научная статья по теме ПРИЗНАКИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В РУИНАХ ДРЕВНИХ ГОРОДОВ В ПУСТЫНЕ НЕГЕВ, ИЗРАИЛЬ Геология

Текст научной статьи на тему «ПРИЗНАКИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В РУИНАХ ДРЕВНИХ ГОРОДОВ В ПУСТЫНЕ НЕГЕВ, ИЗРАИЛЬ»

ГЕОТЕКТОНИКА, 2013, № 1, с. 59-73

УДК 551.2/3

ПРИЗНАКИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В РУИНАХ ДРЕВНИХ ГОРОДОВ В ПУСТЫНЕ НЕГЕВ, ИЗРАИЛЬ

© 2013 г. А. М. Корженков1, 2, Э. Мазор3

Институт сейсмологии НАН КР, 720060, Микрорайон Асанбай 52/1, Бишкек, Кыргызстан 2Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, 123995, Москва, Б. Грузинская ул., д. 10, Россия 3Отдел наук по окружающей среде и энергетическим исследованиям НИИ им. Вейсмана, 76100, Реховот, Израиль Поступила в редакцию 25.04.2011 г.

Последние десятилетия руины Римско-Византийских городов в Израильской пустыне Негев были центром интенсивных археосейсмологических исследований. Нами был определен ряд признаков сейсмогенных повреждений, также были идентифицированы несколько сильных землетрясений, имевших место со 11-го по УП-й века н.э. Развалины строений небольшой деревушки Хальса являются полигоном для исследований повреждений, возникших при современных землетрясениях, произошедших за последние 110 лет.

Б01: 10.7868/80016853X13010049

ВВЕДЕНИЕ

Сейсмические повреждения — это постоянная угроза, которую следует иметь в виду при строительстве и планировании населенных пунктов. Таким образом, необходима информация о природе и силе землетрясений, имевших место в регионе в прошлом. Для решения этой задачи, было разработано новое научное направление — архео-сейсмология.

Инструментальные и полевые исследования современных землетрясений, произошедших в Киргизии, обеспечили базу для идентификации особенностей сейсмических повреждений [1, 2, 8, 11, 22]. Эти исследования обеспечили также базу для идентификации типов сейсмогенных повреждений в древних городах Негева и их интерпретации в терминах сейсмической интенсивности и направления прихода сейсмических волн.

Каменная пустыня Негев в южном Израиле предоставляет собой прекрасную научную платформу для работ по археосейсмологии. Во время Римского и Византийского периодов ряд городов был возведен в пустыне (рис. 1) с применением высококачественных методов строительства. Эти города процветали в период между 11-м и УП-м веками н.э., но затем были покинуты. Разрушенные города хорошо сохранились, так как регион был населен только кочевым населением, а сохранившиеся каменные стены и руины были лишь немного повреждены под воздействием сухого кли-

мата. Археологические и исторические исследования древних строительных комплексов Негева, исследованные нами с помощью археосейсмоло-гического метода, позволили датировать идентифицированные сейсмические разрушения [18, 20, 21, 23, 24, 27].

Большинство исследователей полагают, что главная тектоническая и сейсмическая активность в регионе приурочена к зоне разломов Мертвого моря, а значительные территории соседней пустыни Негев сейсмически спокойные [4, 7,13, 29, 30 и мн. др.]. Авторы данной работы не занимались исследованием тектоники и сейсмического режима региона и не хотели бы заниматься повторением здесь известных положений, описанных многократно известными тектонистами и сейсмологами. Авторы использовали архео-сейсмологический метод для изучения многочисленных развалин древних сооружений, распространенных по всему Негеву. В своих ранних статьях авторы данной работы пришли к заключению, что территория пустыни Негев не является сейсмически безопасной, а разломы, расположенные в Негеве, могут генерировать сильные землетрясения раз в сотни—тысячи лет [18, 20, 21, 23, 24, 27].

Исследованная Хальса была поселком, построенным бедуинами около 1901 г. внутри руин Римского-Византийского города Халуца (рис. 2) и разрушенным землетрясениями.

'Газа /""'

Я/ /

J ^Зу

Ч<Беер-Шева

31° с.ш.

30°

35°00' в.д.

Рис. 1. Древние города пустыни Негев и основные торговые пути. Серым цветом показан залив Мертвого моря, существовавший два тысячелетия назад, ныне высохший. Использована карта с сайта http:// www.nabateans.org/israel.htm, с изменениями

Детальное археосейсмологическое исследование Хальсы предоставляет данные по последствиям современных землетрясений в Негеве за последние 110 лет.

СИСТЕМАТИКА В ТИПАХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ, ВЫЯВЛЕННЫХ В РИМСКО-ВИЗАНТИЙСКИХ ГОРОДАХ В ПУСТЫНЕ НЕГЕВ

Здания, стены и другие конструкции, построенные из обработанных каменных блоков, составляют сеть геометрических линий, составляющих прямоугольники и позволяющие исследователям идентифицировать тип и величину деформаций с точностью в пределах нескольких сантиметров.

Нижеприведенный список типов сейсмических разрушений основывается на находках в Негеве, Израиль [12, 18, 20, 21, 23, 24, 27] и других странах [10, 14-17, 19, 25, 26, 28, 32-36].

Систематические направленные наклоны и обрушения стен, колонн, а также горизонтальное смещение верхних частей строительных конструкции являются результатом сильных землетрясений. В таких случаях нижняя часть строительной конструкции сместилась вместе с грунтом в направлении соответствующих сейсмических подвижек, в то время как верхние части остаются на месте вследствие инерции.

Значительное расстояние обрушившихся обломков от их первоначального положения является критерием высокой интенсивности землетрясения. В случае несейсмических разрушений обрушившиеся обломки обычно отлетают на расстояние не более 1/3 первоначальной высоты строительной конструкции. При сильных землетрясениях это расстояние значительно больше — в развалинах города Шивта камни, слагающие сельскохозяйственные стены высотой до 1 м, были отброшены на расстояние до 8 м.

Провисшие замковые камни в арочных конструкциях. Смещение арочного замкового камня отражает событие - мгновение кратковременного растяжения, во время которого камень успевает немного проскользнуть вниз. Это кратковременное растяжение сменяется затем обычным состоянием сжатия, которое фиксирует замковый камень в его новом положении. Кратковременное состояние растяжения вызывается прибытием сейсмического удара, воздействующего на арочную опору, что вызывает моментальный наклон ее верхней части.

Вращения отдельных каменных блоков или частей стен вокруг вертикальной оси по часовой или против часовой стрелке является обычным результатом землетрясения. Они вызываются сейсмическими движениями, действующими под углом (в плане) к стене соответствующего направления. Вращения строительных элементов вокруг горизонтальной оси также могут наблюдаться в поврежденных зданиях. Они могут быть вызваны высвобождением неравномерных напряжений, накопившихся в стенах.

Трещины, пробивающие насквозь несколько соседних строительных блоков или даже целую стену свидетельствуют о сильном землетрясении, так как значительная энергия необходима трещине для преодоления пространства между соседними блоками. Конечно, подобные трещины образуются также при взрывах и воздействии таранов, но никогда со временем при статической нагрузке.

Трещины в дверных порогах, подоконниках, а также в дверных и оконных перекрытиях вызываются сейсмическими движениями, действующи-

ми параллельно упомянутым строительным элементам.

Разрушение углов зданий при землетрясениях происходит в результате различных направлений колебаний перпендикулярно соединенных стен.

Лучшая сохранность стен определенной ориентировки указывает на аналогичное направление сейсмических движений.

Следы ремонта и стены контрфорсы — обычные доказательства событий сейсмических повреждений.

Свидетельства разрушительного землетрясения в исследуемом археологическом комплексе становятся тем более очевидными, чем больше выявляется типов и количества сейсмических повреждений.

Возраст выявленных сейсмических деформаций моложе возраста самих строительных конструкций, но старше возраста последующего ремонта или перекрывающих сооружений.

СОВРЕМЕННЫЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ

ДЕФОРМАЦИИ, ВЫЯВЛЕННЫЕ ТАКЖЕ В РАЗВАЛИНАХ ПОСЕЛКА ХАЛЬСА

Небольшой бедуинский поселок Хальса, построенный 110 лет назад, включает в себя два ряда построек, разделенных короткой улицей (рис. 2б). Там были выявлены следующие типы сейсмических повреждений:

Систематический наклон стен. Примером является здание 2 (см. рис. 2): стена, имеющая простирание 34° была наклонена в СЗ направлении

Рис. 2. Месторасположение деревни Хальса. (а) Риф-товая долина, которая хорошо видна на цифровой карте рельефа, является сегментом Великой рифто-вой долины, которая протягивается от Восточной Африки до Турции. Ширина долины в этом сегменте около 10 км, а молодые отложения выполняют эту долину до глубины более 10 км. Формирование долины началось 20 млн. лет назад. Края расходящихся (к востоку) Иорданско-Аравийской и (к западу) Негев-Синайской плит приподняты; Хальса расположена на высокоподнятом плоскогорье Негева. Современные сейсмические службы регистрируют в основном события малой интенсивности вдоль Рифтовой долины, и еще слабые и редкие события в Негеве. Тем не менее, археосейсмологические исследования выявили здесь ряд опустошающих землетрясений, произошедших во II—VII веках н.э. Данное исследование было проведено в Хальсе 110-летнего возраста, (б) Карта Бедуинской Хальсы, вычерченная по аэрофотоснимку

1 — строения (вне масштаба): 2 — колодцы; 3 — Шоссе № 222: 4 — грунтовые дороги: 5 — русла сухих рек: 6 — схематический контур Набатийско-Римско-Визан-тийского города Халуца. Номера на карте соответствуют точкам наблюдения

(а)

-г" &

40 30 20 10 0 -10 20 30 40 -50

(б)

\

» I

I ♦ Л ♦« ( ) * *

J_I ** '_|_¡J_!_1_*_1__[

\ 20 40 60 80 100 1^0 140 160 180

I I 1 * * ! *

Простирания стен

л б о я и н е

§

а р

с

а На

е е

360 300 240 180 120 60 0 —60 120 180 240 300 360

. / \ / \ . I \

I \

.1 \

и \

г I

J_I_I_I_а

(б)

1_I_I_I_и_у__I_I_I

I 20 40 60 80 100 120 140 160 180

/

Простирания стен

Рис. 3. Наклоны стен зданий в Бедуинской Хальсе. (а) Верхняя часть ЮВ стены здания 2, простирающаяся по азимуту 34°, наклонилась к СЗ под углом до 77°. (б) Диаграмма. Все стены с простиранием 30°— 55° демонстрируют систематический наклон к СЗ. В то же самое время, стены перпендикулярного простирания (110°—155°) не имеют систематической картины наклонов. Это указывает на то, что сейсмические движения распространялись вдоль СЗ—ЮВ оси

под углом в 77° (рис. 3а). Все стен

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком