170125 (Природные катастрофы в литосфере)

Курсовая работа

на тему:

« Природные катастрофы в литосфере »

Одесса 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Вступление

Раздел 1. Обзор литературы

1.1 Общие сведения о литосфере

1.2 Литосферные опасности

Раздел 2. Обсуждение данных

2.1 Таблицы и диаграммы

Выводы

Список используемой литературы

ВСТУПЛЕНИЕ

Актуальность проблемы. Актуальность экологического изучения литосферы обусловленная тем, что литосфера есть средой всех минеральных ресурсов, одним из основных объектов антропогенной деятельности (составных природной среды), через значительные изменения которого развивается глобальный экологический кризис.

Природные катастрофы в литосфере – это опасные природные явления, которые характеризуются внезапным нарушением жизнедеятельности населения, разрушениями, уничтожением материальных ценностей травмами и жертвами среди людей. К этим опасностям относятся: землетрясения, наводнения, цунами, оползни, сели, и т.д. Они нередко оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. В данной работе речь пойдет о видах катастроф в литосфере – как одной из природных опасностей, которая 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 встречающееся и в горах, и в равнинной части Украины, и по высоким берегам морей.

В связи с выше сказанным, целью данной работы явилось: изучить природные катастрофы в литосфере и их последствия.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Рассмотреть стихийные бедствия в литосфере

2. Рассмотреть их поражающие факторы

3. Дать общую оценку стихийным бедствиям

РАЗДЕЛ 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Общие сведения о литосфере

Литосфера — внешняя твердая оболочка Земли, которая включает всю земную кору с частью верхней мантии Земли и состоит из осадочных, изверженных и метаморфических пород. Мощность литосферы составляет от 50 до 200 км. Верхняя часть литосферы состоит из осадочных горных пород. Под ними лежат гранитный и базальтовые слои. На поверхности литосферы находится почва.

Рис.1.1 Строение литосферы (разрез).

В границах литосферы периодически происходили и происходят грозные экологические процессы (сдвиги, сели, обвалы, эрозия), которые имеют огромное значение для формирования экологических ситуаций в определенном регионе планеты, а иногда приводят к глобальным экологическим катастрофа. Литосфера не есть единое целое. Она расколота на отдельные куски, части, которые называют плитами, а древние мудрецы называли Китами. Сейчас литосфера Земли состоит из семи больших плит и нескольких более мелких плит. Литосферные плиты скользят в определенных направлениях, наезжая при этом друг на друга. Упираясь, друг в друга, они создают нарушение водного баланса и напряжения, которые заканчиваются землетрясениями.

1.2 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.

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. 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. 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.

Землетрясения. 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. 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. 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.

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.