Землетрус

Землетрус
Вимірюється в	шкала Ріхтера
За впливу, керування чи пом’якшення	earthquake preparednessd, earthquake warning systemd[1], сейсмопосиленняd, сейсмостійкі конструкції і Передбачення землетрусів
Землетрус у Вікісховищі

Землетру́си (англ. earthquake, earth shock; нім. Erdbeben n) короткотривалі, раптові струси земної кори, викликані перемінним переміщенням мас гірських порід у надрах Землі, чому сприяє порушення розтяжності осередку гірських порід і виникнення сейсмічних хвиль. У землетрусів є осередок (гіпоцентр) та епіцентр землетрусу. Під час сильних землетрусів, на поверхні Землі часто виникають щілини, скиди, зсуви, цунамі; часом землетруси спричинюють великі руйнування (наприклад, 1988 року у Вірменії). Землетруси оцінюють за 12 бальною системою. Від 1 до 5 балів — майже не чутний землетрус, від 5 до 7 балів — на верхніх поверхах багатоповерхівок гойдаються люстри, від 7 до 9 балів — по стінах будинків виникають тріщини, від 9 до 12 балів — будинки руйнуються.

Серед усіх стихійних лих, за даними ЮНЕСКО, землетруси займають перше місце у світі за заподіяною економічною шкодою і кількістю загиблих.

Залежно від причин і місця виникнення, землетруси поділяються на:

• Тектонічні – обумовлені тектонічними силами земної кори. Вони і становлять переважну більшість землетрусів і характеризуються широкими площами та великою силою (високою бальністю);
• Вулканічні – пов’язані з виверженням вулканів. Вони мають локальне поширення, але іноді досить велику силу;
• Обвальні – породжені падінням великих масивів гірських порід. Такі землетруси характеризуються локальним характером і порівняно невеликою силою;
• Моретруси;
• Техногенні або Антропогенні – пов’язані з діяльністю людини (заповнення водосховищ, гірничі роботи, підземні вибухи тощо).

Виникнення землетрусів пов'язують переважно з тектонічними процесами, які розпочалися ще під час епохи катархею, тобто понад 4 мільярдів років тому, одразу після народження Землі^[3][4]. Земна кора з підстильним шаром верхньої мантії (літосфера) розділена на жорсткі блоки — тектонічні плити. Залежно від відносного руху плити або піднімають одна одну (як і при торосінні льодяних глиб), або розсовують краї стикання. У місцях їх зчленування виникає підвищене напруження, під дією якого й відбувається землетрус. Під час землетрусу відбувається швидке, раптове вивільнення потенційної пружної енергії у відносно локалізованій частині Землі. У товщі земних надр відбувається руйнування та розривання суцільності гірських порід, яке досягає в окремих випадках сотні кілометрів. Частина вивільненої енергії переходить у пружні коливання — сейсмічні хвилі, які, досягаючи земної поверхні, викликають коливання ґрунту, зокрема й руйнівні. Найінтенсивнішими та небезпечними для будівель є поздовжні і поперечні сейсмічні хвилі. Зміщення частинок у поздовжніх хвилях відбувається в напрямку їх поширення, перемінно стискуючи та розтягуючи речовину гірських порід. Поперечні хвилі здійснюють зсувні коливання упоперек свого руху. Поздовжні хвилі поширюються зі швидкістю 4…8 км/с, поперечні — 3…4,6 км/с, тому поздовжні хвилі завжди досягають поверхні Землі раніше поперечних^[5].

Ділянку, де виникає процес руйнування та випромінювання сейсмічної енергії, називають вогнищем, або гіпоцентровою ділянкою. Початкова точка руйнування (розпорювання розриву) — гіпоцентр, його проєкція на земну поверхню — епіцентр. Більшість вогнищ землетрусів знаходяться у межах земної кори та верхній мантії Землі на глибині 2…70 км (поверхневі землетруси). На них припадає близько 75 % всієї виділеної сейсмічної енергії. Найглибші землетруси зареєстровано на глибині 700 км у Охотському морі, а також у районі западини Тонґа-Кермадек та Індонезії.

Землетруси характеризують часом виникнення, географічними координатами епіцентру (широтою та довготою), глибиною вогнища, виділеною енергією та сейсмічним впливом (інтенсивністю) на поверхні Землі^[5].

Здебільшого сильні землетруси (магнітудою понад 5,5) оконтурюють великі літосферні блоки, утворюючи так звані сейсмічні пояси. Найактивнішими є Тихоокеанський і Середземноморсько-Трансазійський. У Тихоокеанському поясі виділяється близько 80 % всієї сейсмічної енергії Землі. Щорічно на Землі відбувається близько 1 млн землетрусів з них 100 землетрусів з магнітудою ≥ 6 і понад 12 з магнітудою ≥ 7, частина з яких призводить до великих руйнувань та людських жертв^[5]. Щодоби в світі, в середньому, виникає понад тисячу землетрусів, зокрема, саме так і сталося, наприклад, 6 лютого 2023 року, коли за добу відбулося більше 1000 землетрусів, з яких 539 — магнітудою понад 3,0 бала^[6].

В червні 2023 року, вчені з проєкту CREDO Інституту ядерної фізики Польської академії наук у Кракові опублікували результати дослідження, в якому довели зв’язок між глобальною сейсмічною активністю і змінами космічного випромінювання^[7]. У рамках свого дослідження команда вчених проаналізувала дані про космічне випромінювання з двох станцій — Нейтронного монітора (зібрані за останні 50 років) і обсерваторії П'єра Оже (зібрані з 2005 року). Статистичний аналіз показав явний зв’язок між змінами інтенсивності вторинного космічного випромінювання та загальною кількістю землетрусів з магнітудою чотири і вище за розглянутий період. Разом з тим вчені припускають, що виявлені зв’язки можуть бути спричинені фактором, що перебуває за межами Сонячної системи^[8].

Таблиця найсильніших землетрусів з початку ХХ століття

Місце	Дата	Сила	Координати
1. Чилі	22 травня 1960	9,5	−38,24/-73,05
2. Аляска	28 березня 1964	9,2	61,02/-147,65
3. Суматра	26 грудня 2004	9,1	3,30/95,78
4. Камчатка	4 листопада 1952	9,0	52,76/160,06
5. Японія	11 березня 2011	8,9	38,32/142,37
6. Еквадор	31 січня 1906	8,8	1,0/-81,5
7. Аляска	13 жовтня 1963	8,7	51,21/-178,50
8. Суматра	28 березня 2005	8,6	2,08/97,01
9. Аляска	4 лютого 1965	8,6	51,56/-175,39
10. Ассам	15 серпня 1950	8,6	28,5/96,5

Землетруси захоплюють великі території і характеризуються: руйнуванням будівель і споруд, під уламки яких потрапляють люди; виникненням масових пожеж і виробничих аварій; затопленням населених пунктів і цілих районів; отруєнням газами при вулканічних виверженнях; ураженням людей і руйнуванням будівель уламками вулканічних гірських порід; ураженням людей і виникненням осередків пожеж у населених пунктах від вулканічної лави; провалом населених пунктів при обвальних землетрусах; руйнуванням і змиванням населених пунктів хвилями цунамі; негативною психологічною дією.

За історичний період землетруси не раз викликали руйнування і жертви. Протягом року на Землі від катастрофічних землетрусів у середньому гине близько 30 тисяч осіб. Лише за останні 400 років землетруси забрали 14 млн людських життів. Економічні збитки від катастроф сягають сотень мільярдів доларів США^[5].

Найбільші землетруси за числом жертв:

• 1290 р. в районі затоки Бохайвань (Китай) загинуло близько 100 000 чол.,
• 1556 р. в провінції Шеньсі — 830 000 чол.,
• 1908 р. в Мессіні (Італія) — 120 000 чол.,
• 1923 р. в Токіо — 143 000 чол.,
• 1976 р. в Тяньшані (Китай) — близько 240 000 чол.,
• 1999 р. в Туреччині — близько 40 000 чол.,
• 2001 р. в Індії — близько 30 000 чол.

У зв'язку з цим, одним з актуальних завдань є прогнозування місця і сили землетрусу, на основі спостережень за флуктуаціями полів Землі. Фундаментальніше завдання — прогнозування не лише місця і сили, але і часу землетрусу, вирішене тільки в декількох випадках. Землетруси можуть викликатися штучно (наприклад, ядерними вибухами).

Попередити землетруси точно поки що неможливо, хоча є низка факторів передбачення (провісників), наприклад, біофізичних.

Провісник землетрусу — одна з ознак ймовірного землетрусу у вигляді форшоків, деформацій земної поверхні, а також зміни параметрів геофізичних полів, складу і режиму підземних вод, стану і властивостей речовин, змін у поведінці тварин тощо в зоні його осередку^[10].

Для вимірювання, оцінювання й порівняння землетрусів за силою використовуються дві групи шкал: шкали магнітуд (наприклад, шкала Ріхтера) та декілька різновидів шкал інтенсивності (наприклад, шкали MSK-64 чи EMS-98).

Шкала магнітуд розрізняє сили землетрусів за величиною магнітуди, яка є відносною енергетичною характеристикою землетрусу. Існує декілька видів магнітуд і, відповідно, магнітудних шкал:

• локальна магнітуда (ML або M_L) — шкала Ріхтера;
• магнітуда поверхневих хвиль (M_s);
• магнітуда об'ємних хвиль (m_b);
• моментна магнітуда (Mw або M_W) — шкала Канаморі.

Шкала Ріхтера

Найпопулярнішою шкалою для оцінювання енергії землетрусів тривалий час була локальна шкала магнітуд Ріхтера.

Ч. Ріхтер у 1935 році запропонував для оцінювання сили землетрусу (у його епіцентрі) використовувати десятковий логарифм переміщення A (у мікрометрах) голки стандартного сейсмографа Вуда — Андерсона, розташованого на відстані не більшій за 600 км від епіцентру:

${\displaystyle M_{L}=\lg A+f,}$

де f — коригувальна функція, що визначається по таблиці залежно від відстані до епіцентру.

Енергія землетрусу є приблизно пропорційною до ${\displaystyle A^{3/2}}$, тобто зростання магнітуди на одиницю відповідає збільшенню амплітуди коливань у 10 разів та більшій приблизно у 32 рази енергії. Землетрус із магнітудою 2 є ледь відчутним, тоді як магнітуда 7 уже відповідає нижній межі руйнівних землетрусів, що охоплюють великі території.

Протягом наступних кількох десятків років шкала Ріхтера уточнювалася і приводилася у відповідність до нових спостережень. Зараз існує декілька похідних шкал, найважливішими з яких є:

Магнітуда об'ємних хвиль

${\displaystyle m_{b}=\lg(A/T)+Q(D,h),}$

де A — амплітуда коливань землі (у мікрометрах), T — період хвилі (у секундах), Q — поправка, що залежить від відстані до епіцентру D та глибини розташування осередку землетрусу h.

Магнітуда поверхневих хвиль^[en]

${\displaystyle M_{s}=\lg(A/T)+1,66\lg D+3,30.}$

Ці шкали погано працюють для випадків потужних землетрусів — при M ~ 8 настає «насичення».

У 1977 році сейсмолог Хіро Канаморі^[en] з Каліфорнійського технологічного інституту запропонував^[11] принципово іншу оцінку інтенсивності землетрусів, що базується на понятті сейсмічного моменту.

Сейсмічний момент землетрусу визначається як:

${\displaystyle M_{0}=\mu Su}$,

де μ — модуль зсуву гірських порід (величина порядку 30 Гпа); S — площа, на якій зауважені геологічні розломи; u — середнє зміщення уздовж розломів.

Отже, в одиницях SI сейсмічний момент має розмірність Па × м² × м = Н × м.

Магнітуда за Канаморі визначається як

${\displaystyle M_{W}={2 \over 3}(\lg M_{0}-16,1),}$^[12]

де M₀ — сейсмічний момент, виражений у дин × см (1 дина×см еквівалентна до 1 ерга, або 10⁻⁷ Н×м).

Шкала Канаморі добре узгоджується із згаданими вище шкалами при ${\displaystyle 3<M<7}$ і краще підходить для оцінювання потужних землетрусів.

З 2002 року Геологічна служба США використовує саме моментну магнітуду для оцінювання сильних землетрусів.

Якщо у 1970-х—1980-х роках найсильнішим землетрусами в історії вважались землетрус біля узбережжя Еквадору (1906) і землетрус Санріку (1933)^[en] з M_L=8,9 у обох^[13][14], то з початку 21 століття таким вважається Великий чилійський землетрус з M_W=9,5^[15], тоді як його M_L=8,4…8,5^[13][16].

Інтенсивність землетрусів, яка оцінюється за пошкодженнями, які вони спричинили у населених місцевостях, не завжди корелює з оцінкою за магнітудою.

Інтенсивність є якісною характеристикою землетрусу і вказує на характер та масштаб впливу землетрусу на поверхню землі, на людей, тварин, а також на природні та штучні споруди в районі землетрусу. У світі використовується декілька шкал інтенсивності, більшість яких є подальшим уточненням шакли Меркаллі:

Основи шкали були закладені італійським вулканологом Джузеппе Меркаллі у період 1883–1902 років. Надалі Чарльз Ріхтер впровадив певні зміни у шкалу, після чого її почали називати модифікованою шкалою Меркаллі (ММ). Наразі модифікована шкала Меркаллі використовується переважно у США.

12-бальна шкала Медведєва-Шпонхоєра-Карніка була розроблена у 1964 році й набула поширення у Європі й колишньому СРСР. MSK-64 регламентувалась ГОСТ 6249-52^[17] і лежить в основі чинного у Росії СНиП II-7-81^[18] й далі використовується у низці країн СНД. У Казахстані використовується СНиП РК 2.03-30-2006^[19].

У 1996 році на XXV Генеральній Асамблеї Європейської сейсмологічної комісії (ЄСК) у Рейк'явіку було ухвалено резолюцію, що рекомендувала прийняти нову шкалу в країнах-членах Європейської сейсмологічної комісії. Європейська макросейсмічна шкала була ухвалена в 1998 році як оновлення тестової версії шкали 1992 року й отримала назву EMS-98. Ця шкала також є 12-бальною і може розглядатись як подальший розвиток шкали Меркаллі.

Шкала Японського метеорологічного агентства застосовується для оцінювання інтенсивності сейсмічної події (землетрусу) в Японії. Шкала вважається 7-бальною, але фактично містить 10 рівнів (від 0 до 4, 5 «слабкий», 5 «сильний», 6 «слабкий», 6 «сильний» і 7)^[20]. Одиниця сейсмічної інтенсивності носить назву «шіндо» (震度, у перекладі — «сейсмічна інтенсивність»).

В Україні для класифікації сейсмічної інтенсивності використовується 12-бальна шкала за ДСТУ Б В.1.1-28:2010^[21]. Ця сейсмічна шкала розроблена у зв'язку зі скасуванням в Україні шкали MSK-64 (ГОСТ6249-52) і необхідністю адаптації до Європейської макросейсмічної шкали EMS-98^[22] для зближення національної нормативної бази будівельної галузі з європейською.

У цьому стандарті таблиці з класами уразливості А, В, С, D, Е, F і ступенями пошкоджень будівель 1, 2, 3, 4 і 5, а також сейсмічна інтенсивність (від першого до дванадцятого балу), в основному, відповідають шкалі EMS-98.

Ця стаття недостатньо ілюстрована. Ви можете допомогти проєкту, додавши зображення до цієї статті.

Сейсмоактивні зони оточують Україну на південному заході і півдні. Ці зони: Закарпатська, Вранча, Кримсько-Чорноморська та Південно-Азовська. Жертв та значних руйнувань не зареєстровано. У сейсмічному плані найнебезпечнішими областями в Україні є Закарпатська, Івано-Франківська, Чернівецька, Одеська та Автономна Республіка Крим. У 1998 році в Україні сталося 2 землетруси — в Криму та Закарпатті. На теренах Закарпаття відзначаються осередки землетрусів з інтенсивністю 6–7 балів (за шкалою МСК-64) у зонах Тячів-Сигет, Мукачеве-Свалява. Закарпатська сейсмоактивна зона характеризується проявом землетрусів, що відбуваються у верхній частині земної кори на глибинах -12 км з інтенсивністю в епіцентрі 7 балів, що швидко затухає на близькій відстані. Шестибальні землетруси зафіксовані також у Прикарпатті (Буковина). Прикарпаття відчуває вплив району Вранча (Румунія). У 1974–1976 роках тут мали місце землетруси інтенсивністю від 3 до 5 балів.

Унікальна на Європейському континенті сейсмоактивна зона Вранча розташована на ділянці стикування Південних (Румунія) та Східних (Українських) Карпат. В її межах осередки землетрусів розташовані в консолідованій корі, а також у верхній мантії на глибинах 80–160 км. Найбільшу небезпеку становлять такі, що виникають на великих глибинах. Вони спричиняють струси ґрунтів до 8–9 балів в епіцентрі в Румунії, Болгарії, Молдові. Глибокофокусність землетрусів зони Вранча обумовлює їх слабке затухання з відстанню, тому що більша частина України перебуває в 4-6-бальній ділянці впливу цієї зони. У ХХ ст. в зоні Вранча сталося 30 землетрусів з магнітудою 6,5 балів. Катастрофічні землетруси у 1940 та 1977 роках мали магнітуду 7,0 балів. Південно-західна частина України, що підпадає під безпосередній вплив зони Вранча, потенційно може бути віднесена до 8-бальної зони. Потенційно сейсмічно небезпечною територією можна вважати також Буковину, де в 1950–1976 рр. зафіксовано 4 землетруси інтенсивністю 5–6 балів.

Сейсмічна небезпека Одеської області зумовлена осередками землетрусів у масиві гір Вранча та Східних Карпат у Румунії. Починаючи з 1107 року до сьогодні там мали місце 90 землетрусів з інтенсивністю 7–8 балів. Карпатські землетруси поширюються на значну територію. У 1940 році коливання відчувалися на площі 2 млн км². Кримсько-Чорноморська сейсмоактивна зона огинає з півдня Кримський півострів. Вогнища сильних корових землетрусів тут виникають на глибинах 20–40 км та 10–12 км на відстані 25–40 км від узбережжя з інтенсивністю 8–9 балів. Південне узбережжя Криму належить до регіонів дуже сейсмонебезпечних. За останні два століття тут зареєстровано майже 200 землетрусів від 4 до 7 балів. Південно-Азовська сейсмоактивна зона виділена зовсім недавно. У 1987 році було зафіксовано кілька землетрусів інтенсивністю 5–6 балів. Крім того, за палеосейсмотектонічними та археологічними даними встановлено сліди давніх землетрусів інтенсивністю до 9 балів з періодичністю близько одного разу на 1000 років. У платформовій частині України виділено ряд потенційно сейсмотектонічних зон з інтенсивністю 4–5,5 балів. На території Кримського півострова зафіксовано понад 30 землетрусів. Так, катастрофічний землетрус 1927 року мав інтенсивність 8 балів. За інженерно-сейсмічними оцінками, приріст сейсмічності на півдні України перевищує 1,5 бала, і у зв'язку з цим було визначено, що в окремих районах 30–50 % забудови не відповідає сучасному рівню сейсмічного та інженерного ризику.

• Інтенсивність землетрусу
• Плейстосейста
• Гіпоцентр
• Магнітуда землетрусу
• Шкала Ріхтера
• Обвалення
• Обвальний землетрус
• Лісабонський землетрус 1755 року
• Кримський землетрус 1927 року
• Великий чилійський землетрус
• Сейсмографія
• Сейсмічність
• Сейсмічність України
• Антисейсмічне будівництво
• Землетрус в Японії (2011)
• Список найсильніших землетрусів
• Техногенний землетрус
• Списки катастроф
• Кримські землетруси

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
• Гир Дж., Шах Х. Зыбкая твердь: Что такое землетрясение и как к нему подготовиться = Terra Non Firma. Understanding and Preparing for Earthquakes / Пер. с англ. д-ра физ.-мат. наук Н. В. Шебалина. — М. : Мир, 1988. — 220 с.
• Эйби Дж. А. Землетрясения = Earthquakes. — М. : Недра, 1982. — 264 с.
• Пустовитенко Б. Г., Кульчицкий В. Е., Горячун А. В. Землетрясения Крымско-Черноморского региона. — К. : Наукова думка, 1989. — 192 с.
• Евсеев С. В. Землетрясения Украины. — К. : Изд-во АН УССР, 1965. — 75 с.

• Землетрус // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 100. — ISBN 978-966-7407-83-4.

• Огляд можливих землетрусів в Україні у 2010 році. [Архівовано 11 січня 2012 у Wayback Machine.]
• Інформація про сильні землетруси світу. [Архівовано 9 листопада 2012 у Wayback Machine.]
• (англ.) Карти (в реальному часі): Землетруси останнього тижня. [Архівовано 14 травня 2011 у Wayback Machine.]
• (англ.) Earthquake Hazards Program [Архівовано 19 листопада 2015 у Wayback Machine.] — програма дослідження землетрусів Геологічної служби США USGS.
• European-Mediterranean Seismological Centre [Архівовано 19 серпня 2008 у Wayback Machine.]
• Землетруси