Вызов: На пути к снижению разрушительных последствий землетрясений

Аннотация

Приводятся основные научные результаты сейсмологического изучения Ташкентского и Газлийского землетрясений, а также результаты исследований по созданию комплекта новых карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации – ОСР-2016, предназначенных для замены нормативных карт ОСР-97, отслуживших положенный им срок применения в практике проектирования и сейсмостойкого строительства. Сообщается о существующих недостатках в организации и утверждении нормативных документов, предназначенных для снижения разрушительных последствий землетрясений.

Землетрясения неизбежны. Они обусловлены продолжающейся десятки и сотни миллионов лет глобальной эволюцией недр нашей планеты. Предсказать время возникновения очередных землетрясений, а тем более предотвратить их, современная наука пока не в состоянии.

Единственным и достаточно эффективным путем к снижению людских потерь и материального ущерба от сильных землетрясений является тщательное изучение сейсмического климата территорий – выделение районов с разной степенью сейсмической опасности и соответствующее сейсмостойкое строительство в их пределах.

Надежность карт сейсмического районирования зависит от достижений как в изучении геофизических процессов в самих очагах землетрясений, так и в выявлении закономерностей в сейсмогеодинамическом развитии крупных сейсмоактивных регионов и Земли в целом.

Сейсмичность Узбекистана. Эллипсами и кружками показано ме- стоположение очагов землетрясений разных магнитуд и размеров — Сейсмичность Узбекистана. Эллипсами и кружками показано ме-
стоположение очагов землетрясений разных магнитуд и размеров

Эпицентр в центре города

Ташкентское землетрясение произошло в 5 часов 23 минуты 26 апреля 1966 г. Его магнитуда была весьма умеренной – всего 5, 2, однако из-за небольшой глубины залегания очага этого землетрясения сейсмический эффект в эпицентре, т.е. в центре города, превысил 8 баллов по 12-балльной шкале сейсмической интенсивности. Эпицентр землетрясения оказался всего в трех километрах от Центральной сейсмической станции (ЦСС) «Ташкент», которой в то время руководил автор этих строк. Благодаря близости к сейсмометрической аппаратуре станции, а также действовавшей с 1963 года на территории города сети временных сейсмометрических пунктов, созданных ЦСС для сейсмического микрорайонирования Ташкента, был собран богатейший сейсмографический материал о развитии очаговой области этого землетрясения [1, 2].

Разрыв горных пород в сейсмическом очаге, находившемся под центром города, распространился на глубине от 2–3 км до 8–9 км. Горизонтальная протяженность очага составила 4–5 км. Землетрясение сопровождалось огромным количеством (свыше тысячи) повторных толчков (афтершоков), которые возникали более года, а в первые часы почти ежеминутно. Самые сильные из них, интенсивностью до 7 баллов, произошли 9 и 24 мая, 5 и 29 июня, 4 июля 1966 года и 24 марта 1967 года. В результате подвижки пород в очаге землетрясения земная поверхность была поднята и центр города стал теперь выше почти на 4 см.

Пострадала в основном центральная часть Ташкента. Благодаря преобладанию вертикальных колебаний полных обрушений домов практически не было. Погибли 8 человек и около двухсот были госпитализированы с различными травмами. Однако в последующие два года от пережитого стресса и в ожидании новых землетрясений в моменты даже очень слабых афтершоков от сердечных приступов скончались еще сотни пожилых людей.

Результаты комплексных исследований природы Ташкентского землетрясения стали значимой вехой в сейсмологии. В частности, было открыто явление изменения уровня и газового состава термальной воды глубинного происхождения перед основным землетрясением и его наиболее сильными афтершоками. На основе наблюдений в глубокой скважине, специально пробуренной в Ташкентский сейсмический очаг, впервые получены образцы пород из еще «тепленького» очага. Обнаружено понижение (а не повышение, как ожидалось) температуры воды в скважине, расположенной непосредственно над очагом Ташкентского землетрясения, что указало на быстрое адиабатическое расширение пород в момент тектонического разрыва.

Впервые было показано, что каждое отдельное землетрясение со своими афтершоками отображает картину развития крупной тектонической зоны и является моделью ее поведения во времени. При этом происходит трансформация графиков повторяемости землетрясений разных магнитуд во времени, что послужило в дальнейшем основой для разработки новой методологии оценки сейсмической опасности при выполнении работ по общему сейсмическому районированию территории Российской Федерации и созданию в 1991–1997 годах принципиально новых нормативных карт ОСР-97, а затем опытных карт ОСР-2012/2014 и комплекта актуализированных итоговых карт – ОСР-2016. К представлениям о нелинейности графиков повторяемости землетрясений вслед за нами спустя 15–20 лет пришли и другие исследователи, в том числе и за рубежом [10, 11].

В 1966 г. в составе Узбекской Академии наук по инициативе автора этой статьи был создан Институт сейсмологии. ЦСС «Ташкент» была преобразована в современную Ташкентскую сейсмологическую обсерваторию (ТСО), оборудованную самой современной аппаратурой и выносными радиотелеметрическими пунктами, расположенными в глубоких скважинах на расстоянии от 30 до 70 км вокруг города.

Признанием выдающихся успехов советской науки явился первый Международный симпозиум по прогнозу землетрясений, состоявшийся в Ташкенте в 1974 г. под эгидой Международной ассоциации по сейсмологии и физике недр Земли (МАСФНЗ) с участием выдающихся ученых, сейсмологов и геофизиков из США, Японии, Италии, Австралии, Югославии, ГДР, Польши, ФРГ, Румынии, Ирана и других стран мира, а также из всех тогда еще союзных республик.

Предложенную нами геофизическую модель подготовки сейсмического очага в виде четырех стадий его развития, как и представления об увеличении объема горных пород (дилатансии) при разрушении и образовании в них микротрещин, а также о более частом возникновении крупных землетрясений, чем это ожидалось прежде, подтвердили и Газлийские землетрясения 1976 и 1984 годов.

Типичное разрушение жилого дома при первом Газлийском землетрясении 1976 г. После второго толчка строение рухнуло полностью

Землетрясения в центре пустыни

8 апреля и 17 мая 1976 г. в Бухарской области Западного Узбекистана, в пустыне Центральный Кызылкум, считавшейся до того слабо активной в сейсмическом отношении, произошли сильнейшие Газлийские землетрясения (магнитуды 7, 0 и 7, 3). Сейсмический эффект в эпицентре достигал 9–10 баллов. Гипоцентры этих землетрясений располагались на глубине 20–25 км [3].Следующий сильный подземный толчок с магнитудой 7, 2 произошел 20 марта 1984 г. в том же очаге, сместившись немного к западу.

В результате этих землетрясений был практически полностью разрушен рабочий поселок нефтяников Газли, расположенный примерно в 30 км к югу от их эпицентральной области. К счастью, при первом землетрясении катастрофических обрушений почти не наблюдалось, однако все без исключения сооружения были сильно повреждены и пришли в полную негодность. Люди переселись в палатки. Разрушения после второго, наиболее сильного майского землетрясения, были грандиозными.

Главной причиной катастрофических разрушений было то, что все строительные объекты поселка сооружались в свое время без применения каких-либо антисейсмических мероприятий, поскольку прежде эта территория представлялась практически безопасной в сейсмическом отношении…

Полная версия материала доступна
по подписке на журнал “Инженерная защита”

Литература

Уломов В.И. Динамика земной коры Средней Азии и прогноз землетрясений. Ташкент: ФАН Узб. ССР, 1974. 218 с.
Уломов В.И., Уломова Н.В. Формирование гипоцентральной области и сейсмический режим повторных толчков // Ташкентское землетрясение 26 апреля 1996 года. Ташкент: ФАН Узб. ССР, 1971. С. 122–138.
Уломов В.И. Сейсмогеодинамика области перехода от орогена Тянь-Шаня к Туранской плите и долгосрочный прогноз Газлийских землетрясений // Газлийские землетрясения 1976 и 1984 гг. Ташкент: ФАН Узб. ССР, 1986. С. 7–18.
Уломов В.И., Шумилина Л.С. Комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации – ОСР-97. Объяснительная записка и список городов и населенных пунктов, расположенных в сейсмоопасных районах. М.: ОИФЗ, 1999. 57 с.
Уломов В.И. Об инженерно-сейсмологических изысканиях в строительстве // Инженерные изыскания. 2009. № 9. С. 28–39.
Уломов В.И., Перетокин С.А., Медведева Н.С., Акатова К.Н., Данилова Т.И. Сейсмологические аспекты общего сейсмического районирования территории Российской Федерации (карты ОСР-97, ОСР-2012, ОСР-2014) // Вопросы инженерной сейсмологии. 2014. № 4. С. 5–24.
Уломов В.И. Не природа виновата. 20 лет сейсмической катастрофе на Сахалине // Инженерная защита. 2015. № 3 (8). С. 76–82.
Уломов В.И. К вопросу о стандартизации норм и правил сейсмического районирования для сейсмостойкого строительства в Российской Федерации // Инженерные изыскания. 2015. № 10–11. С. 6–17.
Уломов В.И., Богданов М.И, Пустовитенко Б.Г., Перетокин С.А. Стром А.Л., Акатова К.Н., Данилова Т.И., Медведева Н.С. Анализ сейсмической опасности Северного Кавказа и Крыма в составе общего сейсмического районирования территории Российской Федерации // Инженерные изыскания. 2015. № 13. С. 12–27.
Grandori G., Guagenti E., Petrini L. Statistical grounds for favoring the characteristic magnitude model. A case study // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2008. V. 98. No. 5. P. 2161–2169.
Wu S.-C., Cornell C.A., Winter Stein S.T. A Hybrid recurrence model and its implication on seismic hazard results // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1995. V. 85. P. 1–16.