EARTHQUAKES: CAUSES, CONSEQUENCES, PROGNOSIS
N. V. KORONOVSKII,
V. A. ABRAMOV
The parameters of earth-quakes, methods of their interpretation, reasons of their origin and distribu-tion on the Earth are con-sidered. Problems of their prognoses are discussed as well.
Agrave;ññìàòðèâàþòñß ïàðà-ìåòðû çåìëåòðßñåíèé, ñïîñîáû èõ ðåãèñòðàöèè, ïðè÷èíû âîçíèêíîâåíèß è ðàñïðåäåëåíèå ïî çåì-íîìó øàðó. Žáñóæäàþò-ñß âîïðîñû ïðîãíîçà çåìëåòðßñåíèé.
| Šîðîíîâñêèé .., Äáðàìîâ .Ä., 1998 |
ŒŸˆŸ: ˆˆ, ŽˆŸ, ŽƒŽ
. . ŠŽŽŽŠˆ, . Ä. ÄÄŒŽ
Œîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò èì. Œ.. îìîíîñîâà
àëüíåâîñòî÷íûé ãîñóäàðñòâåííûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò, ëàäèâîñòîê
ˆ
åìëåòðßñåíèß Ð ýòî îäíè èç íàèáîëåå ñòðàøíûõ ïðèðîäíûõ êàòàñòðîô, óíîñßùèå äåñßòêè è ñîòíè òûñß÷ ÷åëîâå÷åñêèõ æèçíåé è âûçûâàþùèå îïóñòî-øèòåëüíûå ðàçðóøåíèß íà îãðîìíûõ ïðîñòðàíñòâàõ. 7 äåêàáðß 1988 ãîäà â ðìåíèè ïðîèçîøëî ìîùíîå çåìëåòðßñåíèå, íàçâàííîå ïèòàêñêèì ïî íàèìåíî-âàíèþ ãîðîäà, ïîëíîñòüþ ñòåðòîãî ñ ëèöà åìëè. îãäà çà íåñêîëüêî ñåêóíä ïîãèáëî áîëåå 25 òûñ. ÷å-ëîâåê, à íåñêîëüêî ñîò òûñß÷ ïîëó÷èëè ðàíåíèß. øõàáàäñêîå çåìëåòðßñåíèå â íî÷ü ñ 5 íà 6 îêòßáðß 1948 ãîäà óíåñëî áîëåå 100 òûñ. æèçíåé. Šèòàå â 1920 ãîäó ïîãèáëè 200 òûñ. ÷åëîâåê, â 1923 ãîäó â Ÿïîíèè Ð áîëåå 100 òûñ. ðèìåðîâ êàòàñòðîôè÷åñ-êèõ çåìëåòðßñåíèé, ïîâëåêøèõ çà ñîáîé áîëüøèå æåðòâû, î÷åíü ìíîãî. àïðèìåð, â 1755 ãîäó â èñ-ñàáîíå, â 1906 ãîäó â àí-ðàíöèñêî, â 1908 ãîäó â èöèëèè, â 1950 ãîäó â ƒèìàëàßõ, â 1957 ãîäó â à-ïàäíîé Œîíãîëèè è â 1960 ãîäó â èëè. 1976 ãîäó 250 òûñ. ÷åëîâåê ñòàëè æåðòâàìè î÷åíü ñèëüíîãî àíøàíüñêîãî çåìëåòðßñåíèß â Šèòàå. 3100 ÷åëîâåê ïîãèáëè ïðè çåìëåòðßñåíèè â 1980 ãîäó â ˆòàëèè, 2500 Ð â 1981 ãîäó â ˆðàíå. 1993 ãîäó ñèëüíîå çåì-ëåòðßñåíèå îáðóøèëîñü íà ßïîíñêèé ãîðîä Šîáå, âûçâàâ ïîæàðû, îïóñòîøèâøèå öåëûå êâàðòàëû è ïîâëåêøèå ÷åëîâå÷åñêèå æåðòâû. 1994 ãîäó ìîù-íûå ïîäçåìíûå òîë÷êè ñîòðßñàëè àí-ðàíöèñêî, îáðóøèâ àâòîìîáèëüíûå ýñòàêàäû. ðàãåäèåé îáåð-íóëîñü çåìëåòðßñåíèå íà ñåâåðå àõàëèíà â 1995 ãî-äó â åôòåãîðñêå, êîãäà ðóõíóëè íåñêîëüêî çäàíèé, ïîä îáëîìêàìè êîòîðûõ ïîãèáëè 2 òûñ. ÷åëîâåê. è-ìîé 1998 ãîäà ìîùíîå çåìëåòðßñåíèå îáðóøèëîñü íà ôãàíèñòàí. òîò ñïèñîê ìîæíî ïðîäîëæàòü áåñêîíå÷íî, òàê êàê çåìëåòðßñåíèß ðàçíîé ñèëû è â ðàçíûõ ðàéîíàõ çåìíîãî øàðà ïðîèñõîäßò ïîñòîßí-íî, íàíîñß îãðîìíûé ìàòåðèàëüíûé óùåðá è ïðè-âîäß ê ìíîãî÷èñëåííûì æåðòâàì. ˆìåííî ïîýòîìó ó÷åíûå ðàçëè÷íûõ ñòðàí ïðåäïðèíèìàþò áîëüøèå óñèëèß â èçó÷åíèè ïðèðîäû çåìëåòðßñåíèé è èõ ïðîãíîçà. Š ñîæàëåíèþ, ïðåäñêàçàòü ìåñòî è âðåìß çåìëåòðßñåíèß, çà èñêëþ÷åíèåì íåñêîëüêèõ ñëó÷à-åâ, äî ñèõ ïîð åùå íå óäàåòñß.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ŠŽŽŽŠˆ .., ÄÄŒŽ .Ä. ŒŸˆŸ |
ˆˆ ŽˆŠŽˆŸ ŒŸˆ ˆ ˆ ÄÄŒ
|
|
|
þáîå çåìëåòðßñåíèå Ð ýòî ìãíîâåííîå âûñâî-áîæäåíèå ýíåðãèè çà ñ÷åò îáðàçîâàíèß ðàçðûâà ãîð-íûõ ïîðîä, âîçíèêàþùåãî â íåêîòîðîì îáúåìå, íà-çûâàåìîì î÷àãîì çåìëåòðßñåíèß, ãðàíèöû êîòîðîãî íå ìîãóò áûòü îïðåäåëåíû äîñòàòî÷íî ñòðîãî è çà-âèñßò îò ñòðóêòóðû è íàïðßæåííî-äåôîðìèðîâàí-íîãî ñîñòîßíèß ãîðíûõ ïîðîä â äàííîì êîíêðåòíîì ìåñòå. åôîðìàöèß, ïðîèñõîäßùàß ñêà÷êîîáðàçíî, èçëó÷àåò óïðóãèå âîëíû. Žáúåì äåôîðìèðóåìûõ ïî-ðîä èãðàåò âàæíóþ ðîëü, îïðåäåëßß ñèëó ñåéñìè÷å-ñêîãî òîë÷êà è âûäåëèâøóþñß ýíåðãèþ.
îëüøèå ïðîñòðàíñòâà çåìíîé êîðû èëè âåðõ-íåé ìàíòèè åìëè, â êîòîðûõ ïðîèñõîäßò ðàçðûâû è âîçíèêàþò íåóïðóãèå òåêòîíè÷åñêèå äåôîðìàöèè, ïîðîæäàþò ñèëüíûå çåìëåòðßñåíèß: ÷åì ìåíüøå îáúåì î÷àãà, òåì ñëàáåå ñåéñìè÷åñêèå òîë÷êè. ƒèïî-öåíòðîì, èëè ôîêóñîì, çåìëåòðßñåíèß íàçûâàþò óñëîâíûé öåíòð î÷àãà íà ãëóáèíå, à ýïèöåíòðîì Ð ïðîåêöèþ ãèïîöåíòðà íà ïîâåðõíîñòü åìëè. îíà ñèëüíûõ êîëåáàíèé è çíà÷èòåëüíûõ ðàçðóøåíèé íà ïîâåðõíîñòè ïðè çåìëåòðßñåíèè íàçûâàåòñß ïëåé-ñòîñåéñòîâîé îáëàñòüþ (ðèñ. 1).
|
|
|
î ãëóáèíå ðàñïîëîæåíèß ãèïîöåíòðîâ çåìëå-òðßñåíèß äåëßòñß íà òðè òèïà: 1) ìåëêîôîêóñíûå (0Ð70 êì), 2) ñðåäíåôîêóñíûå (70Ð300 êì), 3) ãëó-áîêîôîêóñíûå (300Ð700 êì). àùå âñåãî î÷àãè çåì-ëåòðßñåíèé ñîñðåäîòî÷åíû â çåìíîé êîðå íà ãëóáè-íå 10Ð30 êì. Šàê ïðàâèëî, ãëàâíîìó ïîäçåìíîìó ñåéñìè÷åñêîìó óäàðó ïðåäøåñòâóþò ëîêàëüíûå òîë÷êè Ð ôîðøîêè. åéñìè÷åñêèå òîë÷êè, âîçíè-êàþùèå ïîñëå ãëàâíîãî óäàðà, íàçûâàþòñß àôòåð-øîêàìè. ðîèñõîäßùèå â òå÷åíèå çíà÷èòåëüíîãî âðåìåíè àôòåðøîêè ñïîñîáñòâóþò ðàçðßäêå íàïðß-
ëåéñòîñåéñòîâàß
îáëàñòü ïèöåíòð ˆçîñåéñòû â áàëëàõ
ƒèïîöåíòð (î÷àã çåìëåòðßñåíèß)
åêòîíè÷åñêèé ðàçðûâ (ñäâèã)
èñ. 1. õåìà ñòðîåíèß î÷àãà çåìëåòðßñåíèß
æåíèé â î÷àãå è âîçíèêíîâåíèþ íîâûõ ðàçðûâîâ â òîëùå ãîðíûõ ïîðîä, îêðóæàþùèõ î÷àã.
Ž÷àã çåìëåòðßñåíèß õàðàêòåðèçóåòñß èíòåí-ñèâíîñòüþ ñåéñìè÷åñêîãî ýôôåêòà, âûðàæàåìîãî â áàëëàõ è ìàãíèòóäå. îññèè èñïîëüçóåòñß 12-áàëëüíàß øêàëà èíòåíñèâíîñòè ŒåäâåäåâàИïîí-õîéåðàЊàðíèêà (ŒSŠ-64). îãëàñíî ýòîé øêàëå, ïðèíßòà ñëåäóþùàß ãðàäàöèß èíòåíñèâíîñòè çåìëå-òðßñåíèé: IÐIII áàëëà Ð ñëàáûå, IVÐV Ð îùóòèìûå, VIÐVII Ð ñèëüíûå (ðàçðóøàþòñß âåòõèå ïîñòðîéêè), VIII Ð ðàçðóøèòåëüíûå (÷àñòè÷íî ðàçðóøàþòñß ïðî÷íûå çäàíèß, ïàäàþò ôàáðè÷íûå òðóáû), I Ð îïóñòîøèòåëüíûå (ðàçðóøàåòñß áîëüøèíñòâî çäà-íèé), Ð óíè÷òîæàþùèå (ðàçðóøàþòñß ìîñòû, âîç-íèêàþò îïîëçíè è îáâàëû), I Ð êàòàñòðîôè÷åñêèå (ðàçðóøàþòñß âñå ñîîðóæåíèß, èçìåíßåòñß ëàíä-øàôò), II Ð ãóáèòåëüíûå êàòàñòðîôû (âûçûâàþò èçìåíåíèß ðåëüåôà ìåñòíîñòè íà îáøèðíîé òåð-ðèòîðèè). Œàãíèòóäà çåìëåòðßñåíèß ïî àðëüçó . èõòåðó îïðåäåëßåòñß êàê äåñßòè÷íûé ëîãàðèôì îòíîøåíèß ìàêñèìàëüíûõ àìïëèòóä ñåéñìè÷åñêèõ âîëí äàííîãî çåìëåòðßñåíèß () ê àìïëèòóäå òàêèõ æå âîëí íåêîòîðîãî ñòàíäàðòíîãî çåìëåòðßñåíèß (õ). åì áîëüøå ðàçìàõ âîëíû, òåì ñîîòâåòñòâåííî áîëüøå ñìåùåíèå ãðóíòà:
A
M = log------.
Ax
Œàãíèòóäà 0 îçíà÷àåò çåìëåòðßñåíèå ñ ìàêñèìàëü-íîé àìïëèòóäîé 1 ìêì íà ýïèöåíòðàëüíîì ðàññòîß-íèè â 100 êì. ðè ìàãíèòóäå, ðàâíîé 5, îòìå÷àþòñß íåáîëüøèå ðàçðóøåíèß çäàíèé. Žïóñòîøèòåëüíûé òîë÷îê èìååò ìàãíèòóäó 7. àìûå ñèëüíûå èç çàðå-ãèñòðèðîâàííûõ çåìëåòðßñåíèé äîñòèãàþò âåëè÷è-íû 8,5Ð8,9 ïî øêàëå èõòåðà. íàñòîßùåå âðåìß îöåíêà çåìëåòðßñåíèé â ìàãíèòóäàõ ïðèìåíßåòñß ÷àùå, ÷åì â áàëëàõ.
Œåæäó èíòåíñèâíîñòüþ (I 0) çåìëåòðßñåíèß â ýïèöåíòðå, êîòîðîå âûðàæàåòñß â áàëëàõ, è ìàãíè-òóäîé (Œ) ñóùåñòâóåò ñîîòíîøåíèå
I 0= 1,7⋅ Œ −2,2; Œ = 0,6⋅ I 0+ 1,2.
îëåå ñëîæíîå óðàâíåíèå õàðàêòåðèçóåò ñâßçü ìåæäó èíòåíñèâíîñòüþ êîëåáàíèß I 0, ìàãíèòóäîé Œ è ãëóáèíîé î÷àãà :
I 0= àŒ − b log + ñ,
ãäå à, b, ñ Ð êîýôôèöèåíòû, îïðåäåëßåìûå ýìïèðè-÷åñêè äëß êîíêðåòíîãî ðàéîíà çåìëåòðßñåíèß.
èíèè, ñîåäèíßþùèå ïóíêòû ñ îäèíàêîâîé èí-òåíñèâíîñòüþ êîëåáàíèé, íàçûâàþòñß èçîñåéñòà-ìè. ýïèöåíòðå çåìëåòðßñåíèß ïîâåðõíîñòü åìëè èñïûòûâàåò â îñíîâíîì âåðòèêàëüíûå êîëåáàíèß. ðè óäàëåíèè îò ýïèöåíòðà âîçðàñòàåò ðîëü ãîðè-çîíòàëüíîé ñîñòàâëßþùåé êîëåáàíèé.
íåðãèß, âûäåëßþùàßñß ïðè çåìëåòðßñåíèßõ, = = π2ρ V (à / ), ãäå V Ð ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèß ñåéñìè÷åñêèõ âîëí, ρ Ð ïëîòíîñòü âåðõíèõ ñëîåâ
Auml;ŽÄœ Ä, Ü12, 1998
åìëè, à Ð àìïëèòóäà ñìåùåíèß, Ð ïåðèîä êîëå-áàíèé. ˆñõîäíûì ìàòåðèàëîì äëß ðàñ÷åòà ýíåð-ãèè ñëóæàò äàííûå ñåéñìîãðàìì. . ƒóòåíáåðã, êàê è . èõòåð, ðàáîòàâøèé â Šàëèôîðíèéñêîì òåõíî-ëîãè÷åñêîì èíñòèòóòå, ïðåäëîæèë ñâßçü ìåæäó ýíåðãèåé çåìëåòðßñåíèß è åãî ìàãíèòóäîé ïî øêàëå èõòåðà:
log E = 9,9 + 1,9 Œ − 0,024 Œ 2.
àííàß ôîðìóëà ïîêàçûâàåò êîëîññàëüíîå âîçðà-ñòàíèå ýíåðãèè ïðè óâåëè÷åíèè ìàãíèòóäû çåìëå-òðßñåíèß (ðèñ. 2). íåðãèß çåìëåòðßñåíèé â íåñêîëü-êî ìèëëèîíîâ ðàç ïðåâûøàåò ýíåðãèþ ñòàíäàðòíîé àòîìíîé áîìáû â 100 êò (1000 ⋅ 1018 ýðã). àïðèìåð, ïðè øõàáàäñêîì çåìëåòðßñåíèè 1948 ãîäó âûäåëè-ëîñü ýíåðãèè 1023 ýðã, ïðè àèòñêîì â àäæèêèñòàíå â 1949 ãîäó Ð 5 ⋅ 1024 ýðã, â 1960 ãîäó â èëè Ð 1025 ýðã. î âñåìó çåìíîìó øàðó â ñðåäíåì çà ãîä çà ñ÷åò çåì-ëåòðßñåíèé âûäåëßåòñß îêîëî 0,5 ⋅ 1026 ýðã ýíåðãèè.
àæíûì ïîíßòèåì â ñåéñìîëîãèè ßâëßåòñß óäåëü-íàß ñåéñìè÷åñêàß ìîùíîñòü, òî åñòü êîëè÷åñòâî ýíåðãèè, âûäåëèâøåéñß â åäèíèöå îáúåìà, íàïðè-ìåð â 1 ì3, çà åäèíèöó âðåìåíè 1 ñ. åéñìè÷åñêèå âîëíû, îáðàçóþùèåñß ïðè ìãíîâåííîé äåôîðìà-öèè â î÷àãàõ çåìëåòðßñåíèé, ïðîèçâîäßò îñíîâíóþ ðàçðóøàþùóþ ðàáîòó íà ïîâåðõíîñòè åìëè. ˆçâå-ñòíû òðè ãëàâíûõ òèïà óïðóãèõ âîëí, ñîçäàþùèõ òà-êèå ñåéñìè÷åñêèå êîëåáàíèß, êîòîðûå îùóùàþòñß ëþäüìè è âûçûâàþò ðàçðóøåíèß: îáúåìíûå ïðî-
íåðãèß, ýðã × 1018
| 107 | èëüíåéøåå, êîãäà-ëèáî | |||||||||||
| çàðåãèñòðèðîâàííîå çåìëåòðßñåíèå | ||||||||||||
| îäîðîäíàß áîìáà | ||||||||||||
| ëßñêèíñêîå çåìëåòðßñåíèå 1964 ã. | ||||||||||||
| 106 | àí-ðàíöèññêîå çåìëåòðßñåíèå 1906 ã. | |||||||||||
| óòî÷íîå ïîòðåáëåíèå | ||||||||||||
| ýëåêòðîýíåðãèè â ˜ | ||||||||||||
| 105 | ƒâàòåìàëüñêîå çåìëåòðßñåíèå 1976 ã. | |||||||||||
| ˆòàëüßíñêîå | ||||||||||||
| 104 | çåìëåòðßñåíèå 1980 ã. | |||||||||||
| åìëåòðßñåíèå | ||||||||||||
| â àí-åðíàíäî 1971 ã. | ||||||||||||
| åìëåòðßñåíèå | ||||||||||||
| 103 | â Šîàëèíãå 1983 ã. | |||||||||||
| òîìíàß áîìáà | ||||||||||||
| åìëåòðßñåíèå | ||||||||||||
| 102 | â àíòà-àðáàðå | |||||||||||
| 1978 ã. | ||||||||||||
| 101 | ||||||||||||
| 100 | ||||||||||||
Œàãíèòóäà ïî èõòåðó
èñ. 2. îîòíîøåíèå ìåæäó ñåéñìè÷åñêîé ýíåð-ãèåé è ìàãíèòóäîé ïî . èõòåðó. ˜êàëà ýíåðãèè äàíà â ëîãàðèôìè÷åñêîì ìàñøòàáå (ïî æ. ƒèðó è . ˜àõó, 1988)
| äîëüíûå (-âîëíû) è ïîïåðå÷íûå (S-âîëíû), à òàê- | ||||
| æå ïîâåðõíîñòíûå âîëíû (ðèñ. 3). | ||||
| ðîäîëüíûå âîëíû ïðåäñòàâëßþò ñîáîé ÷åðåäî- | ||||
| âàíèå çîí ñæàòèß è ðàñòßæåíèß ãîðíûõ ïîðîä, è îíè | ||||
| ïðîõîäßò ÷åðåç òâåðäûå, æèäêèå è ãàçîîáðàçíûå âå- | ||||
| ùåñòâà. ðè ñâîåì ðàñïðîñòðàíåíèè ïðîäîëüíûå | ||||
| âîëíû êàê áû ïîïåðåìåííî ñæèìàþò ãîðíûå ïîðî- | ||||
| äû èëè ðàñòßãèâàþò èõ. àñòü ýíåðãèè -âîëí, âû- | ||||
| õîäß èç íåäð åìëè íà åå ïîâåðõíîñòü, ïåðåäàåòñß â | ||||
| àòìîñôåðó â âèäå çâóêîâûõ âîëí, êîòîðûå âîñïðè- | ||||
| íèìàþòñß ëþäüìè ïðè ÷àñòîòå áîëåå 15 ƒö. -âîëíû | ||||
| ßâëßþòñß ñàìûìè áûñòðûìè èç îáúåìíûõ âîëí1. | ||||
| êîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèß -âîëí V p = | λ + 2 | , ãäå | ||
| --------------- | ||||
| ρ | ||||
| 1 àê êàê ïðîäîëüíàß âîëíà íàèáîëåå ñêîðîñòíàß, îíà ïî- | ||||
| ëó÷èëà íàçâàíèå ÒprimeryÓ Ð ïåðâîíà÷àëüíîé, îòñþäà åå | ||||
| îáîçíà÷åíèå , òî åñòü îíà ïåðâîé óëàâëèâàåòñß ñåéñìî- | ||||
| ãðàôàìè. ïîïåðå÷íàß âîëíà êàê ìåíåå ñêîðîñòíàß è | ||||
| ïðèõîäßùàß âñëåä çà ïðîäîëüíîé áûëà íàçâàíà Òsecon- | ||||
| daryÓ Ð âòîðè÷íîé, âòîðîñòåïåííîé è ñòàëà î&aacut |
