Землетрясение

Введение.

В недрах нашей планеты  непрерывно происходят внутренние процессы, изменяющие лик Земли. Чаще всего  эти изменения медленные, постепенные. Точные измерения показывают, что одни участки земной поверхности поднимаются, другие опускаются. Не остаются постоянными даже расстояния между континентами. Иногда внутренние процессы протекают бурно и грозная стихия землетрясений превращает в развалины города, опустошает целые районы.

Под угрозой землетрясений  находятся обширные территории, многие густонаселенные области и даже целые страны, например Япония. Наибольшая опасность землетрясений заключается  в их неожиданности и неотвратимости. Однако научные достижения последних лет открывают реальные возможности не только предсказывать землетрясения, но и влиять на их ход.

Землетрясения – важная составная часть окружающей нас  среды, и ни один район земного  шара нельзя считать полностью от них избавленным. Сейсмологи работают во всех развитых, а также во многих развивающихся странах. Они интересуются, почему и как происходят землетрясения. Изучая волны, проходящие через Землю при землетрясениях, ученые воссоздают существенные детали ее внутреннего строения. Разработанные для такого изучения методы оказались полезными также при поисках нефти и других полезных ископаемых. В странах, где землетрясения происходят часто, возникают важные социальные и экономические проблемы, специальные задачи должны решать архитекторы и инженеры. Таким образом, сейсмология служит как практической деятельности человека, так и познанию фундаментальных законов природы.

Основная  часть.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ- сильные подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов земной коры или верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний. 

Область тектонического разлома, где высвобождается кинетическая энергия подземного удара, называется очагом землетрясения. Он может находиться на глубинах в несколько десятков и даже сотен километров, чаще на глубине 20-30 км.

Участок поверхности  Земли, находящийся над очагом землетрясения, называется эпицентром землетрясения.  

По  характеру процессов  в их очагах выделяют несколько типов  землетрясений: 

1)Тектонические землетрясения

связаны с процессами горообразования или разломами  литосферных плит.

2)Вулканические землетрясения

разновидность землетрясений, при которых землетрясение возникает  в результате высокого напряжения в  недрах вулкана. Причина таких землетрясений — лава, вулканический газ. Землетрясения этого типа слабы, но продолжаются долго, многократно — недели и месяцы. Тем не менее, опасности для людей этого вида землетрясение не представляет.

3)Техногенные землетрясения

За последние десятилетия  в числе причин землетрясений  появился новый фактор - деятельность человека. Так, например, в районах затопления при строительстве крупных водохранилищ, усиливается тектоническая активность — увеличивается частота землетрясений и их магнитуда. Это связано с тем, что масса воды, накопленная в водохранилищах, своим весом увеличивает давление в горных породах, а просачивающаяся вода понижает предел прочности горных пород. Аналогичные явления происходят при выемке больших количеств породы из шахт, карьеров, при строительстве крупных городов из привозных материалов.

4)Сотрясения земли могут быть также вызваны обвалами и большими оползнями. Это

местные обвальные землетрясения. 

Виды  волновых колебаний при землетрясениях.

-Сейсмические волны.

Колебания, распространяющиеся из очага землетрясения, представляют собой упругие волны, характер и  скорость распространения которых  зависят от упругих свойств и  плотности пород. К упругим свойствам  относятся модуль объемной деформации, характеризующий сопротивление сжатию без изменения формы, и модуль сдвига, определяющий сопротивление усилиям сдвига. Скорость распространения упругих волн увеличивается прямо пропорционально квадратному корню значений параметров упругости и плотности среды.

-Продольные и поперечные волны.

На сейсмограммах  эти волны появляются первыми. 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). Эти волны называются также Р-волнами, или первичными волнами. Их скорость зависит от модуля упругости и жесткости породы. Вблизи земной поверхности скорость Р-волн составляет 6 км/с, а на очень большой глубине - ок. 13 км/с. Следующими регистрируются поперечные сейсмические волны, называемые также S-волнами, или вторичными волнами. 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.  

Основные  плиты земной коры.

 
Основными плитами земной коры являются Американская, Антарктическая, Африканская, Евразийская, Индийская и Тихоокеанская. Всего насчитывается около 20 плит, на которых расположены целые страны, континенты, моря и океаны.  
Зоны стыков этих плит известны. Именно там расположены области наиболее активных сейсмических явлений.  

Три пояса сейсмичности.

 
В настоящее время ученые выделяют три пояса (географические зоны) сейсмичности, которые хорошо согласуются со складчатостью  современного рельефа Земли и статистикой землетрясений.

-Тихоокеанский пояс.

Он как бы кольцом  охватывает все берега Тихого океана. В его регионах (Японские острова, Сахалин, Камчатка, Аляска) происходит до 80% всех землетрясений.  
-Средиземноморский (трансазиатский) пояс.

Он простирается от Пиренейского полуострова до Малайского архипелага через Альпы, Карпаты, Кавказ, Гималаи. Здесь происходит до 15% землетрясений.  
-Второстепенный пояс.

Объединяет Арктический  и Восточно-Африканский пояс, включая  западную часть Индийского океана. Здесь происходит до 5% всех землетрясений.

Регистрация землетрясений.

-Сейсмограф.

  Поскольку тектонические процессы в глубинах Земли не прекращаются ни на минуту, то движения в земной коре происходят постоянно. Ежедневно специальные приборы - сейсмографы регистрируют на Земле более тысячи землетрясений. Правда, многие из них настолько слабы, что не причиняют никакого вреда.  
   Сейсмографы расположены в разных местах по всему миру. Записи с двух или большего количества сейсмографов помогают сейсмологам обнаружить место, где произошло землетрясение и измерить его силу.  
  Основа сейсмографа - подвешенный груз с пишущим устройством. Этот груз, свисающий с зафиксированной стойки, во время землетрясения остается неподвижным. Но стойка, на которой он закреплен, колеблется вместе с поверхностью земли, а к стойке, под грузом, прикреплена движущаяся бумажная лента. По мере движения ленты груз с красителем оставляет на ней запись.  
  Запись на ленте фиксирует время прихода волны, силу колебания и может даже указать направление, откуда пришла волна.  

-Тектометр.

  Тектометр — прибор, разработанный в России и запатентованный в Государственном патентном бюро Японии (регистрационный номер N 07РО369). Согласно патенту прибор позволяет регистрировать землетрясение за 40 часов до момента его начала.

Предсказание  землетрясений

   Прогнозирование землетрясений бывает долгосрочным (дается на десятки лет вперед), среднесрочным (прогноз на несколько лет) и краткосрочным (недели–месяцы). Их дают сейсмологические институты, на основе данных полученных с сейсмостанций и обработанных аналитиками. Однако даже краткосрочные прогнозы не угадывают землетрясения с точностью да суток. Это могут делать только животные. Еще не известно при помощи чего они определяют приближающееся землетрясение, при помощи слуха, изменения электрических полей или чего-то другого. Но точно замечено, что поведение некоторых животных меняется перед сейсмической активностью. Всего известно около 70 видов животных, способных предсказывать грядущее землетрясения. Жители сейсмически активных районов держат их дома. Особенно изменяется поведение кошек. Обычно ленивые, и привязанные к месту, они могут выражать свое беспокойство излишним возбуждением или уходом из дома. По их поведению можно определить силу землетрясения и его время. Если у кошки появляется необъяснимая тревожность, повышается ее активность, встает дыбом шерсть, она воет, то это говорит о землетрясении небольшой силы, удалении от эпицентра или о нескором времени. В других случаях кошка действует, как при опасности: убегают из помещения, переносит котят в другое место. Это свидетельствует о скором и сильном землетрясении, скорее всего, оно случится в течение суток.  
   В истории запечатлено много случаев, когда животные спасают жизнь своим хозяевам. Происходит это только в тех случаях, когда люди знают признаки наступающего землетрясения. Часто при катаклизмах спасаются только животные. Так, например, перед извержением вулкана Монтань-Пеле кошки оставили город Сен-Пьер, который за одну минуту был похоронен под пластом раскаленного пепла.

Магнитуда землетрясений.

  Поскольку сила землетрясения зависит от количества высвобождаемой энергии и отдаленности очага, то основными показателями для измерения силы землетрясений взяты величины, характеризующие их кинетическую энергию, интенсивность и глубину очага.  
   Мерой общей энергии сейсмических волн служит магнитуда землетрясения - условное число М, зависящее от максимальной амплитуды смещения частиц почвы. Чем больше амплитуда смещения частиц почвы, фиксируемая сейсмографом, тем больше количество выделившейся энергии и магнитуда. Оценивается она в относительных единицах (от 1 до 9). Максимально сильное и разрушительное землетрясение получает оценку магнитуды 9 (М=9) баллов.  

Шкала Рихтера и шкала MSK-86 . 
  Существует специальная шкала оценки магнитуд - шкала Рихтера. Однако, чем больше глубина землетрясения, тем меньше разрушительной энергии доходит до поверхности.  
  Для того, чтобы более точно соотносить меру общей энергии (магнитуду) и ослабляющую ее глубину, сейсмологи используют еще одну шкалу для оценки интенсивности землетрясения на поверхности земли. Это двенадцатибалльная международная сейсмическая шкала МSК - 86.  
     КЛАССИФИКАЦИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ПО ШКАЛЕ РИХТЕРА.