Литосферные опасности

Литосферная опасность – это опасное природное явления геофизического происхождения, который характеризуются внезапным нарушением жизнедеятельности населения, разрушениями уничтожением материальных ценностей травмами и жертв среди людей. К литосферным опасностям относятся: землетрясение, оползни, сели, вулканы и т.д. Они нередко оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду.

В данной работе речь пойдет о видах литосферной опасности – эндогенном и гравитационном явлениях, как один из природных опасностей,  который может повлечь за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью

людей и окружающей среде, значительные материальные потери, а  также нарушение условий жизнедеятельности.

Основное внимание в рассматриваемой теме обращено на вулканизм, землетрясение и оползни, как явление, которое наиболее часто встречающаяся и в горах, и в равнинной части России, и по высоким берегам рек.

Внутри подразделов темы основное внимание обращено на характеристики явлений, их поражающие факторы, последствия и действие на человека, а также на меры защиты населения и правила поведения человека.

Целью данной работы является изучение литосферной опасности.

1. Эндогенные процессы как источник опасности

Основными эндогенными процессами, которые влияют на хо­зяйственную деятельность человека и изменяют характер экосис­тем, являются вулканизм, землетрясения и тектонические движе­ния. В то время как первые два проявления эндогенных процессов по своему характеру являются быстротекущими и поэтому катаст­рофическими, тектонические движения длятся довольно долгое время, протекают с небольшой скоростью и к их негативному воз­действию можно заранее подготовиться.

Областями современной вулканической деятельности и сейс­мической активности являются наиболее густонаселенные регио­ны Земли — Средиземноморский регион, Японский, Индонезий­ский, Филиппинский архипелаги, Индокитайский полуостров, Центральная Америка, Тихоокеанское побережье Северной и Южной Америки.

1.1. Вулканизм

Вулканическая деятельность представляет собой со­вокупность процессов, связанных с извержениями на земную по­верхность, в гидросферу и атмосферу разнообразных твердых, жидких и газообразных продуктов магматической деятельности, происходящей в земных недрах. Вулканические процессы сопро­вождаются образованием характерных вулканических тел и форм рельефа, сложенных вулканическими горными породами, и эко­логическим воздействием на окружающую среду. С деятельностью вулканов в истории Земли связано вымирание многих видов жи­вотных и растений. Исследователи нередко связывают с вулкани­ческой деятельностью не только образование рельефа и комплекса горных пород, но и возникновение оледенений на основании того, что цикличность эпох оледенений и межледниковий совпадает с определенными вулканическими циклами. Имеются исследования, доказывающие, что вулканическая активность послужила одной из причин перехода человекообразной обезьяны к человеку.

Извержение вулканов порождает стихийные бедствия, грозя­щие гибелью всему живому. Пеплом засыпаются города и поселки, преобразуются рельеф и гидрографическая сеть, меняются почвен­ный покров и растительность.

За исторический период зафиксирована деятельность около 1500 вулканов. Более 90 % вулканов сосредоточено в Средиземномор­ском (Альпийско-Гималайском), Тихоокеанском и Атлантическом вулканических поясах. Остальные 10% приходятся на отдельные вулканы Африки, островов Индийского океана и подводные вул­каны Тихого океана.

К факторам вулканической деятельности, обладающим разру­шительным действием и сильным экологическим воздействием на окружающую среду, относятся взрывная волна, лавовые потоки, тефра и вулканические аэрозоли, пирокластические потоки, па­лящие и пепловые тучи и лахары. Степень их воздействия на окру­жающую среду зависит от форм извержения, объема выброшен­ных продуктов извержения, скорости и продолжительности само­го извержения.

Современные вулканы подразделяют на три крупные группы: лавовые, или эффузивные, газово-взрывные (эксплозивные) и вул­каны смешанного типа.

Лавовые вулканы располагаются на океанских островах и актив­ных континентальных окраинах. Они приурочены к зонам глубин­ных разломов. Основными продуктами извержений являются жид­кие и подвижные базальтовые лавы, в меньшей степени — рыхлая тефра и газы. Излияния происходят либо из трещин, либо из рас­положенных на конусовидных горах изолированных жерловин, либо через широкий трубообразный канал. В последнем случае возника­ют щитовые вулканы, в кратерах которых располагаются кипящие лавовые озера. Температура лавы на поверхности доходит до 1300 °С. Скорость перемещения лавовых потоков на склонах вулканов до­стигает 25 км/ч. (5, с. 185)

Вулканы такого типа известны в Исландии, Японии, Новой Зеландии, Восточной Африке, на Гавайях, Камчатке, островах Самоа.

Газово-взрывные вулканы извергают в огромных объемах газ, пар и вулканический пепел. Излияния лавы почти не происходит. Пла­стичная лава выжимается в небольших объемах из кратера и быст­ро застывает. Нередко лава закупоривает жерло вулкана. Накопив­шаяся под пробкой газовая смесь взрывается, и над вулканом по­является туча раскаленных газово-пепловых облаков. Энергия взрыва очень велика, и часть вулканической постройки сносится.

Вулканы этой группы наиболее распространены и их изверже­ния приводят к наибольшему числу жертв. При извержении вулка­на Тамбора в 1815 г. на острове Сумбава в Индонезии погибло более 90 тыс. человек. Во время извержения вулкана Мон-Пеле в 1902 г. на острове Мартиника из-за огненного облака погибли 30 тыс. жителей г. Сан-Пьер.

Вулканы смешанного типа характеризуются чередованием во времени извержений вязких лав, пепла и газообразных продуктов. Вулканы этого типа распространены в Средиземноморье, Южной Америке, Японии, на Курилах и Камчатке. Извержения подобных вулканов часто становились причинами локальных экологических катастроф. Наиболее известным и описанным в классической литературе является извержение вулкана Везувий в 79 г. до н.э. Под семиметровым слоем вулканического пепла были погребены горо­да Геркулам, Помпеи, Стабюия. (5, с. 185)

В настоящее время разработана схема потенциальной опаснос­ти вокруг вулканов. Выделяют три области с разными факторами воздействия.

Первая (пепловая) область располагается в радиусе до 20 км от жерла вулкана. Во время извержения в результате термического, механического и химического воздействий полностью уничтожа­ются и захороняются многие компоненты природной среды, хо­зяйственные постройки и коммуникации. Взрывная волна полнос­тью уничтожает лес и все живое. Лавовые или пирокластические потоки, температура которых может достигать 500 ^оС, вызывают пожары, гибель людей и животных, уничтожают растительность. Пирокластические потоки засыпают речные долины, сглаживают рельеф и образуют новые формы.

Вторая область охватывает подножие вулкана и нижние части склона в радиусе до 30 км. Она характеризуется частичной гибелью людей и биоты под действием таких факторов, как тефра, паля­щие тучи и сильные пеплопады. Под тяжестью тефры и ее терми­ческого и химического воздействия полностью уничтожается рас­тительность. Животные гибнут от бескормицы, отравления кор­мом, отсутствия воды и из-за ожогов. В 1994 г. г. Рабул и располо­женная рядом бухта на острове в Новой Гвинеи в результате из­вержения вулкана Матурл были погребены под слоем пепла. Ра­нее, в 1937 г., в этом городе погибло около 500 человек.

В третьей области на окружающую среду влияет пепел. Радиус этой области достигает нескольких тысяч километров. Здесь преоб­ладает химическое воздействие, а механическое только дополняет его. Пепел ухудшает условия жизнедеятельности человека. При по­падании в водоемы и почву пепел меняет их химический состав, что, в свою очередь, вызывает качественные и количественные из­менения в видовом составе животных и растений. Во время извер­жения вулкана Большой Толбачик в 1975 г. пепловая туча охватила площадь 1000 км². На Камчатке пеплом была засыпана раститель­ность и оленьи пастбища. Воды рек и озер стали кислыми и непри­годными для питья. Животные погибли от бескормицы и жажды.

Огромный ущерб приносят побочные процессы, не связанные напрямую с вулканической деятельностью, — обвалы, лавины и лахары. Горячий пирокластический материал, осаждаясь на ледни­ках и снежниках, из-за высокой температуры вызывает их бурное таяние. Образуются горячие и холодные лахары. Эти грязевые по­токи, перемещаясь со скоростью 20 — 50 км/ч, увлекают за собой огромные глыбы застывшей лавы и уничтожают все живое на сво­ем пути. За извержением вулкана Руис в Колумбии в 1985 г. возник лахар, который унес жизнь 24 тыс. человек (5, с. 186).

Гибель людей и последующие заболевания связаны не только с механическими воздействиями лахаров, палящих туч, тефры, пеп­ла, но и с химическими ожогами легких и повреждениями слизи­стой оболочки. Только за последние 500 лет из-за извержений вул­канов в общей сложности погибли 200 тыс. человек.

Вместе с тем вулканические извержения играют и положитель­ную роль. С одной стороны, покрытые пеплом склоны вулканичес­ких гор являются весьма плодородными, так как содержат в боль­ших количествах необходимые для растений калий, фосфор и дру­гие биогенные микроэлементы, с другой — вулканические облас­ти являются практически неисчерпаемым источником экологически чистой геотермальной энергии. Геотермальные станции создаются в местах выхода на поверхность гидротерм, связанных с фумарольной стадией извержения. Геотермальные воды обогревают жилые и производственные помещения и теплицы и одновременно облада­ют бальнеологическими свойствами.

Вулканическая деятельность влияет на климат. Вулканы вы­брасывают в атмосферу значительное количество парниковых га­зов, среди которых углекислый газ, пары оксидов и диоксидов серы. Выбрасываемая вулканами газообразная смесь приводит к разрушению озонового слоя и способствует возникновению озо­новых дыр.

1.2. Землетрясение

Являются наиболее опасным проявлением гео­логических процессов. Это внезапное освобождение потенциаль­ной энергии земных недр в виде продольных и поперечных волн. За исторический период, т.е. за последние 4 тыс. лет, от землетря­сений, по неполным данным, погибли около 13 млн человек. Только во время одного землетрясения в Китае в 1976 г., по разным дан­ным, погибли от 240 тыс. до 650 тыс. человек и более 700 тыс. чело­век получили ранения (5, с. 187).

По генезису природные землетрясения подразделяются на тек­тонические, вулканические и экзогенные. Самыми разрушитель­ными являются тектонические, вызываемые быстрым смещением крыльев тектонических нарушений.

Сила землетрясения зависит от количества выделившейся в об­ласти очага энергии, характеризуемой магнитудой (условной энер­гетической характеристикой) и глубиной залегания очага. Интен­сивность — качественный показатель последствий, включающий размер ущерба, количество жертв и степень восприятия людьми последствий землетрясения.

Для определения интенсивности колебания поверхности в эпи­центре используется 12-балльная шкала силы землетрясений, ос­нованная на степени разрушения построек. Более широко приме­няют шкалу магнитуд, которая неверно называется баллами. Она была предложена Ч. Рихтером и соответствует относительному коли­честву энергии, выделившейся в очаге землетрясения. Наиболее сильные землетрясения характеризуются магнитудой (М) от 6 до 8,9. Магнитуда 6 соответствует землетрясению силой 8 баллов, М = 7 —9—10-балльному землетрясению, а М > 8—11 —12-бал­льным землетрясениям (5, с. 188).

Надо отметить, что оценка землетрясений в магнитудах более объективна, чем в баллах, так как степень разрушения построек зависит не только от количества выделившейся энергии, но и от других факторов, в частности от качества построек и применения антисейсмической технологии строительства, глубины очага, водонасышенности горных пород и т.д.

Землетрясения выражаются многими толчками, направленны­ми вверх от очага, из которых только один или несколько являются главными и наиболее разрушительными. Главному толчку пред­шествуют форшоки, а после следуют повторные толчки — афтершоки.

До 80 % землетрясений происходят в земной коре, и у многих из них очаги располагаются на глубине 8 — 20 км. Максимальная глубина очага землетрясения находится примерно на границе ниж­ней и верхней мантии (620—720 км).

Большая часть крупных землетрясений приурочена к Альпийско-Гималайской области и Тихоокеанскому огненному кольцу (рис. 8.5). В состав первой входят горно-складчатые сооружения Се­верной Африки, Апеннины, Альпы, Карпаты, Крым, Кавказ, гор­ные сооружения Балканского полуострова. Малой и Средней Азии, Ирана, Афганистана, Памира, Гималаев и Бирмы. Тихоокеанское огненное кольцо включает Алеутские острова, Камчатку, Саха­лин. Курильскую гряду. Японские острова, горные сооружения Юго-Восточной Азии. Центральной Америки. Анды и Кордилье­ры. В перечисленных районах происходят самые сильные землетря­сения, как правило, превышающие 9—10 баллов. В сейсмоопасных областях проживает более половины населения Японии, одна треть населения Китая, одна седьмая часть населения США и одна со­тая часть населения России.

Землетрясения — это комплексное бедствие с прямым и кос­венным вторичным ущербом, возникающим в результате схода лавин и оползней, селей, возникновения цунами и пожаров. При­чем в материальном исчислении ущерб из-за сопутствующих сти­хийных бедствий нередко превышает первичный ущерб.

Величина ущерба, наносимого землетрясениями, зависит от силы сейсмических волн, достигающих земной поверхности, час­тоты, продолжительности сейсмических колебаний, от конструк­тивных особенностей зданий и состояния грунта основания. Об­щий ущерб от разрушения зданий во время землетрясения в Кара­касе в 1967 г. превысил 100 млн долларов и при этом погибли 205 человек. Во время Ашхабадского землетрясения в 1948 г. город был практически полностью разрушен, а число жертв возможно превысило 125 тыс. человек. Одним из самых тяжелых по своим соци­ально-экономическим последствиям было Спитакское землетря­сение 7 декабря 1988 г. Число погибших превысило 25 тыс. человек, а убытки составили около 8 млрд долларов (5, с. 189).

Сильные землетрясения приводят к серьезным изменениям природной среды. Меняются рельеф земной поверхности, конфи­гурация водораздельных пространств и горных хребтов, возника­ют новые прибрежные и подводные равнины, грабены и горсты, рвы и трещины, по которым перемещаются блоки земной коры, образуя сбросы и взбросы.

Во время одного из самых сильных в истории человечества Гоби-Алтайского 12-балльного землетрясения в 1957 г. хребет Гурван-Соихан высотой до 4000 м и протяженностью 257 км был припод­нят и сдвинут к востоку. Образовались многочисленные разрывные нарушения, в частности, грабены шириной 800 м и длиной до 3,5 км, длинные тектонические рвы с зияниями до 19 м, а водо­раздельный участок г. Битут протяженностью 3 км и длиной 1,1 км опустился на 328 м. На северном склоне хребта Хамар-Дабан были сорваны и сброшены в долину островерхие пикообразные верши­ны гор. Они слились вместе в виде усеченных конусов, образовав плосковерхий водораздел.

Последствия землетрясений бывают особенно катастрофичны, когда они провоцируют экзогенные гравитационные процессы — обвалы, камнепады, оползни и сели.

Землетрясения в силу своего мгновенного действия вызывают сильные разрушения и приводят к большим жертвам. Продолжи­тельность главного толчка, характеризующегося наибольшей магнитудой, редко превышает одну минуту. Это бедствие застает лю­дей врасплох. Повторные подземные толчки — афтершоки — про­являются длительное время, и население успевает к ним подгото­виться.

Несмотря на проводимые в больших масштабах исследователь­ские работы по прогнозированию землетрясений, до сих пор не предложено реальной методики прогноза. В принципе предугадать возникновение землетрясения реально, так как после соответству­ющих исследований составляют специальные сейсмогеологические карты, но сказать точно, в каком конкретном месте и когда может произойти землетрясение, крайне сложно и на сегодняш­ний день практически невозможно.

Исходя из невозможности на современном уровне развития на­уки и технической ее оснащенности предсказать и предотвратить разрушительные землетрясения, большое значение приобретает обучение населения поведению в сейсмоопасных регионах и сейс­мостойкое строительство в этих районах. В комплекс антисейсми­ческих мер входит создание железобетонных сейсмических поясов, уменьшение веса кровли и межэтажных перекрытий, отказ от вы­ступающих тяжеловесных деталей — карнизов, балконов, лоджий (5, с. 190).

2. Гравитационные процессы как источник опасности

Они выражаются в перемещении мас­сы горных пород под действием силы тяжести из возвышенных участков рельефа в пониженные. Ввиду того что они наиболее ча­сто проявляются на склонах, их нередко называют склоновыми процессами. Скорость и масштабы перемещения обломочного ма­териала зависят от крутизны склона и объема подготовленного к перемещению материала. Склоновые процессы проявляются на склонах гор и возвышенностей, на бортах речных долин и на кру­тых берегах морей и озер. Причиной вывода из состояния равнове­сия массы горных пород могут быть землетрясения, подмыв скло­нов при боковой эрозии, абразия, деятельность подземных вод и антропогенная деятельность.

Образовавшиеся в процессе гравитационного перемещения осад­ки, или коллювий, состоят из разнообразных по величине и со­ставу обломков горных пород — глыб, щебня, гравия, песка, алев­рита и пелита. Перемещение обломочного материала совершается с разной скоростью — либо медленно, либо мгновенно. К послед­ним относятся обвалы, камнепады, оползни и осыпи.

2.1. Обвалы

Обвалы развиваются на отвесных обрывистых или очень крутых склонах. Под действием физического выветривания на склонах за­кладывается все расширяющаяся система параллельных трещин. Часть пород, отделенная от коренного массива, отклоняется в сто­рону склона, а затем под действием силы тяжести опрокидывается на поверхность склона, распадаясь на отдельные обломки.

Самые крупные обвалы связаны с землетрясениями. Во время крупного землетрясения в 1911 г. на Памире обрушилась масса гор­ных пород объемом 8 млрд т в долину р. Мургаб. Вследствие обвала река была перегорожена плотиной высотой 600 м, и возникло высокогорное Сарезское озеро глубиной около 500 м и площадью 86,5 км². (5, с. 191).

Камнепады — разновидность обвалов. Отличаются размером пе­ремещаемых блоков. Во время камнепадов вниз по склону движут­ся отдельные глыбы и крупный щебень.

Осыпи — скопления легко подвижной массы горных пород, со­стоящей из щебня и дресвы (продуктов физического выветрива­ния). Под влиянием силы тяжести осыпи медленно перемещаются вниз по склону.

2.2. Оползни

Оползни возникают в том случае, когда склон сложен водонос­ными и водоупорными породами. Могут двигаться крупные блоки твердых пород (блоковые оползни) и отдельные глыбы (глыбовые оползни).

Скорость движения оползней различна. Одни за год проходят расстояние около 100 м, другие перемещаются существенно быст­рее и представляют собой опасные природные явления, способ­ные накрыть жилые здания и хозяйственные постройки и привес­ти к человеческим жертвам.

По происхождению различают оползни: сейсмогенные, вызван­ные землетрясениями; возникающие при насыщении поверхности склонов водой и изменении их наклона; антропогенные — как ре­зультат неправильной хозяйственной деятельности. Причиной смещения массы рыхлых пород может быть подмыв участка склона с водоупорным горизонтом.

Оползням подвержены берега рек, озер и морей как в платфор­менных областях, так и горно-складчатых. Масштаб развития ополз­ней и эколого-геологические последствия их воздействия на окру­жающую среду определяются объемом и скоростью перемещения масс фунта. Крупнейшие оползни с катастрофическими послед­ствиями возникают в тех случаях, когда мощная толща плотно скрепленных пород залегает на слабо литифицированных толщах или плывунах, в которых при насыщении водой возникают явления ползучести, выдавливания и выплывания (5, с. 192).

На морских побережьях оползневые процессы активизируются во время штормов, сопровождаемых ливневыми дождями. Многие грандиозные оползни с трагическими последствиями спровоци­рованы землетрясениями. Активизации оползневых процессов спо­собствует обильное увлажнение пород в результате затяжных дож­дей, ливней и снеготаяния. В 1994 г. на юге Киргизии после обиль­ных дождей и снегопадов в лёссовых породах сошли оползни-по­токи объемом от 500— 600 м3 до 1,5 млн м³. Погибли 115 человек. В 1974 г. во время крупного оползня объемом 1,6 км³ в Перу в Андах погибли 450 человек.

Оползни наносят значительный материальный ущерб. Они раз­рушают промышленные здания, жилые дома, транспортные арте­рии, коммуникации, погребают целые деревни, нарушают струк­туру сельскохозяйственных земель. Угроза образования оползней, представляющих опасность для инженерных сооружений и дорог, вызывает рост косвенных материальных издержек и требует созда­ния дополнительных защитных сооружений. Ежегодный матери­альный ущерб от оползней в мире составляет несколько миллиар­дов долларов.

Помимо обвалов, камнепадов и оползней существуют медлен­ные гравитационные перемещения дезинтегрированных отложе­ний, называемых крипом. Выделяют глубинный крип, когда про­исходит перемещение материала в глубь Земли, и склоновый крип — перемещение материала вниз по склону. Крип вызывается уплот­нением рыхлых пород (лёсса и глины) на глубине и образованием на глубине разуплотненного вещества вследствие таяния и замер­зания воды (криогенный крип), откачкой подземных вод, нефти или газа (антропогенный крип). В результате действия крипа на поверхности образуются плоские блюдцеобразные котловины, ого­ляются склоны и у подножия возникают холмистые нагроможде­ния смещенного со склонов коллювия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом,немногие из грозных явлений природы могут сравниться по разрушительной силе и опасности с землетрясениями. История человечества насчитывает миллионы жертв, сотни погибших городов и поселков, поврежденных и уничтоженных сооруже­ний от этого стихийного бедствия.

Наиболее распространены землетрясения в горных и пред­горных районах.

Коварство землетрясения в том, что оно всегда внезапно. Заблаговременно предупредить население об опасности почти невозможно. Большей частью для практических действий людям отводится всего несколько секунд.

 Землетрясение - колебание земной поверхности  вследствие  внезапных смещений и разрывов в земной коре или манте. Ежегодно фиксируется около миллиона толчков. Из них:

 1 - катастрофичный;

 10 - сильных;

 100 - разрушительных;

 1000 - повреждающих разрушений.

 Большинство землетрясений сопровождается затухшими вулканами.

В XX веке произошло 340 крупных землетрясений. Особенно катастрофичными являлись:

 Китай — 1976 г. Тянь-Шань. Полное разрушение. 650 000 погибло.

 Япония — 1923 г. 140 000 чел. погибло.

 Перу — 1970 г. 70 000 чел. погибло.

 Ашхабад — 1948 г. 110 000 чел. погибло.

 Ташкент — 1966 г. 20 000 чел. погибло.

 Армения — 1988 г. 25 000 чел. погибло.

Оползни - это скользящее смещение участков земной поверхности вниз по склону под действием собственного веса. Они происходят чаще всего по берегам рек и водоемов, на горных склонах. Основная причина оползней — избыточное насыщение глинистых пород подземными водами. Оползни возникают также во время землетрясений и извержений вулканов.

Оползни могут разрушать населенные пункты, повреждать автострады и железные дороги, трубопроводы, линии связи и электропередач, плотины и дамбы, преграждать долины с образованием завальных озер, вызывать наводнения.

При угрозе оползня и при наличии достаточного времени население эвакуируется из опасных районов в безопасные. Эвакуация производится как пешим порядком, так и с исполь­зованием транспорта.

 Обвал - отрыв и катастрофическое падение больших масс пород,  их опрокидывание, дробление, скатывание на крутых горных склонах.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Варющенко С.Б. Безопасность жизнедеятельности и медицина катастроф: Учебник для студентов сред. проф. учеб. завед. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 320 с.

2. Русак О., Малаян К., Занько Н. Безопасность жизнедеятельности: Уч.пособие для ВУЗов. 11-е изд. – С-Пб.: Издательство «Лань», - 2007. - 448

3. Ушакова С.А. Экологическое состояние территории России: Учеб. пос. для студ. высш. пед. уч. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 352 с.

4. Хотунцев Ю.А. Экология и экологическая безопасность: Учебное пособие для студентов высш. пед. уч. заведений. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия». – 2004. – 480 с.

5. Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии: Учеб. пособ. для экологич. спец. вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 352 с.