Сильные подземные толчки и колебания, возникающие в эпицентре землетрясений, передаются по земной коре в виде ударных сейсмических волн на значительные расстояния, разрушая различные сооружения, в том числе историко-архитектурные памятники; при этом существенный ущерб может быть нанесен природному камню, использованному в таких сооружениях в виде облицовки, кладки, декоративного оформления и т. п.
Специальная комиссия ЮНЕСКО, обследовавшая состояние андезитовых деталей и скульптуры на знаменитом буддийском храме Борободур на о. Ява (VIII в.), установила, что основной причиной деструкции камня, наряду с коррозией, являются подземные толчки, частые в этом регионе.
Трагическое землетрясение 1755 года в Лиссабоне практически уничтожило эту процветавшую столицу империи с её многочисленными каменными соборами и монументами. Напоминанием об этой катастрофе служат руины костёла Карму в районе Вайру-Алту: от подземных толчков уцелели лишь контрфорсы сооружения, все стены (кладка из блоков песчаника и известняка) были раздроблены и полностью обрушились… Пожалуй, единственная уцелевшая постройка в городе — резиденция епископа, собор Се, стены которого выполнены кладкой известняко- вого туфа; колебания почвы вызвали появление трещин и частичное дробление в нижних рядах блоков, в то время как камень верхней части стен остался целым — по-видимому, ударная волна пошла по швам кладки, сыгравшим роль волноводов.
В1906 году произошло страшное землетрясение в Сан-Франциско, практически стёршее город с лица земли. Сейсмическая волна, шедшая из эпицентра в Тихом океане (примерно в двух милях от Сан-Франциско), двигалась со скоростью 13,5 тысяч миль в час. По свидетельствам очевидцев, «город рухнул мгновенно, фасады отваливались от домов, обнажая интерьеры…». Было уничтожено свыше 28 тысяч зданий, включая магазины, театры, банки.
В 1908 году землетрясение в сицилийском городе Мессина (Италия) разрушило многие постройки из местного известняка.
В 1948 году произошло сильнейшее землетрясение в Ашхабаде (Туркменистан), разрушившее весь город. В числе немногих уцелевших сооружений — местная православная церковь и малоэтажные постройки, сложенные стеновыми блоками пильного известняка (на камне зафиксировано образование сквозных трещин).
Ташкентское землетрясение 1966 года (Узбекистан), вызвавшее разрушение в центре города, привело к осыпанию мраморной облицовки с фасадов некоторых зданий.
Землетрясение в г. Калемата (Греция, 1986 г) вызвало тяжелые повреждения каменных облицовок многих зданий. В кафедральном соборе города были разрушены стены, сложенные мраморными блоками.
В 1988 году сильнейшее землетрясение произошло в г. Ленинакане (Армения): в его эпицентре (пос. Спитак) сила подземных толчков достигала 7-8 баллов по шкале Рихтера. Примечательно, что в основном разрушению подверглись современные здания, тогда как большинство старинных построек сохранилось. В ряде сооружений, возведённых из стеновых блоков вулканических туфов (артикского и др.), зафиксировано появление трещин в камне.
Следует отметить, что подземные толчки при землетрясениях вызывают вибрацию почвы, передающуюся зданиям и сооружениям по аналогии с вибрацией от сваезабивочных машин или от тяжелого автотранспорта. Интенсивность землетрясений измеряется в баллах и характеризует степень сотрясения на поверхности Земли.
Мерой общей энергии сейсмических волн служит так называемая магнитуда землетрясения — условное число, пропорциональное логарифму максимальной амплитуды смещения частиц почвы (эта величина определяется из наблюдений на сейсмостанциях и выражается в относительных единицах).
Следует отметить, что часто используемая в средствах массовой информации шкала Рихтера, как правило, не корреспондируется со степенью ущерба от землетрясения в конкретной местности (она учитывает лишь амплитуду волны и расстояние от эпицентра до измеряемой станции). Более приемлема модифицированная шкала Меркалли, оценивающая интенсивность землетрясения по степени ущерба, без учёта расстояния до эпицентра. Ниже приводятся стадии землетрясений по 12-бальной шкале Меркалли:
- I (незаметное) — человеком не ощущается, фиксируется исключительно приборами;
- II (очень слабое) — ощущается отдельными людьми на верхних этажах зданий;
- III (слабое) — слабоощущаемая вибрация (как от проезда лёгкого автотранспорта); незначительное покачивание люстр и прочих подвешенных предметов;
- IV (умеренное) — вибрация как от проезда тяжёлого автотранспорта; дребезжание окон, посуды и т.п.; ощущение тряски как от ударов о стену тяжёлого ядра;
- V (довольно сильное) — ощущается на улице; вызывает пробуждение спящих; перемещение небольших предметов; расплескивание жидкости из посуды;
- VI (сильное) — ощущается всеми; предметы падают с полок; разбивается посуда; перемещается или падает мебель; осыпается слабая штукатурка, растрескивается слабая кладка (из необожжённого кирпича, тощего раствора);
- VII (очень сильное) — трудно устоять на ногах; замечается водителями автотранспорта; поломка мебели; повреждение слабой каменной кладки, включая трещинообразование;
- VIII (разрушающее) — частичное обрушение зданий; повреждение кладки обычного качества; частичное повреждение кладки и облицовки хорошего качества; выпадение облицовки стен; раскачивание колонн и статуй, смещение памятников;
- IX (опустошающее) — всеобщая паника; очень сильное повреждение обычной кладки; смещение с фундаментов отдельных строений; серьёзные повреждения резервуаров; трещины в земле;
- X (уничтожающее) — разрушение большинства сооружений и мостов; искривление рельсовых путей;
- XI (катастрофа) — поломка рельсовых путей и трубопроводов; широкие трещины в земле; оползни, обвалы; разрушение всех сооружений, включая каменные постройки;
- XII (сильная катастрофа) — полное разрушение; большие оползни; возникновение водопадов; отклонение течения рек.
Обобщая изложенное, можно сделать следующие выводы. Повреждение каменной облицовки происходит в основном при интенсивности землетрясения в VI-IX баллов по шкале Меркалли (говорить о дефектах камня при большей интенсивности не имеет смысла, так как при этом происходит полное разрушение облицовки и кладки вместе со строительными конструкциями). При этом характер основных повреждений камня (трещиноватость, сколы кромок и углов деталей, разрушение целых плит или их фрагментов) тот же, что и дефектов, вызванных другими причинами, описанными ранее.
Иногда значительная сила горизонтального импульса при высокой скорости его прохождения приводит к смещению деталей в сооружении, хотя камень при этом не успевает разрушиться и остаётся практически целым.
Следует отметить, что в России имеются два основных сейсмоопасных региона: Восточная Сибирь и Северный Кавказ. По количеству камня, используемого в строительстве и архитектуре, здесь безусловно лидирует
Северный Кавказ, где динамично развивается курортный и спортивный комплексы, ведётся индивидуальная коттеджная застройка и т.п. Архитекторы, проектирующие сооружения в районе, подверженном сейсмическим воздействиям, должны, помимо учёта общих требований к сейсмостойкости строительных конструкций, предусматривать и надёжную систему крепления камня.
