Землетресения

Землетрясение - это внезапное

высвобождение энергии, накопленной  в сжатых или растянутых горных породах. Оно

проявляется в подземных толчках  и колебаниях земной поверхности. Немногие из

грозных явлений природы могут  сравниваться по разрушительной силе и опасности с

землетрясениями. Их летопись насчитывает  миллионы жертв, сотни погибших

городов. Каждый человек, живущий на Земле, привык считать земную твердь чем-то

прочным и надежным. Когда же она  начинает сотрясаться, взрываться, оседать,

ускользать из-под ног, человека охватывает ужас. Глагол "трястись" абсолютно

точно описывает происходящее с  земной поверхностью во время землетрясения: она

вздымается, колеблется, вибрирует  и даже раскалывается. Эти движения

продолжаются несколько секунд, самое большее несколько минут, но, тем не менее,

они могут повлечь за собой катастрофические последствия. Частота колебаний

некоторых сейсмических волн бывает такой, что они становятся слышны человеку,

животные же могут воспринимать звук в значительно более широком  диапазоне. В

различных описаниях звуки, сопровождающие землетрясение, сравниваются с сильным

ветром, шумом скорого поезда, отдаленным орудийным раскатам. Рассказы некоторых

очевидцев свидетельствуют, что во время землетрясения бывают вспышки  света.

Иногда этот яркий свет можно  объяснить молниями или замыканиями

электроприборов. Но не исключена  возможность, что некоторые из этих вспышек

связаны с неизвестными явлениями  при движениях земной коры. Вот  как очевидец

описывает землетрясение: "Земля  вздрогнула; ее первая судорога длилась  почти 10

секунд: треск и скрип оконных  рам, звон стекол, грохот падающих лестниц

разбудили спящих. Как бумажный разрывался потолок. в темноте все, казалось,

падало. Земля глухо гудела. Вздрогнув  и пошатываясь, здания наклонялись, по их

белым стенам, как молнии, змеились трещины, и стены рассыпались, заваливая

улицы и людей среди них тяжелыми грудами острых кусков камня."

Землетрясения представляют собой  движения земной поверхности, вызванные

воздействием сейсмических волн (по-гречески "сейсмос" - землетрясение).

Сейсмические волны обычно ощущаются  как сильные, интенсивные движения

поверхности. Иногда наблюдаются земные волны в буквальном смысле слова: волны

движутся по земле как по озеру. Они особенно опасны. Они раскалывают

строения, встряхивая их так, что рушатся  даже прочные стены. 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.

Если и водопроводная сеть оказывается  поврежденной, город сможет сгореть, и

предотвратить это почти невозможно. Бывали случаи, когда от подземных  толчков

люди подлетали так высоко, что, падая, разбивались насмерть. К счастью, такие

мощные удары волн случаются  редко. Для людей и строений опасны не только сами

по себе колебания земли. Для  землетрясений характерно множество  сопутствующих

явлений, которые увеличивают число  жертв, - это гигантское цунами, крупные

обвалы и снежные лавины, грязевые потоки - сели, оползни. Наиболее широко

известным фактором является возникновение  в земле трещин, которые, согласно

некоторым описаниям, поглощали людей, животных, дома и даже целые деревни. Во

время землетрясений, также бывают резкие опускания больших участков, которые

могут сопровождаться мгновенным затоплением. Одним из наиболее разрушительных

последствий землетрясения являются оползни, сели, снежные лавины. В

прибрежных районах к одним  из самых страшных явлений, сопутствующих

землетрясениям, относятся цунами. Многие люди впервые задумались над  могучим

явлением природы, ученые начали изучать  землетрясения.

                                                                  

             Возникновение очага землетрясения.            

Верхнюю часть земной коры составляют около десятка огромных блоков –

тектонических плит. Эти плиты перемещаются под воздействием конвекционных

течений, поднимающихся из высокотемпературной  мантии. Из-за сопротивления

пород в месте разлома накапливается  напряжение во время движения плит

навстречу друг другу.

Напряжение внутри земной коры растет до тех пор, пока не превысит прочности

самих пород. Тогда пласты горных пород  разрушаются и резко смещаются. Такое

резкое смещение пород называется подвижкой. Вертикальные подвижки приводят к

резкому опусканию или поднятию пород. Обычно смещение составляет лишь

несколько сантиметров, но энергия, выделяемая при перемещении миллиардов тонн

породы даже на малое расстояние, огромна. Накопленное напряжение в  месте

подвижки снимается.

Хотя землетрясения часто описывают  как мгновенные события, что вполне

справедливо в масштабе Земли, подвижка продолжается в течение некоторого

интервала времени. Так, например, землетрясение 1906 г. в Сан-Франциско

длилось около 40 секунд; продолжительность  великого землетрясения на Аляске в

1964 г. было более 3 минут. Точка,  в которой начинается подвижка, называется

очагом, фокусом или гипоцентром  землетрясения. Точка на земной поверхности,

расположенная непосредственно над  очагом, называется эпицентром. Здесь  сила

подземных толчков достигает наибольшей величины. Фокус землетрясения может

находиться на разной глубине, поэтому  землетрясения классифицируются на

глубоко фокусные (очаг землетрясения  на глубине 300-700 км), промежуточные

(глубина очага 55-300 км) и мелкофокусные  (очаг от поверхности менее  55-60

км) землетрясения.

                    Сейсмические волны.                   

При землетрясении в очаге частицы  горных пород перемещаются, колеблются. Они

толкают, колеблют соседние частицы, которые передают колебания еще  дальше в

виде акустической волны. Акустические волны, которые возникают при

землетрясении, называются сейсмическими. Различают несколько типов

сейсмических волн: волны сжатия, волны сдвига и поверхностные  волны.

                   Причины землетрясений.                  

Большая часть землетрясений связана  с процессами горообразования или  разломами

литосферных плит. Такие землетрясения  называются тектоническими.

Верхнюю часть земной коры составляют около десятка огромных блоков –

тектонических плит. Эти плиты перемещаются под воздействием конвекционных

течений, поднимающихся из высокотемпературной  мантии. Одни плиты двигаются

навстречу друг другу (как, например, в районе Красного моря).

Другие плиты расходятся в стороны, третьи скользят друг относительно друга  в

противоположных направлениях (это  наблюдается, например, в зоне разлома  Сан-

Андреас в Калифорнии). Породы обладают определенной эластичностью, и в  местах

разломов - границ плит, где действуют  силы сжатия или растяжения, постепенно

накапливаются напряжения. Землетрясения  возникают не только в местах разломов

- границ плит, но и в центре  плит под складками - горами, образующимися  при

выгибании пластов вверх в виде свода (места горообразования). Одна из самых

быстрорастущих складок в мире находится в Калифорнии вблизи Вентуры. В этих

складках действуют сжимающие  силы, которые возникают при столкновении двух

движущихся плит. Когда такое  напряжение горных пород снимается  за счет резкой

подвижки, то и возникает землетрясение.

Бывают вулканические землетрясения. Лава и раскаленные газы, бурлящие в

недрах вулканов, могут толкать  и давить на верхние слои земли, как  пары кипящей

воды на крышку чайника. Они довольно слабые, но продолжаются долго, иногда

месяцами. Сотрясения земли могут  быть вызваны обвалами и большими оползнями.

Так возникают местные обвальные землетрясения.

За последние десятилетия в  числе причин землетрясений появился новый фактор -

деятельность человека. Проводя  подземные ядерные взрывы, закачивая  в недра

или извлекая оттуда большое количество воды, нефти или газа, создавая крупные

водохранилища, которые своим весом  давят на отдельные блоки земной коры,

человек, сам того не желая, может  вызвать подземные удары.

                    Тектонические плиты.                   

Новая глобальная тектоника, или тектоника  плит, была разработана в конце 60-х

годов нашего века и послужила могучим  импульсом для развития науки  о Земле.

В основе тектоники плит лежит представление, что литосфера разбита на крупные

плиты. Таких плит - огромных блоков - около десятка. Эти плиты перемещаются,

скользя по пластичной частично расплавленной  астеносфере. Причиной движение

тектонических плит является то, что  внутренние слои Земли находятся  в почти

постоянном, очень медленном движении под воздействием конвекционных  потоков,

поднимающихся из высокотемпературных  глубин мантии. Такое движение

литосферных плит приводит к тому, что материки дрейфуют.

Плиты перемещаются относительно друг друга с разными скоростями, от

нескольких сантиметров до 20 см в год и больше. Одни плиты двигаются

навстречу друг другу и иногда перекрываются, другие расходятся в стороны,

третьи скользят вдоль границ в  противоположных направлениях. Близ срединно-

океанических хребтов литосферные  плиты наращиваются за счет вещества,

поднимающегося из недр, и раздвигаются. Такой процесс называется спредингом.

В глубоководных желобах одна плита  подвигается под другую и поглощается

мантией. Такой процесс называется субдукция.

Исследования показали, что в  срединно-океаническом хребте, находящимся  на дне

Атлантического океана, идет процесс  образования новой океанической коры.

Таким образом, дно Атлантики равномерно расширяется. В других частях земного

шара происходит обратный процесс. Так, например, в северо-западной части

Тихого океана океаническая кора пододвигается  под материк Евразия и

погружается в мантию Земли. В результате общая площадь поверхности Земли  не

изменяется, поскольку расширение дна в Атлантике, которое идет со скоростью

около двух сантиметров в год, уравновешивается сокращением Тихого океана.

В некоторых местах два участка  земной коры трутся краями друг о друга, но

роста или разрушения коры не происходит. Такой процесс сейчас происходит в

знаменитом разломе Сан-Андреас  в Калифорнии.

Выделяются 3 основных типа границ плит: дивергентные - на них плиты

раздвигаются, там образуется новая  океаническая кора; трансформные - по

этим границам плиты скользят друг относительно друга в противоположных

направлениях; конвергентные - у этих границ плиты сходятся, причем одна

из них пододвигается под  другую и погружаются в мантию. Границы между плитами

являются геологически активными  зонами: тут извергаются вулканы, происходят

землетрясения.

               Глубокофокусные землетрясения.              

Большинство землетрясений происходит в литосфере, т.е. на глубине до 200 км.

Здесь земная кора растрескивается  подобно фарфору. Напряжения накапливаются  в

ней до тех пор, пока не образуется разрыв и подвижка горных пород. Однако

иногда очаги землетрясения  находятся на глубинах вплоть до 700 км.

Наиболее разрушительным из глубоких землетрясений в последние годы было

землетрясение 1977 года в Румынии  с магнитудой 7.2; в 1970 году землетрясение

с магнитудой 7.6 произошло в Колумбии на глубине 650 км.

По современным представлениям о внутреннем строении Земли на таких  глубинах

вещество мантии под действием  тепла и давления переходит из хрупкого

состояния, при котором оно способно разрушаться, в тягучее, пластическое. Как

же могут происходить землетрясения  на таких глубинах?

Известно, что везде, где глубокие землетрясения случаются достаточно часто,

они "обрисовывают" некоторую  наклонную плоскость, начинающуюся вблизи земной

поверхности и уходящую в недра  Земли до глубины 700 км. Эти плоскости  стали

называть зонами Вадати-Беньоффа по имени японского сейсмолога Вадати и

американского - Беньоффа, которые  впервые открыли это явление. Эти зоны

привязаны к местам, где сталкиваются плиты. Одна плита изгибается и

пододвигается под другую, погружаясь в мантию. Зона глубоких землетрясений

как раз и связана с такой  опускающейся плитой.

Хотя для объяснения глубоких землетрясений  выдвинуто множество интересных

идей, но в течение 60 лет, прошедших  после открытия глубоких землетрясений,

они все еще остаются загадкой. До сих пор неясен механизм возникновения  очага

землетрясения в таких размягченных породах.

                                                                         

     Детонация сжатой нефти: одна из возможных причин сильных землетрясений.

В качестве рабочей гипотезы для  объяснения причин землетрясений, официальная

наука использует концепцию “сброса  энергии механических деформаций в  земной

коре”. Эта концепция далеко не бесспорна и, не затрагивает главных  причин

землетрясений. Слабые, но частые сейсмические события, сопровождающие

вулканическую деятельность, мы попытались объяснить действием джоулева тепла