6.2 Землетрясения

Под землетрясением понимают внезапное и резкое трясение отдельных участков земной коры в виде толчков различной силы. Изучением землетрясений занимается наука - сейсмология.

В зависимости от интенсивности выделяют микросейсмические (регистрируются специальными приборами - сейсмографами), макросейсмические (улавливаются человеком) и мегасейсмические (сопровождаются нарушениями земной коры и разрушением сооружений). В год в среднем на Земле происходит одно катастрофическое, сто - разрушительных и тысячи - незаметных.

Рис. 6.3 - Схема основных элементов землетрясения

Эпицентр

Плейстосейстовая

область

Гипоцентр

Центр землетрясения

Изосейсты

Глубина землетрясения

С

Ю

Антиэпицентр

Пространство в Земле, в пределах которого происходит освобождение энергии, называется очагом землетрясения, а его центральная точка - гипоцентром. Проекция гипоцентра на поверхность Земли - эпицентр, а на обратную сторону - антиэпицентр. Расстояние от эпицентра до гипоцентра - глубина очага землетрясения. От гипоцентра распространяются продольные (Р) и поперечные (S) волны. Колебания частот в продольных волнах происходят вдоль, а в поперечных - поперек их распространения. Скорость распространения продольных в 1,7 раза выше скорости поперечных волн.

Регистрация волн выполняется сейсмографами (сейсмоскопы -фиксируют), которые позволяют определить силу толчков, место его появления (возникновения), характер и скорость распространения сейсмических волн. Первый сейсмограф изобретен в Китае в II столетии н.э.

Оценка силы землетрясения производится по 12-бальной шкале Рихтера. Землетрясения интенсивностью 1-3 балла человеком не ощущаются, 8-10 баллов происходит разрушение зданий, 11 баллов - катастрофическое и 12 баллов - весьма катастрофическое.

По глубине гипоцентра землетрясения подразделяются на: 1) поверхностные - до 10 км; 2) нормальные 10-60 км; 3) промежуточные 60-300 км; 4) глубокофокусные 300-700 км;

По распространению - поверхностные 35-36 %, нормальные 39-41 %, промежуточные 15-20 %, глубокие - 1 %;

П о происхождению: тектонические, вулканические, денудационные и искусственные.

Рис. 6.3. Очаговая область землетрясения 1966 г. под Ташкентом. Большие круги обозначают место главного толчка, более мелкие афтершоки. Стрелками показано направление подвижек. Стрелки у поверхности указывают на причину вспучивания по данным повторного нивелирования

Тектонические землетрясения (95 %) - появление связано с короткосрочной разгрузкой механических напряжений, которые возникают при перемещениях отдельных блоков литосферы. Тектонические нарушения могут возникнуть на разных глубинах, их энергия бывает колоссальной. Землетрясение тектонического типа, т. е. связанное с внутренними эндогенными силами Земли, предполагающий образование и обновление множества разномасштабных разрывов, каждый из которых высвобождает и перераспределяет энергию в некотором объеме.

Вулканические землетрясения приурочены к районам современной вулканической деятельности, эпицентр совпадает с кратером вулкана, а гипоцентр расположен под конусом. Для них характерна небольшая энергия толчков и малая область распространения. Причиной их является прорыв магмы в жерле вулкана, сопровождающийся выбросом газов, паров воды и обломков (Индонезия - вулкан Кракатау, о. Суматра, Борнео, Ява).

Денудационные землетрясения появляются в результате обвалов в горных районах, провалов в карстовых пещерах и т.д. Для них характерна небольшая глубина гипоцентра, сила не более 5-6 баллов (Волчанское в Харьковской обл. 1915г.).

Искусственные землетрясения возникают при взрывах. При ядерных взрывах сила может быть 9-10 баллов. Их осуществление может быть обусловлено в целях снятия напряжения в сейсмоопасных районах для предупреждения катастрофических нарушений (штат Невада при взрывах не проявлялись землетрясения).

Моретрясения - сейсмические колебания океанского. Эпицентр находится в пределах моря или океана. При моретрясениях появляются огромные волны (цунами - по-японски - волна) высотой до 40 м со скоростью курьерского поезда (80-100 км/час), обладающие огромной разрушительной силой.

При подводном землетрясении возникает локальное возмущение водной поверхности над эпицентром, обусловленное быстрым поднятием или опусканием морского дна, которое приводит к возникновению стоячих волн высотой до 5 — 6 м, водяные бугры, остающиеся на одном месте на поверхности океана, длинных гравитационных волн – цунами, длина которых определяется площадью эпицентра, достигая сотен километров и более. Мгновенное поднятие дна океана на поверхности вод вызывает появление водяного «гриба» высотой 5 — 8 м, распадающегося с образованием круговых волн. Скорость их распространения обычно не превышает 200 км/ч, в то время как скорость сейсмических волн составляет несколько км/с. Скорость подхода цунами к берегу равна:

С= ,где g=9,81 м/с² — ускорение свободного падения; Н— глубина океана.

При подходе цунами высотой 5 — 6 м к берегу, высота волны начинает возрастать до нескольких десятков метров, которые всей мощью обрушиваются на пологий берег и проникают в глубь побережий до десятков километров. Цунами в Тихом океане за последние 10 лет отмечались более 70 раз, часто вызывают большие человеческие жертвы

Землетрясения приурочиваются к определенным регионам: сейсмические области, зоны и пояса. Известны 2 зоны: а) Среднеземноморская (Трансазиатская) южная Европа (Альпы, Апеннины, Карпаты), Северная Африка и Малая Азия, Средняя Азия (15 %); б) берега Тихого океана (80 %).

Прогнозирование - регистрация предвестников: слабые колебания почвы, изменение параметров магнитных, электрических и гравитационных полей, изменение состава и свойств горных пород, воды и газов и др.