Самые слабые ощущаемые толчки;

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Землетрясения и их негативные последствия. Примеры катастрофических землетрясений. Географическое и тектоническое положение распространения землетрясений на земном шаре. Сейсмические волны, их типы и скорость распространения. Приборы (сейсмографы) для изучения сейсмических волн. Организация службы для наблюдений землетрясений, сеть наблюдательных сейсмических станций. Геологические (тектонические) предпосылки возникновения землетрясений. Зоны Беньоффа. Техногенные землетрясения. Характеристика очага землетрясений (очаг, глубина очага, эпицентр, изосейсты, плейстосейстовая область, энергия, магнитуда). Определение положения очага землетрясений по данным наблюдений трёх сейсмических станций. Классификация землетрясений И.Рихтера и С.В.Медведева. Долгосрочный прогноз землетрясений.Сейсмическое районирование. Проблема краткосрочного прогноза землетрясений.

Сейсмология - наука о распространении сейсмических волн в недрах Земли. Только с помощью сейсмологии удалось составить картину глубинного строения земного шара.Также сейсмология занимается землетрясениями, движениями платформ. Сейсмология – это наука, занимающаяся измерениями и анализом всех движений, которые регистрируются сейсмографами на поверхности твёрдой Земли.Основная задача сейсмологии состоит в изучении внутреннего строения Земли. Поэтому очень важно знать, как отклонения от однородности влияют на распространение сейсмических волн. По существу все прямые данные о внутреннем строении Земли, имеющиеся в нашем распоряжении, получены из наблюдений за распространением упругих волн, возбуждаемых при землетрясениях.

Землетрясения можно рассматривать как специфические колебательные движения земной коры, характеризующиеся небольшой длительностью периодов (от десятков минут для собственных колебаний Земли до долей секунд). Под сейсмичностью подразумевается географическое распределение землетрясений, их связь со строением земной поверхности и распределение по магнитудам (или энергиям).

Землетрясения ежегодно уносят в среднем 10 тыс. жизней.Ежегодно сейсмологи регистрируют примерно 500 тысяч землетрясений различной силы. Больше всего людей погибло в результате землетрясения летом 1201 года на Ближнем Востоке и Восточном Средиземноморье. Количество жертв этого страшного стихийного бедствия составило свыше одного миллиона человек. Самое большое число жертв в наше время зарегистрировано при Тянь-Шаньском землетрясении (силой почти 8 баллов по шкале Рихтера), произошедшем в Восточном Китае в 1976 году. Тогда погибло около 700 тысяч человек.

Среднее количество землетрясений, отмеченных в течение года на Земле

(по Б. Г. Гутенбергу)

Сила в баллах	Число землетрясений в год (в среднем)
	10 000
	100 000

 

 

 

Немногие из грозных явлений природы могут сравниваться по разрушительной силе и опасности с землетрясениями. Их летопись насчитывает миллионы жертв, сотни погибших городов.Землетрясение, как правило, происходит глубокой ночью или на рассвете и начинается с легкого дрожания земли, сопровождающегося сильным подземным гулом.Вслед за этим, порой стремительно, возникает серия сильных толчков, способных вызвать извержение вулкана, камнепад и даже разрывы земной поверхности. Участки земли могут подниматься и опускаться, провоцируя, в свою очередь, оползни и цунами.Землетрясения представляют собой движение земной поверхности, вызванные воздействием сейсмических волн.Сейсмические волны обычно ощущаются как сильные, интенсивные движения поверхности. Иногда наблюдаются земные волны в буквальном смысле слова: волны движутся по земле. В городских районах здания вибрируют настолько сильно, что распадаются на части. При этом часто возникают пожары, так как разрушаются газовые магистрали и происходят замыкания в электрических цепях. Для землетрясений характерно множество сопутствующих явлений, которые увеличивают число жертв, - это гигантские трещины, разрушительные морские волны цунами, крупные обвалы и снежные лавины, грязевые потоки,оползни.За последние 4000 лет землетрясения и возникшие в их результате пожары, оползни, наводнения и иные последствия унесли жизни более 13 млн. человек.В 20 веке ежегодно регистрируется до 20 толчков силой от шести баллов и выше.

 

 

Интенсивность проявления землетрясений на поверхности измеряется в баллахи зависит от глубины очага и магнитуды землетрясения, служащей мерой его энергии. Сейсмические волны проходят внутри земного шара в тех местах, которые недоступны наблюдению. Все, что они встречают на пути, так или иначе их изменяет. Поэтому анализ сейсмических волн помогает выяснить внутреннее строение Земли.

При помощи сейсмографа можно оценить энергию землетрясения. Cсравнительно слабые землетрясения высвобождают энергию порядка 10 000 кг/м, т.е. достаточную, чтобы поднять груз весом 10 тонн на высоту 1 м. Этот энергетический уровень принимается за ноль, землетрясению имеющему в 100 раз больше энергии соответствует 1, еще в 100 раз более сильному соответствуют 2 единицы шкалы. Такая шкала называется шкалой Рихтера в честь известного американского сейсмолога из Калифорнии Ч. Рихтера. Число в такой шкале называетсямагнитудой и обозначается М. В самой шкале верхний предел не предусмотрен, по этой причине шкалу Рихтера называют открытой. Таким образом, магнитуда землетрясения характеризует количество энергии, выделяемой очагом во все стороны. Эта величина не зависит ни от глубины очага, ни от расстояния до пункта наблюдения. Сила проявления землетрясения зависит не только от магнитуды, но и от глубины очага (чем ближе очаг к поверхности, тем больше сила его проявления).

Землетрясения разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются следующим образом:

самые слабые ощущаемые толчки;

4¹/₂ -самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;

6 - умеренные разрушения;

8¹/₂ -самые сильные из известных землетрясений.

Рис.8.1.Оценка силы землетрясения

По шкале Рихтера

 

Интенсивность землетрясений оценивается также в баллах при обследовании района по величине вызванных ими разрушений наземных сооружений или деформаций земной поверхности.Оценка интенсивности обычно проводится по модифицированной 12-балльной шкале Меркалли.В России и некоторых соседних с ней странах принято оценивать интенсивность колебаний в баллах МSК (12-балльной шкалы Медведева,Шпонхойера,Карника).

1 балл. Ощущается немногими особо чувствительными людьми в особенно благоприятных для этого обстоятельствах.

3 балла. Ощущается людьми как вибрация от проезжающего грузовика.

4 балла. Дребезжат посуда и оконные стекла, скрипят двери и стены.

5 баллов. Ощущается почти всеми; многие спящие просыпаются. Незакрепленные предметы падают.

6 баллов. Ощущается всеми. Небольшие повреждения.

8 баллов. Падают дымовые трубы, памятники, рушатся стены. Меняется уровень воды в колодцах. Сильно повреждаются капитальные здания.

10 баллов. Разрушаются кирпичные постройки и каркасные сооружения. Деформируются рельсы, возникают оползни.

12 баллов. Полное разрушение. На земной поверхности видны волны.

Землетрясения изучаются сейсмическими методами путем анализа параметров сейсмических волн,порожденных землетрясением. Сейсмические волны отражаются или преломляются подобно тому, как луч света отражается от зеркальной поверхности или преломляется, переходя из воздуха в воду. Любые изменения упругих характеристик или плотности материала на пути распространения сейсмических волн заставляют их преломляться, а при резких изменениях свойств среды часть энергии волн отражается.

Раньше всего регистрируются продольные волны, при прохождении которых каждая частица среды подвергается сначала сжатию, а затем снова расширяется, испытывая при этом возвратно-поступательное движение в продольном направлении (т.е. в направлении распространения волны). Они называются также Р- волнами, или первичными.Их скорость зависит от модуля упругости и жесткости породы. Вблизи земной поверхности скорость Р -волн составляет 6 км/с, а на очень большой глубине около 13 км/с.

Рис.8.2.Виды сейсмических волн

 

 

Следующими регистрируются поперечные сейсмические волны, называемые также S -волнами, или вторичными. При их прохождении каждая частица породы колеблется перпендикулярно направлению распространения волны. Их скорость зависит от сопротивления породы сдвигу и составляет примерно ⁷/₁₂ от скорости распространения Р- волн.

Поверхностные волны распространяются вдоль земной поверхности или параллельно ей и не проникают глубже 80-160 км. В этой группе выделяются волны Рэлея и волны Лява (названные по именам ученых, разработавших математическую теорию распространения таких волн). При прохождении волн Рэлея частицы породы описывают вертикальные эллипсы, лежащие в очаговой плоскости. В волнах Лява частицы породы колеблются перпендикулярно направлению распространения волн. Поверхностные волны часто обозначаются сокращенно как L -волны. Скорость их распространения составляет 3,2-4,4 км/с. При глубокофокусных землетрясениях поверхностные волны очень слабые.

Амплитуда и период характеризуют колебательные движения сейсмических волн. Амплитудой называется величина, на которую изменяется положение частицы грунта при прохождении волны по сравнению с предшествовавшим состоянием покоя. Период колебаний -промежуток времени, за который совершается одно полное колебание частицы. Вблизи очага землетрясения наблюдаются колебания с различными периодами – от долей секунды до нескольких секунд. Однако на больших расстояниях от центра (сотни километров) короткопериодные колебания выражены слабее: для Р -волн характерны периоды от 1 до 10 с, а для S -волн – немного больше. Периоды поверхностных волн составляют от нескольких секунд до нескольких сотен секунд. Амплитуды колебаний могут быть значительными вблизи очага, однако на расстояниях 1500 км и более они очень малы.

Прибор, записывающий сейсмические колебания, называется сейсмографом, а сама запись – сейсмограммой.На каждой из станций устанавливается три сейсмографа — два служат для определения перемещения грунта в двух взаимно перпен­дикулярных горизонтальных направлениях и один — в вертикальном.По существу, это маятники, которые сохраняют свое положение не­зависимо от штатива, жестко скрепленного с грунтом. Колебания маят­ника преобразуются в световые или электрические сигналы, записыва­емые на магнитной ленте, для ввода в компьютер.Полученная кривая

Рис.8.3.Древнейший сейсмограф. Этот предсказывающий землетрясения инструмент был создан 1800 лет назад в Китае, при малейших колебаниях почвы капля ртути падает из пасти одной из голов дракона в разинутый рот лягушки.Так определялись направление сейсмических волн и интенсивность землетрясения.

 

 

Современный сейсмограф состоит из маятника, подвешенного внутри корпуса на пружине, и записывающего устройства.Во многих сейсмографах для преобразования механического сигнала в электрический используются индукционные устройства, в которых при перемещении инертной массы маятника относительно корпуса изменяется величина магнитного потока, проходящего через витки индукционной катушки. Возникающий при этом слабый электрический ток приводит в действие гальванометр, соединенный с зеркальцем, которое отбрасывает луч света на светочувствительную бумагу записывающего устройства. В современных сейсмографах регистрация колебаний ведется в цифровом виде с использованием компьютеров.

Рис.8.4.Схема строения сейсмографа. Горизонтальный и вертикальный сейсмографы ( маятник;рамка маятника в поле постоянного магнита; стрелочный гальванометр;рулон бумаги на барабане и перо, рисующее сейсмограмму).

Рис.8.5.Сейсмические волны распространяются с разной скоростью.Первыми фиксируются продольные волны,затем поперечные.Последними к пункту наблюдений приходят поверхностные волны.По разности скоростей можно определить расстояние до землетрясения

 

Нахождение эпицентра и сила землетрясения определяются с помощью сейсмографов.Он является очень чувствительным прибором, который измеряет и регистрирует сейсмические волны. Когда сейсмическая волна вызывает колебание сейсмографа, перо самописца вычерчивает зигзагообразную линию на вращающемся бумажном барабане.В связи с тем, что волны Р распространяются быстрее, они первыми приходят к сейсмографу, а следом за ними приходят волны S. Волны L распространяются по поверхности Земли и приходят последними. Ученые могут вычислить расстояние до эпицентра землетрясения на основе сейсмограмм, подсчитав разницу во времени прихода волн Р и волн S на сейсмостанцию. Для точного определения эпицентра землетрясения потребуются показания трех сейсмостанций.   Рис.8.6.Последовательность прихода разных сейсмических волн фиксируемых станциями,расположенными на разном расстоянии от очага   Смотри фильм»распространение волн в разрезе Земли»Ctrl+щелчок

Прогноз землетрясений,местоположение и глубина очага,сила землетрясения являются важнейшей задачей сейсмологии.Различают долгосрочный, среднесрочный и краткосрочный прогнозы.

Рис.8.7.Диаграмма определения расстояния