако использование таких кратковременных наблюдений для экстраполяции выявленных закономерностей на отдаленное будущее требует осторожности.

Большую ценность для осуществления сейсмического районирования представляют различные виды геологических наблюдений. Если какая-либо часть геологической структуры сейсмически активна, есть основание распространить этот вывод и на остальную ее часть. Выше была отмечена тесная взаимосвязь между сильными землетрясениями и тектоническими разрывами, и очевидно, что меры предосторожности при строительстве должны приниматься в любом районе, где были зафиксированы активные разломы. Ряд землетрясений был зафиксирован в прошлом вдоль центральной части новозеландского Альпийского разлома, а также на отдельных участках разлома Сан-Андреас, но ни один из сейсмологов не взял бы на себя смелость предложить ослабить меры предосторожности в этих районах только потому, что в последние годы они не проявляют сейсмической активности.

Советские ученые многое сделали в области сейсмического районирования. В их понимании это нечто большее, чем простое выделение зон. Сейсморайонирование представляет собой тщательно выполненный синтез различных сейсмологических и геологических материалов. Необходимые данные часто собираются большими экспедициями, подобными той, которую мы упоминали выше; для получения данных о землетрясениях прошлого изучаются различные исторические документы. Советские сейсмологи придают тектоническим разрывам меньшее значение, чем их американские и новозеландские коллеги, концентрируя свое внимание на выделении регионов, которые характеризовались контрастными движениями на протяжении геологической истории, в особенности если эти движения содержали вертикальную составляющую, и рассматривают переходные зоны между структурами как наиболее опасные. В тех районах, где они работают, такие зоны чаще обозначаются как флексуры, а не как крупные тектонические разрывы, более характерные для Тихоокеанского побережья.

Поверхностные разрывы — это не единственные свидетельства землетрясений прошлого. Многие толчки сопровождались поднятиями, опусканиями или наклонами больших участков поверхности. Об этом можно судить по изменениям высоты береговых линий, бровок террас, положения волнорезов по отношению к современному уровню моря, а также по некоторым геоморфологическим признакам, как, например, увеличение скорости вреза мелких ручьев. Интенсивное развитие оползней на больших территориях также часто бывает связано с землетрясениями. Важно подчеркнуть, что все эти признаки используются лишь для того, чтобы проследить распространение сейсмической зоны, которая выделяется на основании анализа расположения эпицентров известных землетрясений и определения расстояний, на которые может распространиться эффект сильного землетрясения. Отсутствие разрывов или каких-либо других геологических признаков не может служить доказательством, что землетрясений в этом районе не было, а тот факт, что в прошлом здесь наблюдались лишь слабые толчки, не позволяет считать, что это верхний предел их возможной силы.

Нет ни одной части Новой Зеландии, которая бы отстояла далеко от известных сейсмических очагов, и до последних лет здесь существовали единые правила сейсмостойкого строительства, которые действовали на территории всей страны. Позднее, несмотря на резкие возражения сейсмологов, были введены новые правила, несколько повысившие требования для одних районов и одновременно существенно снизившие их для других, в том числе районов, где расположены два больших города, один из которых уже успел пострадать с тех пор от мелкофокусного толчка с М 5, произошедшего почти непосредственно под городом.

Национальные схемы сейсмического районирования, по крайней мере в странах с экономикой свободного предпринимательства, обычно затрагивают лишь вопрос общественной безопасности. Горожанин должен по возможности остаться живым (и желательно невредимым) при разрушении дома, в котором он проживает. Человек с большим капиталом, вложенным в недвижимость, может смотреть на эту проблему с несколько иных позиций. Даже если его дом выдержал сейсмический толчок, большие затраты могут потребоваться на ремонт: замену потрескавшейся штукатурки, окраску и т. п. Вероятно, он будет искать возможность покрыть эти расходы за счет страхования. И с этих позиций большое значение имеет изучение повторяемости землетрясений. Редкое землетрясение может быть столь же разрушительным, как и часто повторяющееся, и просчет, допущенный при прогнозе, трудно оправдать перед жителями города, лежащего в развалинах, заявлением: «Я не говорил, что этого вообще не может произойти, я только утверждал, что это будет происходить нечасто». Степень устойчивости, достаточная для того чтобы сохранить жизнь человека, — это минимально допустимый стандарт для проектирования любого здания в сейсмическом районе. Что выгоднее — платить высокую страховку или укрепить штукатурку — это, возможно, следует оставить на усмотрение владельца дома.

Тектонический разрыв — это не узкая зона повышенного сейсмического риска. Сооружение, попавшее на тектонический разлом, в действительности оказалось бы в большой опасности, если бы крылья разлома начали перемещаться, но лишь очень немногие сооружения попадают в такое положение. Здание, построенное вблизи разлома на прочных скальных породах, имеет больше шансов остаться невредимым, чем здание, возведенное на плохих грунтах в 1 км или более от него. Если в зоне разлома имеются разрушенные или разбитые трещинами породы, было бы неразумно использовать их в качестве основания, но именно в связи с трещиноватостью, а не из-за близости к разлому. Многие так твердо верят в потенциальную опасность разломов, что с сейсмологов чаще спрашивают карту разломов, чем информацию о сейсмическом риске, в которой действительно имеется необходимость. Вся Новая Зеландия интенсивно разбита разломами, возраст которых во многих случаях трудно установить. Геолог знает, что разлом должен быть моложе самой молодой из разорванных им пород, и, следовательно, некоторые из разломов могут быть классифицированы как современные. Однако термин «современный» распространяется на языке геологов на период времени продолжительностью около 25 тыс. лет, и изучаемый разлом может вовсе не проявлять тенденций к активизации. Единственное вполне достоверное доказательство ак­тивности разлома — это свидетельство очевидца произошедшей подвижки. Иногда после землетрясения предпринимается срочная «переклассификация» разломов. Так, разлом Уайт-Крик, по которому произошла подвижка при Мерчисонском землетрясении в 1929 г., долгое время считался «мертвым». Если строитель желает получить надежную информацию о разломах, он должен обратиться к геологам. Информацию же о сейсмическом риске он должен требовать не от геологов, а от сейсмологов.

Существует широко распространенное убеждение, что некоторые люди живут «на линии землетрясений», где сейсмические толчки более ощутимы, чем на соседних участках. Такие заявления нередко делаются даже с гордостью, и, насколько я могу судить, эта линия рисуется им в виде некоей извивающейся змеи, странным и зловещим образом простирающейся через всю округу. Во многих городах есть районы, которые пользуются репутацией лежащих на этой линии. В Веллингтоне, по крайней мере, районы, которые относят к их числу, расположены в старых частях города, где здания, без сомнения, менее устойчивы. Действительно, не во всех частях города землетрясения ощущаются с равной интенсивностью, но причины такого положения лежат в различных свойствах грунтов основания, а не в наличии «линий землетрясений», являющихся чистым вымыслом.

Можно спорить о необходимой степени укрепления здания, чтобы сделать его устойчивым к сотрясениям, но, если соответствующий уровень достигнут, нет основания завышать ее в одних местах и занижать в других. Заявления о том, что в районах, где неизвестны активные разломы, землетрясения, как правило, наблюдаются реже и не так разрушительны, следует квалифицировать как безответственные. Совпадение этой точки зрения с дилетантским представлением о роли разломов лишь отвлекает исследователей от изучения землетрясений, эпицентры которых находятся за пределами области распространения современных поперечных разломов, и от того факта, что мы почти незнакомы с подводной геологией районов, лежащих за пределами береговой зоны нашей протяженной и узкой страны.

Во многих странах сейсмическое районирование гарантирует жителям некоторую защиту от землетрясений, которой они были бы в противном случае полностью лишены. В Новой Зеландии это приводит к тому, что в зонах с предположительно низким сейсмическим риском жители оказываются лишенными такой защиты, а в зонах с высоким риском их вводят в излишние расходы. В последние годы большое внимание уделяется изучению мелкомасштабных вариаций сейсмичности, связанных с различиями в грунтовых условиях внутри одной И той же выделенной сейсмической зоны. Измерения, сделанные при сильных землетрясениях, позволили установить, что Интенсивность колебаний на слабо консолидированных грунтах может быть на несколько баллов выше, чем на соседних участках, сложенных скальными породами. Оценка этих вариаций внутри принятой схемы сейсмического районирования известна под названием сейсмического микрорайонирования. Последнее обычно основывается на анализе материалов различного рода съемок, поскольку применение технических средств в застроенных районах встречается с существенными трудностями. Гравитационная съемка используется, например, для того, чтобы проследить изменения глубины залегания кровли коренных пород под толщами аллювия или насыпных грунтов. В известной степени возможны непосредственные геологические исследования; образцы рыхлых грунтов или скальных пород, отбираемые из скважин, на участках изысканий могут быть изучены в лаборатории. Кроме того, можно использовать портативные сейсмографы для записи частоты и амплитуды микроколебаний. Последние обычно генерируются искусственно, однако реакция грунта на такие искусственные колебания может служить индикатором для оценки возможного его поведения в естественных условиях при землетрясениях. При перемещении записывающей аппаратуры с одного типа естественных оснований на другой характер колебаний заметно меняется. Когда вся доступная информация собрана, может быть составлена карта, на которой выделяются в первую очередь все опасные участки. К настоящему времени выполнено микрорайонирование территорий нескольких японских и новозеландских городов и некоторых частей Калифорнии. Результаты, полученные разными методами, хорошо согласуются друг с другом.

Проблемы сейсмического районирования связаны с проблемой страхования от землетрясений, однако зоны, устанавливаемые для целей страхования и строительства, не обязательно должны совпадать. Конструктивные проблемы почти всегда возникают в связи с опасностью сильных землетрясений, в то время как общая сумма страховых премий связана в большой степени с ущербом, причиняемым имуществу, и мелкими повреждениями построек при слабых сейсмических толчках. Таким образом, большое практическое значение приобретает информация о возможной частоте слабых толчков, а также об относительной частоте толчков разных магнитуд. Следующая трудность связана с тем, что жители районов с невысокой сейсмичностью не склонны прибегать к услугам страхования, в связи с чем страховые премии в таких районах оказываются высокими, возможно, неоправданно.

Система страхования, осуществляемая Комиссией по оценке ущерба, причиняемого землетрясениями и войнами, была учреждена новозеландским правительством после Мастертонского землетрясения 1942 г. Она обеспечивает владельцам компенсацию убытков, причиненных землетрясениями, военными действиями и некоторыми другими бедствиями. Необходимый денежный фонд создается небольшой обязательной надбавкой к страхованию от пожаров, включая и страхование автомобилей. По новозеландским стандартам выплачиваемые страховые премии высоки. В спокойный год общая сумма, выплачиваемая за повреждения от слабых толчков, не превышает нескольких тысяч новозеландских долларов, но одного толчка с М 5 достаточно, чтобы выплаты выросли на порядок. Со времени учреждения страхового фонда максимальная величина М 7 была зафиксирована при землетрясении в Инангахуа в 1968 г. Хотя большинство населенных пунктов, пострадавших при землетрясении, относилось к числу небольших и располагалось на некотором расстоянии от эпицентра, выплата страховых премий составила более 2 млн. новозеландских долларов.

К недостаткам этой системы относятся сложности, связанные с выплатой страховых премий при выезде за пределы страны, вмешательством общественности и правительства, вынуждающих выплачивать премии незастрахованным лицам, а также со случаями, когда вопрос о сейсмическом происхождении повреждений остается неясным. Не прекращается давление на правительство со стороны сельских жителей, заинтересованных в том, чтобы располагать страховым фондом для покрытия ущерба, наносимого оползнями, наводнениями и другими природными бедствиями, которые нередко усугубляются хозяйственной деятельностью самих пострадавших.

Страхование — это метод, смысл которого заключается не в том, чтобы помочь полностью избежать оплаты расходов, связанных с ущербом, наносимым землетрясениями, а в том, чтобы распределить эти расходы во времени и пространстве. Поэтому Комиссия по оценке ущерба, причиняемого землетрясениями и войнами, использует часть своих средств для субсидирования работ по улучшению строительного законодательства, а также щедро финансирует работы Новозеландского Национального Общества инженеров-сейсмологов и публикацию полученных ре­зультатов. Интересно отметить, что выплаты из страхового фонда идут во все районы страны, от крайнего севера до о-ва Стюарт. Это подтверждает точку зрения сейсмологов, что всю территорию Новой Зеландии следует рассматривать как единую сейсмическую зону с примерно одинаковой величиной сейсмического риска.