Землетрясения

2.1. Основные понятия и определения

Амплитуда волны - максимальная высота гребня или глубина впадины волны. При сильных землетрясениях иногда можно визуально наблюдать сейсмические волны, распространяющиеся по поверхности земли. Так было в Петропавловске-Камчатском в момент землетрясения 4 мая 1959 г.

Афтершок - последующий толчок. После достаточно сильного землетрясения в его очаге в течение определенного времени, как правило, происходит некоторое количество слабых толчков - афтершоков; число афтершоков в очагах сильнейших землетрясений со временем убывает по закону Омори (по гиперболическому закону).

Гипоцентр землетрясения - точка (место), в которой при землетрясении начинается процесс выделения сейсмической энергии.

Длина волны - расстояние между соседними гребнями или впадинами волны. Длины сейсмических волн, излучаемых очагами землетрясений, как правило, составляют несколько километров.

Землетрясение - дословно: трясение земли; в сейсмологии - колебания земли, вызываемые прохождением сейсмических волн, излученных из какого-либо источника, называемым очагом землетрясения.

Земная кора - внешняя твердая оболочка Земли; на материках ее толщина составляет 30-40 км, толщина плит под океанами составляет около 5 км.

Изосейсты - линии, соединяющие точки с одинаковой интенсивностью и разделяющие области с разной интенсивностью колебаний поверхности Земли при землетрясении.

Интенсивность землетрясения - мера величины сотрясения в данном месте, измеряемая в баллах.

С удалением от очага землетрясения интенсивность колебаний, как правило, уменьшается. В России принята ХП-балльная шкала MSK -64, которая близка шкале Меркали, принятой в США и странах Европы;

В Японии принята VII-балльная шкала JMA (шкала Японского метеорологического общества); соотношения между шкалами устанавливаются на основания опыта.

Например, землетрясение в Кобе в январе 1995 г. сопровождалось колебаниями с интенсивностью до VII баллов JMA или до Х баллов шкалы MSK-64.

Класс сильнейших землетрясений -cовокупность землетрясений определенного диапазона магнитуда, очаговые области которых в течение определенного времени, названного сейсмическим циклом, имеют тенденцию не перекрывать друг друга; среди камчатских землетрясений к такому классу относятся землетрясения с магнитудами 7,6 и более.

Магнитуда землетрясения - мера землетрясения, определяемая величиной сейсмической энергии, сброшенной в очаге землетрясения. Количественно значение магнитуды определяется как десятичный логарифм наибольшей амплитуды колебания поверхности грунта, зарегистрированного при прохождении сейсмической волны того или иного типа с учетом поправки на расстояние от места регистрации землетрясения до эпицентра землетрясения. Магнитуда землетрясения, по определению, величина объективная и не зависит от места регистрации. В настоящее время для классификации землетрясений используется, в основном, три вида магнитуд: магнитуда Рихтера ML, магнитуда по объемным продольным волнам mb и магнитуда по поверхностным волнам Ms.

Когда средства массовой информации сообщают о том, что где-то произошло землетрясение, например, с силой 7 баллов по шкале Рихтера, то это означает не интенсивность землетрясения в баллах в сообщаемом месте, а значение магнитуды землетрясения по шкале Рихтера. Наиболее наглядно сейсмическую энергию землетрясений можно охарактеризовать, сравнивая их с ядерными взрывами. Так, самые слабые землетрясения, приводящие к повреждению зданий, имеют магнитуду около 5-5,5. Такой магнитудой, например, отличалось Ташкентское землетрясение в 1966 г., разрушившее центр многомиллионного города, и примерно такой же сейсмический эффект имел взрыв бомбы на атолле Бикини, где выделилось около 10 в степени 13 Джоулей энергии. Землетрясения с магнитудой около 8 могут приводить к катастрофам, при которых изменяются русла рек, образуются озера и возвышенности, полностью разрушаются города, что произошло, например, с Токио в 1923 г. Подобный сейсмический эффект вызовет взрыв бомбы в 5 Мегатонн, при котором выделяется 10 в степени 16-17 Джоулей энергии. Землетрясениям предельных магнитуд (8,5-9) по количеству выделяемой в очаге энергии будет, видимо, соответствовать взрыв заряда мощностью около 300 Мегатонн.

Макросейсмические данные - неинструментальные данные о землетрясении, основанные на качественном описании поведения людей, животных, предметов, зданий, изменении рельефа и т. п. при землетрясении. В основном на такого рода данных и основаны шкалы, характеризующие интенсивность колебаний грунта при землетрясении. Первые макросейсмические данные о камчатских землетрясениях, имеющих научное значение, были составлены С. П. Крашенинниковым. Каталог камчатских землетрясений начинается с землетрясения 17 октября 1737 г., которое в месте, на котором впоследствии был основан г. Петропавловск-Камчатский, сопровождалось колебаниями с интенсивностью до 9 баллов. Для сравнения, каталог Чилийских землетрясений открывается событиями, начиная с XVI в. Японских - с 684 г.

Мантия Земли - наибольшая по объему часть земных недр, расположенная между корой и ядром Земли на глубинах от 40 до 2900 км. Состоит из плотных силикатных пород.

Миграция землетрясений -закономерное перемещение эпицентров землетрясений в пространстве и во времени, количественно характеризуемое величиной скорости.

Очаг землетрясения - о бласть, в которой при землетрясении выделяется сейсмическая энергия. Существует много способов определения границы очага землетрясения: по форшокам и афтершокам, по макросейсмическим данным, по изосейстам, по данным о цунами и т. д. По-видимому, с наибольшей точностью границу очага оказывается возможным провести для класса сильнейших землетрясений по афтершокам первого года.

Период волны - интервал между двумя соседними гребнями или впадинами; величина, обратная частоте волны. Диапазон периодов сейсмических волн, излучаемых очагами землетрясений, как правило, составляет 0,1-10 сек. Однако иногда отмечаются и аномальные значения периодов у интенсивных сейсмических волн. Например, сильнейшее камчатское землетрясение, происшедшее 30 января 1917 г., сопровождалось распространением сейсмических волн, имевших характерный период около 1 мин. Такие длиннопериодные сейс­мические волны сильно воздействуют на вестибулярный аппарат человека и вызывают у него тошноту и рвоту, что и наблюдалось в Ключах при землетрясении 1917 г., имевшем интенсивность в этом пункте всего 6 баллов.

Плейстосейстовая область - область сильных колебаний и значительных разрушений при землетрясении. Размеры плейстосейстовых областей наиболее сильных землетрясений в значительной степени зависят от региона. Так, протяженности плейстосейстовых областей Среднеазиатских и Кавказских землетрясений составляют первые десятки километров, в то время как протяженности таких областей Курило-Камчатских и Японских землетрясений на порядок больше - первые сотни километров.

Плита, тектоническая плита - крупный жесткий сегмент литосферы Земли, перемещающийся относительно других плит над более глубокими слоями Земли. Перемещение плит, которые подобно панцирю покрывают поверхность всей планеты, изучает геотектоника. Самая крупная плита - Тихоокеанская; ее площадь составляет около 1/3 поверхности планеты. Практически все сильнейшие землетрясения Земли происходят в пределах окраины Тихого океана, так называемого Тихоокеанского сейсмического кольца, простирающегося по соседству с вулканическим "огненным" кольцом.

Поперечные воины (S-волны) - сейсмические волны, распространяющиеся медленнее, чем продольные Р-волны, и состоящие из упругих колебаний, поперечных по отношению к направлению распространения волны. Поперечные волны не проходят через жидкость, в том числе и через ядро Земли.

Скорость поперечных S-волн примерно в два раза меньше, чем продольных Р-волн. Поэтому, зная времена прихода на сейсмическую станцию Р- и S- волн можно определять расстояние от станции до очага землетрясения. Используя этот принцип по данным одной станции в Петропавловске-Камчатском, являющейся опорной станцией России первого класса и регистрирующей сильные землетрясения всего мира, можно определить место расположения очага сильного землетрясения в любой части Земли.

Правило непересечения очагов сильнейших землетрясений - эмпирически установленная закономерность, положенная С. А. Федотовым в основу долгосрочного сейсмического прогноза места сильнейшего землетрясения. Оправдываемость такого прогноза, как показали 30-летние наблюдения, составляет не менее 0,8-0,9.

Прогноз землетрясения - предсказание времени, места и силы землетрясения и оценка вероятности предсказываемого события.

В зависимости от продолжительности тревожного интервала прогноз может быть краткосрочным (минуты-часы), среднесрочным (дни-недели) и долгосрочным (месяцы-годы).

Продольные воины (Р-волны) - наиболее быстрые волны, распространяющиеся от источника сейсмических колебаний и представляющие собой последовательное сжатие и разрежение материала. Продольные волны проходят через все среды. Их скорость примерно в два раза больше, чем скорость поперечных S-волн.