Механизм происхождения землетрясений. Землетрясения Сильные и слабые

Горообразовательные, вулканические и сейсмические процессы географически тяготеют друг к другу. Однако во времени они происходят, как правило, неодновременно и всегда с разной продолжительностью. Кроме того, есть районы с резко выраженной только сейсмической активностью. Например, многие Средней Азии отличаются высокой сейсмичностью, но не имеют вулканов. На Камчатке и в Чили вулканы и землетрясения проявляются на одной и той же территории, но редко одновременно.

Многие из сейсмологов, говоря о механизме землетрясений, придерживаются теории упругого высвобождения или упругой отдачи. Они связывают возникновение землетрясений с внезапным высвобождением энергии упругой деформации. В результате длительных движений в районе разлома и накопления в связи с этим напряжений, достигающих предельных для прочности пород величины, происходит разрыв или срез этих пород с внезапным быстрым смещением – упругой отдачей, вследствие чего и возникают сейсмические волны. Таким образом, очень медленные и длительные тектонические движения при землетрясении переходят в сейсмические движения, отличающиеся большой скоростью, что происходит в результате быстрой « разрядки», накопленной упругой энергии. Это разрядка происходит всего за 10-15 секунд (редко за 40-60 секунд).

При зарождении землетрясения происходит разрушение породы на ограниченном участке, расположенном на определенной глубине от поверхности Земли. В связи с возникшем ослаблением происходит развитие дислокации на очаг или гипоцентральную часть область землетрясения. Разрушение произойдет там, где порода наименее прочна,а это может быть в разломах между блоками. В силу каких-то глубинных процессов отдельные участки коры поднимаются или опускаются. При медленном смещении в земной коре происходят пластические деформации. При более быстрых движениях и при большем их градиенте напряжения, возникающие в коре, не успевая рассасываться, достигают величин, при которых в данных условиях происходит нарушение сплошности – либо по готовому, отчасти уже залечившемуся разрыву, либо с образованием нового. С увеличением глубины возрастают всесторонние сжимающие напряжения, и поэтому возникают большие силы трения, препятствующие быстрому разрушению. Возможно по этой причине глубокофокусные землетрясения отличаются большой энергией и продолжительностью.

В настоящее время наиболее распространены две модели распространения сил, вызывающих разрыв в очаге. Первая основана на предположении действия в очаге пары сил, вызывающих касательные усилия вдоль линии разрыва и момент; согласно второй модели в зоне очага существуют две взаимно перпендикулярных пары сил.

Кроме землетрясений, вызванных тектоническими движениями в земной коре и в верхних слоях мантии, существуют два других типа землетрясений, происходящих вследствие извержения вулканов и карстовых явлений, которые очень локальны, редки и обладают малой силой. Землетрясения могут быть вызваны искусственным путем, например при подземном взрыве. Колебания поверхности могут земли могут быть вызваны и работой промышленного оборудования, движением транспорта и т. д. При использовании чувствительной аппаратуры можно убедиться, что поверхность земли постоянно колеблется; эти колебания очень малы и по этой причине называются микросейсмическими. Наличие микросейсм позволяет извлечь очень полезную информацию как для сейсмологов, так и для инженеров- строителей.

Таким образом, в широком смысле по термином землетрясение можно понимать любые сотрясения поверхности Земли. В более узком смысле под землетрясением понимается кратковременное сотрясение поверхности Земли, вызванное сейсмическими волнами, возникшими при местном нарушении сплошности с внезапным выделением в недрах коры или верхней мантии (на глубину примерно до 700 км) упругой энергии.

В какой-то момент землетрясения возникает препятствие взаимному смещению блоков вдоль образовавшихся швов – частично восстанавливаются связи разорванного шва, которыми могут служить силы трения (их появление возможно на сжатых участках), зацепления на поверхностях. Не освободившаяся часть энергии вызывает в новых связях напряжения, которые через некоторое время преодолеют их сопротивление, возникает новый разрыв и новый толчок, однако меньшей силы, чем в момент основного землетрясения. Этих повторных толчков – афтершоков – после сильного землетрясения бывает обычно до нескольких сотен и происходят они в течение нескольких месяцев, постепенно ослабевая. Процесс ослабления толчков во времени не равномерен. Отдельные афтершоки по силе могут приближаться к силе основного землетрясения. Иногда землетрясениям предшествуют слабые толчки – форшоки.

В тех случаях когда землетрясения или вулканы происходят под дном океанов, они возбуждают морские волны, которые, достигая берегов суши и встречая их сопротивление поднимаются на высоту до нескольких десятков метров. Такие волны – цунами (по японски «цу» – порт, «нами» – волна) – временами приносят прибрежным районам большие беды.

Различают две группы сейсмических волн – объемные и поверхностные. Слагающие Землю горные породы упруги и поэтому могут деформироваться и испытывать колебания при резком приложении давления (нагрузок). Внутри объема горных пород распространяются объемные волны. Они делятся на два типа: продольные и поперечные. Продольные волны в теле Земли, как и привычные нам звуковые в воздухе, попеременно сжимают и растягивают вещество горных пород в направлении своего движения. Волны другого типа колеблют среду, через которую они проходят, поперек пути своего движения. Именно они-то, выходя на поверхность, раскачивают из стороны в сторону и вверз-вниз все на земле находящееся, приводя к наибольшим разрушениям. Именно потому, что поверхность твердой Земли – это граница с гораздо менее плотной средой, воздушной (ее называют свободной поверхностью), на земной поверхности объемные сейсмические волны могут свободнее «разгуляться», что обычно и происходит. Этому способствует и свойства приповерхностных грунтов.

Очень важны свойства разных групп и типов сейсмических волн, особенно скорость их прохождения через горные породы. Обычно она измеряется несколькими километрами в секунду и следовательно, на разных расстояниях от очага(гипоцентра и эпицентра) приход волн и ощущается и регистрируется неодновременно. На этом свойстве основано определение координат эпицентра по записям прихода волн на удаленные сейсмические станции. Не менее важны различие в скоростях отдельных групп и типов волн. Так поверхностные волны распространяются медленнее объемных и, следовательно, приходят в пункты наблюдения позднее. В группе объемных поперечные волны распространяются в среднем в 1,75 раза медленнее продольных. Отсюда понятно, почему оказавшиеся в эпицентральной области сильного землетрясения люди часто попадают во власть волн: их толкает, качает, трясет в разных направлениях с разными ускорениями.

Очевидцы нередко «слышат» землетрясения в буквальном смысле слова. Продольные волны сходны со звуковыми. При определенной частоте колебаний (в диапазоне слышимых волн, то есть более 15 герц) они при выходе на поверхность и становятся звуковыми волнами. Если вспомнить, что продольные волны распространяются быстрее, а поперечные нередко несут главные разрушения, легко понять, почему гул может слышаться перед землетрясением. Тут много зависит и от спектров излучения.

Землетрясения классифицируются в зависимости от глубины расположения их очага. Они делятся на следующие три типа1)нормальные- с глубиной очага 0-70 км;2) промежуточные – 70-300 км;3) глубокофокусные – более 300 км.

15.08.2016

Как отмечалось ранее, литосферные плиты непрерывно находятся в процессе медленных движений, вследствие чего на их границах возникают механически напряженные области. Внезапные разрывы этих областей и приводят к землетрясению.
Границы литосферных плит разбиты на отдельные крупные сегменты. Землетрясения на участке данного сегмента приводят к локальному снижению напряжения в данном месте, но частично передает напряжение к соседним сегментам, тем самым готовя их к следующему разрыву - землетрясению. Как отмечает Дж.Райс: “Фактически изучение землетрясений вдоль больших участков сейсмоактивных поясов (разломов) приводит к заключению, что, возможно, существует вполне определенная закономерная картина пространственного распределения областей накопления и разгрузки напряжений, гак что нарастание напряжений в одном сегменте данного сейсмического разлома происходит не независимо, а сильно связано с меняющейся во времени передачей напряжений от соседних сегментов, в которых произошли разрывы”. Принимается, что фронт “спускового” механизма сильных землетрясений вдоль сейсмических поясов (границ плит) распространяется с определенной скоростью (порядка 50-100км/год для Северной части Анатолийского разлома).
Во время сильного землетрясения разрывается сегмент коры большой протяженностью, который вызывает волну напряжения как в верхних слоях астеносферы, так и в секторах, прилегающих к границам плиты. Ho по мере релаксации (ослабление напряженности) астеносферы во времени большая часть напряжений смещается в сторону соседних сегментов в границе плиты, делая их вероятными местами для последующих крупных землетрясений (разрывов).

Рассмотрим более подробно механизм образования отдельных разрывов. Разрыв может быть вертикальный или наклонный. Длина вспоровшейся части разрыва может быть от нескольких метров (слабые не ощутимые землетрясения) до сотни киллометров (сильные землетрясения). Вспарывающаяся трещина может достичь поверхности Земли или остановиться внутри нее (рис. 1.5).
Место, где начинается вспарывание называется гипоцентром землетрясения, вертикальная точка над гипоцентром на поверхности Земли называется эпицентром . Расстояние от поверхности Земли до гипоцентра называется глубина очага землетрясения, которая обычно измеряется от нескольких киллометров до ста киллометров. Расстояние от эпицентра до данного пункта наблюдения на поверхности Земли называется эпицентральным расстоянием, а от гипоцентра до пункта наблюдения - фокальным расстоянием . Взаимные подвижки вспарывающихся частей подразделяются на горизонтальные: левосторонний сдвиг и правосторонний сдвиг и на вертикальные: сброс и взброс (рис. 1.16). При левостороннем сдвиге вспарывающиеся части плит движутся по горизонтали одна вдоль другой так, что дальняя от наблюдателя часть перемещается влево , если смотреть в перпендикулярном к разрыву направлении. При правостороннем сдвиге - наоборот. Если вышележащая часть вспарывающейся породы движется вниз - считается что имел место сброс (уступ), при движении вверх - имел место взброс (надвиг). При реальных землетрясениях вспарывание пород происходит с учетом различных сочетаний указанных подвижек.

Направление горизонтальной линии, образованной разрывом при пересечении домной поверхности, называется простиранием, а угол, образованной между простиранием и горизонтом, - углом падения. Амплитуды относительных подвижек AB могут измеряться от нескольких сантиметров до десятков и более метров.
Время вспарывания горных пород продолжается в течение нескольких секунд. В процессе вспарывания возникает определенное количество кинематической энергии, которая расходуется на разламывание и разрушение пород, на горизонтальные и вертикальные перемещения плит. Часть этой энергии превращается в тепловую энергию, а небольшая часть распускается в среде в виде упругих сейсмических волн, которые распространяются в теле Земли. Когда сейсмические волны достигают поверхности Земли, они вызывают колебания грунта, которые мы воспринимаем как землетрясение. Так как сейсмические волны генерируются не от одной неподвижной точки, а от движущихся в разные стороны краев вспарываемых пород целой области, они проходят разные пути и достигают поверхности Земли по различным направлениям и в различное время. О свойствах сейсмических волн речь пойдет чуть позже. А пока выясним какое напряженно-деформированное поле образуется на поверхности Земли в начальный момент землетрясения.
На рис.1.17 показана упрощенная схема очага землетрясения, где направление линии 0’0” совпадает с направлением вспарывания, а стрелками показаны направления упругих перемещений среды. Любопытно, что почувствовал бы человек в первый же миг землетрясения, находясь в эпицентральной зоне землетрясения. Если бы он находился в области а, то ему покачалось бы, что его толкали, а это значит, что земля под ногами подвергается сжатию. То же самое он почувствовал бы находясь в области б. Ho находясь в области г и в, ему, наоборот, казалось бы, что Земля уходит из-под своих ног, т.е. грунт в этих областях подвергается растяжению. В момент разрыва верхнее крыло вспарываемой породы гонит в область а волну сжатия, а в область в - волну растяжения, нижнее крыло, наоборот, гонит в область б волну сжатия, а в область г волну растяжения.

Таким образом, эпицентральную зону можно разделить на четыре диагонально расположенные зоны, в двух из которых первым вступает волна сжатия , а в двух других - волна растяжения (разряжения). Вдоль направления трещины (вспарывания) движение среды взаимно уравновешиваются, и в этом направлении смещения среды отсутствуют. Логично, что они будут отсутствовать также в перпендикулярном к линии разрыва направлении. Так как при пересечении взаимоперпендикулярных плоскостей перемещения изменяют свой знак, то на самих этих плоскостях они должны равняться нулю. Эти плоскости, которые при пересечении с поверхностью Земли будут иметь вид не прямых линий, а окружностей, называются нодальными плоскостями. Представляет большой интерес и обратная задача: если инструментально зарегистрированы области растяжения и сжатия на поверхности Земли в эпицентральной зоне, то как найти направление разрыва. Ответ на этот вопрос заключается в проведении двух взаимоперпендикулярных плоскостей, разделяющие всю исследуемую территорию на две зоны сжатия и две зоны растяжения. Одна из этих плоскостей и будет представлять из себя направление линии разрыва. Для однозначного выбора одного из них необходимо привлекать дополнительную информацию о положении разрыва по тектоническим данным и другие сведения.
Закономерность распределения зон сжатия и растяжения на поверхности Земли играла большую роль в деле различения землетрясения от подземных ядерных взрывов. На самом деле при подземных ядерных взрывах сигналы первых вступлений всех сейсмических станций вокруг эпицентра будут соответствовать только зоне сжатия в отличие от, как было сказано выше, чередующих зон сжатия и растяжения при землетрясениях. Ho несмотря на такую явную очевидность этого явления, до сих пор имеются разногласия между специалистами в вопросе различения ядерного взрыва от землетрясения.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

КУРСОВАЯ РАБОТА

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ. МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ. ПРОГНОЗ

Работу выполнила

Филатова

Факультет геологический курс 1

Направление подготовки 020700.62 Геология

Научный руководитель

Нормоконтролер

доцент, к.г.п. О.Л. Донцова

Краснодар 2013

Курсовая работа состоит из введения, двух глав и заключения.

В работе рассмотрены современные проблемы сейсмологии. Изложены общие сведения о землетрясениях, а также их классификация по типу. На основе анализа географического распределения сейсмических зон сделаны выводы о пространственном размещении сейсмофокальных зон. Приводятся сведения о методах их прогноза и антисейсмических мероприятиях.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА. Сейсмические зоны; плейстосейстовая область; гипоцентр землетрясения; сейсмические волны; тектонические, вулканические и техногенные землетрясения; прогноз; антисейсмические мероприятия.

Составила В.В.Филатова

ВВЕДЕНИЕ

Прогноз землетрясений в настоящее время является одной из актуальнейших проблем наук о Земле, в значительной степени одной из главных задач физики Земли. Землетрясения - весьма быстрые упругие колебания мантии и литосферы и вызванные ими сотрясения земной поверхности, происходящие при взрывообразном высвобождении механической энергии в очагах на глубинах от 3 до 750 км. Очаг землетрясения - это некоторый объём пород, в котором происходит их динамический разрыв под воздействием напряжений, накопившихся в процессе тектонических деформаций.

Под прогнозом понимается предсказание места и времени возникновения будущих землетрясений с указанием их возможной силы и характера проявления на поверхности Земли. Попытки постановки задачи предсказания в момент сильных толчков предпринимались во многих странах, в особенности в связи с разрушительными землетрясениями.
К настоящему времени возможность предсказания времени возникновения сильных землетрясений значительно усилилась благодаря обнаружению большого числа явлений - предвестников приближающихся землетрясений, когда вероятность предсказания может быть подтверждена многочисленными инструментальными наблюдениями. Тем не менее, в сообществе исследователей в области прогноза землетрясений сформировался скептический взгляд на наличие физически обоснованных, надёжно инструментально регистрируемых предвестников катастрофических землетрясений, на основе которых возможно осуществление прогноза времени, места и силы будущих событий.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ

1.1. Причины землетрясений

Ценою усилий нескольких поколений исследователей специалисты теперь неплохо представляют, что происходит при землетрясении и как оно проявляется на поверхности Земли. Но ведь поверхностные явления-это результат того, что происходит в недрах. И основное внимание специалистов теперь сосредоточено на познании глубинных процессов в недрах Земли, процессов, приводящих к землетрясению, его сопровождающих и за ним следующих.

Большинство землетрясений вызывают огромные силы, возникающие, когда две плиты сталкиваются друг с другом: либо в зонах субдукции, где одна плита поддвигается под другую, либо вдоль трансформ, по которым две плиты проходят мимо друг друга. Во время притирания порода на любой из сторон может немного изгибаться и растягиваться, но рано или поздно напряжение возрастет до такого уровня, что они внезапно раскалываются. Стремительный отрыв порождает ударные (сейсмические) волны, расходящиеся по земле во всех направлениях от очага, или гипноцентра, - точки, где оторвалась порода.

Разрыв распространяется вдоль границы плиты, как трещина в стекле. Чем длиннее трещина, тем сильнее землетрясения. Например, во время землетрясения в 2004 году в Южной Азии разрыв вдоль границы Индо-Австралийской плиты прошел на 1000 километров. Крупное землетрясение в 1964 году на Аляске подняло горы вверх на 12 метров.

Большинство землетрясений сдвигают грунт всего на несколько сантиметров. Однако совокупное воздействие на ландшафт последовательных землетрясений оказывается весьма значительным. Если породы на каждой стороне разрыва смещаются лишь на 10 сантиметров в столетие, то через миллион лет они могут подняться или опуститься на целый километр.

1.2. Механизм возникновения

Любое землетрясение - это мгновенное высвобождение энергии за счет образования разрыва горных пород, возникающего в некотором объеме, называемом очагом землетрясения, границы которого не могут быть определены достаточно строго и зависят от структуры и напряженно-деформированного состояния горных пород в данном конкретном месте. Деформация, происходящая скачкообразно, излучает упругие волны. Объем деформируемых пород играет важную роль, определяя силу сейсмического толчка и выделившуюся энергию.

Большие пространства земной коры или верхней мантии Земли, в которых происходят разрывы и возникают неупругие тектонические деформации, порождают сильные землетрясения: чем меньше объем очага, тем слабее сейсмические толчки. Гипоцентром, или фокусом, землетрясения называют условный центр очага на глубине. Глубина его обычно бывает не больше 100 км, но иногда доходит и до 700 километров. А эпицентром - проекцию гипоцентра на поверхность Земли. Зона сильных колебаний и значительных разрушений на поверхности при землетрясении называется плейстосейстовой областью(рис. 1.2.1.)

Рис. 1.2.1.Плейстосейстовая область

По глубине расположения гипоцентров землетрясения делятся на три типа:

1) мелкофокусные (0-70 км),

2) среднефокусные (70-300 км),

3) глубокофокусные (300-700 км).

Чаще всего очаги землетрясений сосредоточены в земной коре на глубине 10-30 километров. Как правило, главному подземному сейсмическому удару предшествуют локальные толчки - форшоки. Сейсмические толчки, возникающие после главного удара, называются афтершоками.Происходящие в течение значительного времени,афтершоки способствуют разрядке напряжений в очаге и возникновению новых разрывов в толще горных пород, окружающих очаг.

Рис. 1.2.2 Типы сейсмических волн: а - продольные P; б - поперечные S; в - поверхностные ЛяваL; г - поверхностные Рэлея R. Красной стрелкой показано направление распространения волны

Сейсмические волны землетрясения, возникающие из-за толчков, распространяются во все стороны от очага со скоростью до 8 километров в секунду.

Различают четыре вида сейсмических волн: P (продольные) и S (поперечные) проходят под землей, волны Лява (L) и Рэлея (R) - по поверхности (рис.1.2.2.)Все виды сейсмических волн распространяютсяочень быстро. Волны P, сотрясающие землю вверх и вниз, самые стремительные, они движутся со скоростью 5 километров в секунду. Волны S, колебания из стороны в сторону, лишь незначительно уступают в скорости продольным. Поверхностные волны медленнее, однако, именно они вызывают разрушения, когда удар приходится на город. В твердой породе эти волны распространяются так быстро, что их нельзя увидеть глазом. Однако рыхлые отложения(в уязвимых районах, например, в местах подсыпки грунта) волны Лява и Рэлея в состоянии превратить в текучие, так что можно видеть проходящие по ним, как по морю, волны. Поверхностные волны могут опрокидывать дома. И во время землетрясения 1995 года в Кобе (Япония), и в 1989 году в Сан- Франциско серьезней всего пострадали здания, построенные на насыпных грунтах.

Очаг землетрясения характеризуется интенсивностью сейсмического эффекта, выражаемого в баллах и магнитуде. В России используется 12-балльная шкала интенсивности Медведева-Шпонхойера-Карника. Согласно этой шкале, принята следующая градация интенсивности землетрясений (1.2.1.)

Таблица 1.2.1. 12-балльная шкала интенсивности

Интенсивность баллы	Общая характеристика	Основные признаки
	Незаметное	Отмечается только приборами.
	Очень слабое	Ощущается отдельными людьми, находящимися в здании в полном покое.
		Ощущается немногими людьми в здании.
	Умеренное	Ощущается многими. Заметны колебания висящих предметов.
		Общий испуг, в зданиях легкие повреждения.
		Паника, все выбегают из зданий. На улице некоторые люди теряют равновесие; падает штукатурка, в стенах появляются тонкие трещины, повреждаются Кирпичные дымовые трубы.
	Разрушительное	Сквозные трещины в стенах, отмечается падение карнизов, дымовых труб Много раненых, отдельные жертвы.
	Опустошительное	Разрушение стен, перекрытий, кровли во многих зданиях, Отдельные здания разрушаются до основания, много раненых и убитых.
	Уничтожающее	Обрушение многих зданий, в грунтах образуются трещины до метра шириной. Много убитых и раненых.
	Катастрофическое	Сплошные разрушения всех сооружений. Образуются трещины в грунтах со смещением по горизонтали и вертикали, оползни, обвалы, Изменение рельефа в больших размерах.

Иногда очаг землетрясения может быть и у поверхности Земли. В таких случаях, если землетрясение сильное, мосты, дороги, дома и другие сооружения оказываются разорванными и разрушенными .

1.3. Типы землетрясений

По характеру процессов в их очагах выделяют несколько типов землетрясений, основными из которых являются тектонические, вулканические и техногенные.

Тектонические землетрясения. Возникают вследствие внезапного снятия напряжения, например, при подвижках по разлому в земной коре (исследования последних лет показывают, что причиной глубоких землетрясений могут быть и фазовые переходы в мантии Земли, происходящие при определенных температурах и давлениях). Иногда глубинные разломы выходят на поверхность. Во время катастрофического землетрясения в Сан-Франциско 18 апреля 1906 общая протяженность поверхностных разрывов в зоне разлома Сан-Андреас составила более 430 км, максимальное горизонтальное смещение - 6 м. Максимальная зарегистрированная величина сейсмогенных смещений по разлому 15 м.

Вулканические землетрясения. Происходят вследствие резких перемещений магматического расплава в недрах Земли или в результате возникновения разрывов под влиянием этих перемещений.

Техногенные землетрясения . Могут быть вызваны подземными ядерными испытаниями, заполнением водохранилищ, добычей нефти и газа методом нагнетания жидкости в скважины, взрывными работами при добыче полезных ископаемых и пр. Менее сильные землетрясения происходят при обвале сводов пещер или горных выработок.

1.4. Географическое распространение землетрясений

Размещение землетрясений на земном шаре носит вполне закономерный характер и в целом хорошо объясняется теорией тектоники литосферных плит. Наибольшее количество землетрясений связано с конвергентными и дивергентными границами плит, то есть с такими зонами, где плиты либо сталкиваются друг с другом, либо расходятся и наращиваются за счет образования новой океанической коры (рис. 1.4.1.). Высокосейсмичный район - активные окраины Тихого океана, где океанические плиты субдуцируют, то есть погружаются под континентальные и напряжения, возникающие в холодной и тяжелой плите, разряжаются в виде многочисленных землетрясений, гипоцентры которых образуют наклонную сейсмофокальную зону, уходящую в верхнюю мантию до глубин в 600-700 километров.

Такие наклонные сверхглубинные сейсмофокальные зоны были установлены и описаны голландским геофизиком С.В. Виссером в 1936 году, японским геофизиком К. Вадатив 1938 году и русским ученым А.Н. Заварицкимв 1946 году. Однако благодаря более поздним исследованиям американского сейсмолога Х. Беньофа в 1949 году они получили название сейсмофокальных зон Беньофа.

Землетрясения сопровождают и образование рифтов в срединно-океанических хребтах и на континентах, но там они в отличие от обстановок сжатия в зонах субдукции происходят в геодинамических условиях растяжения или сдвига.

Рис. 1.4.1 Строение сейсмофокальной зоны под Японскими островами

Еще один регион сильных и частых землетрясений - это Альпийский горно-складчатый пояс, простирающийся от Гибралтара через Альпы, Балканы, Анатолию, Кавказ, Иран, Гималаи в Бирму и возникший всего 15-10 миллионов лет тому назад в результате коллизии грандиозных литосферных плит: Африкано-Аравийской и Индостанской, с одной стороны, и Евразийской - с другой. Процесс сжатия продолжается и в настоящее время, поэтому постоянно накапливающиеся напряжения непрерывно разряжаются в виде землетрясений. Наибольшее количество гипоцентров землетрясений в этом поясе приурочено к земной коре, то есть к глубинам до 50 километров, хотя есть и глубокие (до 300 километров), однако наклонные сеймофокальные зоны выражены плохо и встречаются редко. Интересно, что распространение эпицентров в плане очерчивает, например, в Иране и Афганистане почти асейсмичные крупные блоки, которые оказались "спаянными" вместе в процессе коллизии, зоны их сочленения все еще активны. В пределах СНГ к наиболее сейсмически активным регионам относятся Восточные Карпаты, Горный Крым, Кавказ, Копетдаг, Тянь-Шань и Памир, Алтай, район оз. Байкал и Дальний Восток, особенно Камчатка, Курильские острова и о-в Сахалин, где 28 мая 1995 года произошло разрушительное Нефтегорское землетрясение с магнитудой 7,5, а число погибших составило 2 тысяч человек.

Все перечисленные регионы обладают горным, часто высокогорным рельефом, свидетельствующим о том, что они в настоящее время испытывают активные тектонические движения, а вертикальная скорость подъема поверхности земли превышает скорость эрозии. Во многих регионах, например в Закарпатье, на Кавказе, на Байкале, последние извержения вулканов происходили геологически недавно, а на Камчатке и Курильских островах происходят и в наши дни. Именно такие районы и характеризуются высокой сейсмической активностью, прямо коррелирующейсяс тектонической. Следует отметить, что и на стабильных участках земной коры, на платформах, в том числе и на древних, также случаются землетрясения. Правда, эти землетрясения достаточно редкие и в целом относительно слабые. Однако бывают и сильные, как, например, на эпипалеозойской молодой Туранской плите в Кызылкумах в районе Газли в 1976 и 1984 годах, причем поселок Газли был дважды полностью разрушен.

Подавляющая часть землетрясений (более 85%) происходит в условиях обстановки сжатия, и только 15% - в обстановке растяжения, что согласуется с современной геодинамикой геологических структур и характером перемещений литосферных плит.

2. ПРОГНОЗ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

2.1. Прогноз

Заинтересованность правительственных учреждений в прогнозе землетрясений исключительно велика - тысячи человеческих жизней могут быть спасены, если предсказания окажутся точными. Целые города могут, эвакуированы зря, если оно окажется ложным. Из-за многих неопределенностей, связанных с землетрясениями удачное их предсказание бывает весьма редким. Тем не менее, возможность точного предсказания настолько заманчива, что сегодня сотни ученых, в основном в США, Японии, Китае и России, заняты исследованиями по прогнозу землетрясений.

В качестве возможной основы прогноза принят целый ряд признаков. Наиболее важны и надежны из них следующие:

· статистические методы,

· выделение сейсмически активных зон, которые долго не испытывали землетрясения,

· изучение быстрых смещений земной коры,

· исследование изменений соотношений скорости продольных и поперечных волн,

· изменения магнитного поля и электропроводности горных пород,

· регистрация предваряющих толчков “форшоков”,

· исследование распределения очагов во времени и пространстве.

Статистические методы просты. Они основаны на анализе сейсмологической истории района: данных о числе, размерах и частоте повторения землетрясений. Предполагая, что сейсмичность района не меняется с течением времени, можно по этим данным оценить вероятность будущих землетрясений. Чем длиннее период времени, за который имеем сведения о землетрясениях, тем точнее будет прогноз.В Калифорнии сведения о землетрясениях собраны примерно за 200 лет, а в Китае имеются данные более чем за 2000 лет.

Статистическое изучение сейсмического режима позволило ввести понятия сейсмического цикла и так называемых зон затишья - зон в сейсмически активных районах, где в течение длительного времени наблюдается слабая сейсмическая активность. Средняя длительность сейсмического цикла равна примерно 140 годам - время между сильнейшими сейсмическими событиями в одном месте. Зоны затишья - места накопления максимальной упругой энергии, где возможно ожидать сильное землетрясение. Это явилось основой долгосрочного сейсмического прогноза.
Если известна частота, с которой землетрясения происходили в прошлом, можно сделать обобщенный статистический вывод о вероятности землетрясения в будущем.

Статистические прогнозы не помогают предсказать конкретное место и конкретное время землетрясения. Таким образом, они не очень полезны с точки зрения предварительных мероприятий по безопасности. С другой стороны они имеют огромное значение для инженеров, которые должны проектировать сооружения со сроком существования 50-100 лет.
Принцип другого метода - выделение сейсмически активных зон без землетрясений - логичен. В его основе определение в сейсмически активных зонах участков, где долго не было толчков и где, следовательно, долго не происходило разрядки энергии. Именно там можно ожидать катастрофическое землетрясение. Этот метод правилен и проверен, однако для точного прогноза не представляет. Он не позволяет назвать ни день, ни неделю, ни месяц, когда произойдет событие. Но это не означает, что такого рода исследования не имеют значения: это обеспечит в угрожаемых местах своевременную подготовку и должно учитываться во всех нормативах при возведении зданий и промышленных объектов.

О готовящемся землетрясении может свидетельствовать и увеличение скорости движения земной коры. Этот метод исследований используется в России, Японии, Соединенных Штатах Америки. Перед некоторыми землетрясениями земная поверхность быстро поднималась (быстро в геологическом смысле, со скоростью несколько миллиметров в год), затем движения прекращались, и происходило разрушительное землетрясение.
Много внимания уделяют методу исследования соотношения скорости продольных и поперечных волн. Скорость сейсмических волн зависит от напряженного состояния горных пород, через которые волны распространяются, а также от содержания воды и других физических характеристик пород. Скорости волн измеряются с помощью небольших взрывов в скважинах; при этом возбуждаются сейсмические волны, которые записываются близлежащими станциями.

Перед отдельными землетрясениями повышается напряженность магнитного поля и электропроводимость пород. Земное магнитное поле может испытывать локальные изменения из-за деформации горных пород и движений земной коры. С целью изменения магнитного поля были разработаны специальные магнитометры. Измерения электропроводимости пород проводятся с помощью электродов, помещаемых в почву на расстоянии нескольких километров друг от друга. При этом измеряется электрическое сопротивление толщи земли между ними.

Некоторым сильным землетрясениям предшествуют более слабые толчки, так называемые форштоки. Установлена последовательность событий, предшествовавших нескольким сильным землетрясениям в Новой Зеландии и Калифорнии. Во-первых, это тесно сгруппированная серия толчков примерно равной магнитуды, которая называется “предваряющим роем”. За ним следует период, названный “предваряющим перерывом”, в течение которого нигде в окрестностях сейсмических толчков не наблюдается. Затем следует “главное землетрясение”, сила которого зависит от величины роя землетрясений и продолжительности перерыва. Предполагается, что рой вызывается раскрытием трещин. В Японии исследования этого явления признаны заслуживающими доверия, но надежным на 100% этот метод не станет никогда, ибо многие катастрофические землетрясения происходили без каких-либо предварительных толчков.

Известно, что очаги землетрясений не остаются на одном и том же месте, а перемещаются в пределах сейсмической зоны. Зная направления этого перемещения и его скорость, можно было бы предположить будущее землетрясение. К сожалению, такого рода перемещение очагов не происходит равномерно. В Японии скорость миграции очагов определена величиной 100 км в год. В районе Мацуширо в Японии регистрировалось множество слабых толчков - до 8000 в день. Через несколько лет оказалось, что очаги приближаются к поверхности и смещаются в южном направлении. Было вычислено вероятное место -положение очага следующего землетрясения и непосредственно к нему была пробурена скважина. Толчки прекратились.

2.2. Антисейсмические мероприятия

Антисейсмические мероприятия следует предусматривать при проектировании канализации, а также проводить их при строительстве и эксплуатации. Так в определенных районах по возможности следует проектировать децентрализованные системы канализации. При трассировке сети следует проектировать посередине проездов, а по трассам коллекторов и каналов, идущих вблизи водоемов, балок и оврагов, устраиваются аварийные выпуски.

В зданиях, возведенных с антисейсмическими мероприятиями, при оценке степени повреждения учитываются только повреждения несущих элементов конструкций.

Опыт эксплуатации сооружений показывает достаточную эффективность антисейсмических мероприятий, которые направлены на конструктивное упрочнение сооружений. Для их разработки необходимы данные о возможных динамических и остаточных деформациях грунтов в основании сооружений, возникающих при сейсмических воздействиях.

Существенно осложняет грунтовые условия при землетрясениях неоднородность геологического разреза, его обводненность и степень увлажненности пород.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема «что делать с прогнозом» остается. Связь с землетрясением какого-либо геофизического параметра до сих пор не установлена и применение математических способов едва ли уменьшит эту неопределенность. Проблема прогноза не вышла за рамки научного поиска, остаются нерешенными все основные ее составляющие.

При всем обилии проведенным и проанализированных наблюдений, место, время и магнитуда будущих разрушительных землетрясений даже в хорошо изученных регионах по-прежнему оказывается неожиданным. Тем не менее, необходимо собирать все новые, дополнительные данные, но какие? Комплекс возможных параметров в том или ином факторе можно варьировать и расширять беспредельно, однако рамки реальных возможностей всегда заставляет как-то его ограничивать. Перспективен ли вообще такой путь?

А пока нет ответа на этот и многие другие вопросы, у человечества есть только один способ обезопасить себя - развивать и совершенствовать сейсмостойкое строительство на территориях, которые подвержены влиянию сильных землетрясений.

Каждое землетрясение - это и урок, и экзамен. И не только для сейсмологов, специализирующихся и, может быть, наиболее способных учеников по классу землетрясений в Школе Природы, но и для проектировщиков, землеустроителей и экономистов. Более того, для всех жителей поражаемых подземными бурями областей.

землетрясение пояс сейсмичность земной

Список используемой литературы

1. Фарндон Д. Драгоценные и поделочные камни, полезные ископаемые и минералы. Энциклопедия коллекционера. - Издательство «Эксмо», 2005.

2. Короновский Н.В. Общая геология. Учебник, 3-е издание. - Издательство «КДУ», 2012.

4. Исмаилова С. Большая школьная энциклопедия. - Издательство «Олма-Пресс», 2005.

5. Короновский Н.В., Абрамов В.А. Науки о земле. - Московский государственный университет, 1998.

Подобные документы

Исторические сведения и результаты мониторинга сейсмических событий на земном шаре на протяжении второй половины ХХ в. Основные понятия и характеристики землетрясений. Методы оценки силы (интенсивности) землетрясений. Типы геологических разломов.

реферат , добавлен 05.06.2011

Исследование понятий очага и эпицентра землетрясения. Классификация землетрясений по причинам их возникновения. Изучение шкалы оценки магнитуд. Описания крупнейших катастрофических землетрясений ХХ века. Последствия землетрясений для городов и человека.

презентация , добавлен 22.05.2013

Теория землетрясений как геофизического процесса, ранние и современные объяснения их причин. Механизм землетрясений, их классификация, основные понятия: очаг, гипоцентр, эпицентр, магнитуда, балл. Перспективы предсказаний, трудности и проблемы прогноза.

реферат , добавлен 07.03.2011

Современные знания о землетрясениях. Классификация землетрясений по способу их образования. Типы сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Распространение упругих волн. Магнитуда поверхностных волн. Роль воды в возникновении землетрясений.

курсовая работа , добавлен 02.07.2012

Причины и классификация, примеры и прогноз землетрясений. Денудационные, вулканические, тектонические землетрясения. Моретрясения, образования грозных морских волн - цунами. Создание в сейсмически опасных районах пунктов наблюдения за предвестниками.

реферат , добавлен 13.09.2010

Что происходит при сильных землетрясениях. Типы сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Проскальзывание по разломам; глинка трения. Попытки предсказания землетрясений. Особенности пространственного распределения очагов землетрясений.

курсовая работа , добавлен 14.03.2012

Фон сейсмической активности. Изучение сейсмической активности. Вулканы и вулканическая активность. Распространение вулканической активности. Вулканическая опасность. Землетрясения, их механизмы и последствия, распространение сейсмических волн.

курсовая работа , добавлен 28.01.2004

Строение и происхождение солнечной системы. Строение Земли, вещественный состав. Эндогенные геологические процессы. Основные закономерности развития земной коры. Распределение воды на земном шаре. Классификация подземных вод и условия их залегания.

учебное пособие , добавлен 23.02.2011

Общая характеристика вулканических извержений: условия, причины и механизм их возникновения. Географические особенности распространения и классификация вулканов по химическому составу лавы. Мероприятия по защите и уменьшению последствий извержений.

курсовая работа , добавлен 27.08.2012

Изучение основных причин и сущности землетрясений - быстрых смещений, колебаний земной поверхности в результате подземных толчков. Особенности глубокофокусных землетрясений. Характеристика приемов и приборов для обнаружения, регистрации сейсмических волн.

Выяснение причин землетрясений и объяснение их механизма - одна из важнейших задач сейсмологии. Общая картина происходящего представляется следующей.

В очаге происходят разрывы и интенсивные неупругие деформации среды, приводящие к землетрясению. Деформации в самом очаге носят необратимый характер, а в области, внешней к очагу, являются сплошными, упругими и преимущественно обратимыми. Именно в этой области распространяются сейсмические волны. Очаг может либо выходить на поверхность,как при некоторых сильных землетрясениях, либо находиться под ней, как во всех случаях слабых землетрясений.

Путем непосредственных измерений были получены до сих пор довольно немногочисленные данные о величине подвижек и видимых на поверхности разрывов при катастрофических землетрясениях. Для слабых землетрясений непосредственные измерения невозможны. Наиболее полные измерения разрыва и подвижек на поверхности были проведены для землетрясения 1906г. в Сан-Франциско. На основании этих измерений Дж.Рейд в 1910г. выдвинул гипотезу упругой отдачи. Она явилась отправной точкой для разработки различных теорий механизма землетрясений. Основные положения теории Рейда следующие:

1. Разрыв сплошности горных пород, вызывающий землетрясение, наступает в результате накопления упругих деформаций выше предела, который может выдержать горная порода. Деформации возникают при перемещении блоков земной коры друг относительно друга.

2. Относительные перемещения блоков нарастают постепенно.

3. Движение в момент землетрясения является только упругой отдачей: резкое смещение сторон разрыва в положение, в котором отсутствуют упругие деформации.

4. Сейсмические волны возникают на поверхности разрыва - сначала на ограниченном участке, затем площадь поверхности, с которой излучаются волны, растет, но скорость ее роста не превосходит скорости распространения сейсмических волн.

5. Энергия, освобожденная во время землетрясения, перед ним была энергией упругой деформации горных пород.

В результате тектонических движений в очаге возникают касательные напряжения, система которых, в свою очередь, определяет действующие в очаге скалывающие напряжения. Положение этой системы в пространстве зависит от так называемых нодальных поверхностей в поле смещений(y=0,z=0).

В настоящее время для изучения механизма землетрясений используют записи сейсмических станций, размещенных в разных точках земной поверхности, определяя по ним направление первых движений среды при появлении продольных (P) и поперечных (S) волн. Поле смещений в волнах P на больших расстояниях от источника выражается формулой

где Fyz - сила действующая на площадке радиусом r; - плотность горных пород; a - скорость P - волны; L расстояние до пункта наблюдения.

В одной из нодальных плоскостей расположена площадка скольжения. Оси сжимающих и растягивающих напряжений перпендикулярны линии их пересечения и составляют с этими плоскостями углы в 45о. Так что, если на основе наблюдений найдено положение в пространстве двух нодальных плскостей продольных волн, то этим самым будут установлены положение осей главных напряжений, действующих в очаге, и два возможных положения поверхности разрыва.

Границу разрыва называют дислокацией скольжения. Здесь главную роль играют дефекты кристаллической структуры в процессе разрушения твердых тел. С лавинным нарастанием плотности дислокации связаны не только механические эффекты, но и электрические и магнитные явления, которые могут служить предвестниками землетрясений. Поэтому главный подход к решению проблемы предсказания землетрясений исследователи видят в изучении и выявлении предвестников различной природы.

В настоящее время общепринятыми являются две качественные модели подготовки землетрясений, которые объясняют возникновение предвестниковых явлений. В одной из них развитие очага землетрясения объясняется дилатансией, в основе которой лежит зависимость объемных деформаций от касательных усилий. В водонасыщенной пористой породе, как показали опыты, это явление наблюдается при напряжениях выше предела упругости. Возрастание дилатансии приводит к падению скоростей сейсмических волн и подъему земной поверхности в окрестности эпицентра. Затем в результате диффузии воды в очаговую зону происходит увеличение скоростей волн.

Согласно модели лавиноустойчивого трещинообразования явления предвестников могут быть объяснены без предположения о диффузии воды в очаговую зону. Изменение скоростей сейсмических волн можно объяснить развитием ориентированной системы трещин, которые взаимодействуют между собой и по мере роста нагрузок начинают сливаться. Процесс приобретает лавинный характер. На этой стадии материал неустойчив, происходит локализация растущих трещин в узких зонах, вне которых трещины закрываются. Эффективная жескость среды возрастает, что приводит к увеличению скоростей сейсмических волн. Изучение явления показало, что отношение скоростей продольных и поперечных волн перед землетрясением сначала уменьшается, а затем возрастает, и эта зависимость может являться одним из предвестников землетрясений.

Типы землетрясения.

1. Тектонические землетрясения.
Большая часть всех известных землетрясений относится к этому типу. Они связаны с процессами горообразования и движениями в разломах литосферных плит. Верхнею часть земной коры составляют около десятка огромных блоков - тектонических плит, перемещающихся под воздействием конвекционных течений в верхней мантии. Одни плиты двигаются навстречу друг другу (например, в районе Красного моря). Другие плиты расходятся в стороны, третьи скользят друг относительно друга в противоположных направлениях. Это явление наблюдается в зоне разлома Сан-Андреас в Калифорнии.

Горные породы обладают определенной эластичностью, а в местах тектонических разломов - границ плит, где действуют силы сжатия или растяжения, постепенно могут накапливать тектонические напряжения. Напряжения растут до тех пор, пока не превысят предела прочности самих пород. Тогда пласты горных пород разрушаются и резко смещаются, излучая сейсмические волны. 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 движениях горных масс весом в миллиарды тонн, даже на малое расстояние, огромна! На дневной поверхности образуются тектонические трещины. По их бортам происходят смещения относительно друг друга обширных участков земной поверхности, перенося вместе с собой и находящиеся на их поля, сооружения и многое другое. Эти перемещения можно увидеть невооруженным глазом, и тогда связь землетрясения с тектоническим разрывом в недрах земли очевидна.

Значительная часть землетрясений происходит под морским дном, практически также как и на суше. Некоторые из них сопровождаются цунами, а сейсмические волны, достигая берегов, вызывают сильные разрушения, подобно тем которые имели место в Мехико в 1985 году. Цунами, японское слово, морские волны, возникающие в результате сдвига вверх или вниз крупных участков дна при сильных подводных или прибрежных землетрясениях и, изредка, при вулканических извержениях. Высота волн в эпицентре может достигать пяти метров, у берегов - до десяти, а в неблагоприятных по рельефу участках побережья - до 50 метров. Они могут распространяться со скоростью до 1000 километров в час. Более 80% цунами возникают на периферии Тихого океана. В России, США и Японии в 1940-1950 годы созданы службы предупреждения о цунами. Они используют, для извещения населения, опережающую распространение морских волн регистрацию колебаний от землетрясений береговыми сейсмическими станциями. В каталоге известных сильных цунами их более тысячи, из них - более ста с катастрофическими последствиями для человека. Они вызвали полное уничтожение, смыв сооружений и растительного покрова в 1933 году у берегов Японии, в 1952 году на Камчатке и многих других островах и прибрежных районах в зоне Тихого океана.Однако 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. Примерно, аналогичный тип имело и Ашхабадское землетрясение 1948 года в предгорьях Копет Дага. В этих складках действуют сжимающие силы, когда такое напряжение горных пород снимается за счет резкой подвижки, то и возникает землетрясение. Эти землетрясения, в терминологии американских сейсмологов Р.Стейна и Р.Йется (1989 год), получили название скрытых тектонических землетрясений.

В Армении, Апеннинах на севере Италии, в Алжире, Калифорнии в США, под Ашхабадом в Туркменистане и многих других местах происходят землетрясения, которые не вспарывают земную поверхность, а связаны с разломами, скрытых под поверхностным ландшафтом. Иногда слабо верится, что спокойная слегка волнистая местность, сглаженная смятыми в складки породами может таить угрозу. Однако в подобных местах происходили и происходят сильные землетрясения.

В 1980 году в Эль-Асаме (Алжир) произошло подобное землетрясение (магнитуда - 7.3) унесшее жизни трех с половиной тысяч человек. Землетрясения "под складками" произошли в США в Коалинге и Кетлемен-Хилзе (1983 и 1985 годах) с магнитудами 6.5 и 6.1. В Коалинге оказалось разрушено 75% неукрепленных зданий. Землетрясение 1987 года в Калифорнии (Уиттиер-Нерроузе) с магнитудой 6.0 пришлось на густозаселенные пригороды Лос-Анджелеса и принесло ущерб в 350 миллионов долларов США, погубив восемь человек.

Формы проявления тектонических землетрясений достаточно разнообразны. Одни вызывают протяженные разрывы пород на поверхности Земли, достигающие ддесятков километров, другие сопровождаются многочисленными обвалами и оползнями, третьи практически никак не "выходят" на земную поверхность, соответственно ни до, ни после землетрясений визуально эпицентр определить почти н
Если местность населена и имеются разрушения, то можно оценить местонахождение эпицентра по разрушениям, во всех других случаях - число инструментальным путем по изучению сейсмограмм с записью землетрясения.

Существование подобных землетрясений таит в себе скрытую угрозу при освоении новых территорий. Так, в кажущихся пустынными и неопасными местах зачастую размещают могильники и захоронения токсичных отходов (например, район Коалинга в США) и сейсмический толчок может нарушить их целостность, вызвать заражение местности далеко вокруг.

2 .Глубокофокусные землетрясения.

Большинство землетрясений происходит на глубине до 70 километров от поверхности Земли, меньше до 200 километров. Но бывают землетрясения и на очень большой глубине. Например, подобное землетрясение произошло в 1970 году с магнитудой 7.6 в Колумбии на глубине 650 километров.

Иногда очаги землетрясения регистрируются и на большой глубине - более 700 километров. Максимальная глубина гипоцентров - 720 километров зарегистрирована на территории Индонезии в 1933, 1934 и 1943 годах.

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. Везде, где глубокие землетрясения случаются достаточно часто, они "вырисовывают" условную наклонную плоскость, названную по именам японского и американского сейсмологов зоной Вадати - Беньеффа. Она начинается вблизи земной поверхности и уходит в земные недра, до глубин порядка 700 километров. Зоны Вадати - Беньеффа приурочены к местам, где сталкиваются тектонические плиты - одна плита подвигается под другую и погружается в мантию. Зона глубоких землетрясений как раз и связана с такой опускающейся плитой. Морское землетрясение 1996 года в Индонезии, было наиболее сильным глубоким землетрясением с очагом на глубине в 600 километров. Это была редкая возможность для просвечивания глубин Земли до пяти тысяч километров. Однако это происходит нечасто даже в масштабах планеты. Мы смотрим внутрь Земли, потому что мы хотим знать что - там и поэтому установили что внутренне ядро планеты состоит из железо никеля и находится в диапазоне огромных температур и давлений. Очаги почти всех глубоких землетрясений расположены в зоне Тихоокеанского кольца состоящего из островных дуг, глубоководных желобов и подводных горных хребтов. Изучение глубокофокусных землетрясений, неопасных для человека, представляет большой научный интерес - оно позволяет "заглянуть" в машину геологических процессов, понять природу постоянно происходящей в недрах Земли трансформации материи и вулканических явлений. Так, после анализа сейсмических волн от глубокофокусного землетрясения в Индонезии 1996 года сейсмологами Северо-западного Университета США и французской Комиссии по ядерной энергии было доказано, что ядро Земли является твердым шаром из железа и никеля с диаметром в 2400 километров.

3. Вулканические землетрясения.
Одно из самых интересных и загадочных образований на планете - вулканы (название произошло от имени бога огня - Вулкан) известны как места возникновения слабых и сильных землетрясений. Раскаленные газы и лава, бурлящие в недрах вулканических гор толкают и давят на верхние слои Земли, как пары кипящей воды на крышку чайника. Эти движения вещества приводят к сериям мелких землетрясений - вулканическому тремеру (вулканическое дрожание). Подготовка и извержению вулкана и его длительность может происходить в течение лет и столетий. Вулканическая деятельность сопровождается целым рядом природных явлений, в том числе взрывами огромных количеств пара и газов, что сопровождается сейсмическими и акустическими колебаниями. Движение высокотемпературной магмы в недрах вулкана, сопровождается растрескиванием горных пород, что в свою очередь также вызывает сейсмическое и акустическое излучение.

Вулканы делятся на действующие, уснувшие и потухшие. К потухшим относятся вулканы, которые сохранили свою форму, но сведений об извержениях которых просто нет. Однако и под ними происходят локальные землетрясения, свидетельствуя что в любой момент, и они могут проснуться.

Естественно, что при спокойном течении дел в недрах вулканов подобные сейсмические события имеют некоторый спокойный и устойчивый фон. В начале вулканической деятельности происходит активизация и микроземлетрясений. Как правило, они достаточно слабые, но наблюдения за ними иногда позволят предугадать время начала вулканической деятельности.

Ученые в Японии и Станфордского университета США сообщили, что они нашли путь для прогноза вулканических извержений. По данным изучения изменения топографии местности вулканической деятельности в Японии (1997) можно точно определять момент наступления извержения. Метод базируется также на регистрации землетрясений и наблюдениях со спутников. Землетрясения контролируют возможность прорыва лавы из недр вулкана.

Так как области современного вулканизма (например - Японские острова или Италия) совпадают с зонами, где возникают и тектонические землетрясения всегда трудно их отнести к тому или ному типу. Признаками вулканического землетрясения является совпадение его очага с местом нахождения вулкана и сравнительно не очень большая магнитуда.

К вулканическому землетрясению можно отнести землетрясение, сопровождавшее извержение вулкана Бандай-Сан в Японии в 1988 году. Тогда сильнейший взрыв вулканических газов раздробил целую андезитовую гору в 670 метров высоты. Другое вулканическое землетрясение сопровождало, также в Японии, извержение вулкана Саку-Яма в 1914 году.

Сильнейшее вулканическое землетрясение сопровождало извержение вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году. Тогда, взрывом было уничтожена половина вулкана, а сотрясения от этого явления вызвали разрушения в городах на острове Суматра, Ява и Борнео. Погибло все население острова, а цунами смыло все живое с низменных островов Зондского пролива. Вулканическое землетрясение на вулкане Ипомео того же года в Италии разрушило небольшой город Казамичола. На Камчатке происходят многочисленные вулканические землетрясения, связанные с активностью вулканов Ключевской Сопки, Шивелуч и других.

Проявления вулканических землетрясений почти ничем не отличается от явлений, наблюдаемых при тектонических землетрясений, однако их масштаб и "дальнобойность" значительно меньше.

Удивительные геологические явления сопровождают нас и сегодня, даже в древней Европе. В начале 2001 года снова проснулся самый активный вулкан на Сицилии - Этна. В переводе с греческого его название означает - "Я горю". Первое, из известных извержений этого вулкана относится к 1500 году до нашей эры. За этот период известно о 200 извержениях этого самого боьшого вулкана в Европе. Его высота составляет 3200 метров над уровнем моря. Во время этого извержения происходят многочисленные микроземлетрясения и было зафиксировано удивительное природное явление - отрыв в атмосферу кольцевидного облака пара и газа на очень большую высоту. Наблюдения за сейсмичностью в районах вулканов являются одним из параметров для мониторинга их состояния. Помимо всех других проявлений вулканической деятельности микроземлетрясения этого типа позволяют проследить и смоделировать на дисплеях компьютеров движение магмы в недрах вулканов, установить его структуру. Зачастую, сильные - мегалоземлетрясения, сопровождаются активизацией вулканов (так было в Чили и происходит в Японии), но и начало крупного извержения может сопровождаться сильным землетрясением (так было в Помпее при извержения Везувия).

1669 год - на время извержения вулкана Этна, потоки лавы сожгли 12 деревень и часть Катании.

1970 годы - почти все десятилетие вулкан был активным.

1983 год - извержение вулкана, было взорвано 6500 фунтов динамита что бы отклонить потоки лавы от поселений.

1993 год - извержение вулкана. Два потока лавы чуть не уничтожили деревню Зафераны.

2001 год - новое извержение вулкана Этна.

4. Техногенные- антропогенные землетрясения.
Эти землетрясения связаны с воздействием человека на природу. Проводя подземные ядерные взрывы, закачивая в недра или извлекая оттуда большое количество воды, нефти или газа, создавая крупные водохранилища, которые своим весом давят на земные недра, человек, сам того не желая, может вызвать подземные удары. Повышение гидростатического давления и наведенная сейсмичность вызываются закачкой флюидов в глубокие горизонты земной коры. Достаточно спорные примеры подобных землетрясений (может быть произошло наложение как тектонических сил, так и антропогенной деятельности) - Газлийское землетрясение, произошедшее на северо-западе Узбекистана в 1976 году и землетрясение в Нефтегорске на Сахалине, в 1995 году. Слабые и даже более сильные "наведенные" землетрясения могут вызывать крупные водохранилища. Накопление огромной массы воды приводит к изменению гидростатического давления в породах, снижению сил трения на контактах земных блоков. Вероятность проявления наведенной сейсмичности возрастает с увеличением высоты плотины. Так, для плотин высотой более 10 метров наведенную сейсмичность вызывали только 0,63% из них, при строительстве плотин высотой более 90 метров - 10%, а для плотин высотой более 140 метров - уже 21%.

Увеличение активности слабых землетрясений наблюдалось в момент заполнения водохранилищ Нурекской, Токтогульской, Червакской гидроэлектростанций. Интересные особенности в изменении сейсмической активности на западе Туркменистана автором наблюдались при перекрытии стока воды из Каспийского моря в залив Кара-Богаз-Гол в марте 1980 года, а затем, при открытии стока воды 24 июня 1992 года. В 1983 году залив перестал существовать как открытый водоем, в 1993 году в него было пропущено 25 кубических километров морской воды. Благодаря высокой и без того сейсмической активности этой территории, быстрое перемещение водных масс "наложилось" на фон землетрясений региона и спровоцировало некоторые его особенности.

Быстрая разгрузка или нагрузка территорий, которые сами по себе отличаются высокой тектонической активностью, связанной с деятельностью человека может совпасть с их естественным сейсмическим режимом, и даже, спровоцировать ощутимое людьми землетрясение. К слову, на примыкающей к заливу территории с большим масштабом работ по добыче нефти и газа, друг за другом возникли два относительно слабых землетрясения - в 1983 года (Кумдагское) и 1984 года (Бурунское) с очень небольшими глубинами очагов.

5. Обвальные землетрясения.На юго-западе территории Германии и других местностях, богатых известковыми породами, люди иногда ощущают слабые колебания почвы. Они происходят из-за того, что под землею существуют пещеры. Из-за вымывания известковых пород подземными водами образуются карсты, более тяжелые породы давят на образующиеся пустоты и они иногда обрушаются, вызывая землетрясения. В некоторых случаях, за первым ударом следует другой или несколько ударов с промежутком в несколько дней. Это объясняется тем, что первое сотрясение провоцирует обвал горной породы в других ослабленных местах. Подобные землетрясения называют еще - денудационными.

Сейсмические колебания могут возникать при обвалах на склонах гор, провалах и просадках грунтов. Хотя они носят локальный характер, но могут привести и к большим неприятностям. Сами по себе обвалы, сходы лавин, обрушение кровли пустот в недрах могут подготавливаться и возникать под воздействием различных, достаточно естественных факторов.

Обычно это следствие недостаточного отвода воды, вызывающее размывание оснований различных построек, или проведение земляных работ с использованием вибраций, взрывов, в результате которых образуются пустоты, изменяется плотность окружающих пород и другое. Даже в Москве, колебания от подобных явлений могут ощущаться жителями сильнее, чем сильное землетрясение где-нибудь в Румынии. Эти явления послужили причиной обрушения стены здания, а затем и стенок котлована у дома №16 в Москве по Большой Дмитровке весной 1998 года, а чуть спустя, вызвали разрушение дома на Мясницкой улице.

Чем больше масса обвалившейся породы и высота обвала, тем сильнее кинетическая энергия явления и ощущается его сейсмический эффект.

Сотрясения земли могут быть вызваны обвалами и большими оползнями несвязанными с тектоническими землетрясениями. Обрушение в силу потери устойчивости горных склонов громадных масс породы, сход снежных лавин также сопровождаются сейсмическими колебаниями, которые обычно далеко не распространяются.

В 1974 году со склона хребта Викунаек в Перуанских Андах в долину реки Мантаро с высоты почти два километра обрушилось вниз почти полтора миллиарда кубометров горных пород, похоронив под собою 400 человек. Оползень с невероятной силой ударил по дну и противоположному склону долины, сейсмические волны от этого удара были зарегистрированы на удалении почти в три тысячи километров. Сейсмическая энергия удара составила эквивалент землетрясения с магнитудой более пяти по шкале Рихтера.

На территории России подобные землетрясения неоднократно происходили в Архангельске, Вельске, Шенкурске и других местах. На Украине в 1915 году жители Харькова ощутили сотрясения почвы от обвального землетрясения произошедшего в Волчанском районе.

Вибрации - сейсмические колебания, всегда происходят вокруг нас, они сопровождают разработку месторождений полезных ископаемых, движение автотранспорта и поездов. Эти незаметные, но постоянно существующие микроколебания могут привести к разрушениям. Кто не раз замечал, как неизвестно от чего обламывается штукатурка, или падают, вроде бы устойчиво, закрепленные предметы. Вибрации, вызываемые движением подземных поездов метро, также не улучшают сейсмический фон территорий, но это уже больше относится к техногенным сейсмическим явлениям.

6. Микроземлетрясения.
Эти землетрясения регистрируются только в пределах локальных территорий высокочувствительными приборами. Их энергии недостаточно, что бы возбудить интенсивные сейсмические волны способные распространятся на большие расстояния. Можно сказать, происходят почти непрерывно, вызывая интерес только у ученых. Но интерес весьма большой.

Считается, что микроземлетрясения не только свидетельствуют о сейсмической опасности территорий, но служат и важным предвестником момента возникновения более сильного землетрясения. Их изучение, особенно в местах, где нет достаточных сведений о сейсмической активности в прошлом, дает возможность не дожидаясь десятки лет сильного землетрясения рассчитать потенциальную опасность территорий. На исследовании микроземлетрясений построены многие методы оценки сейсмических свойств грунтов при застройке территорий. В Японии, где существует плотная сейсмическая сеть станций Японского гидрометеорологического агентства и университетов регистрируется огромное количество слабых землетрясений. Было замечено, что эпицентры слабых землетрясений закономерно совпадают с местами, где происходили и происходят сильные землетрясения. С 1963 года по 1972 год, только в зоне разлома Неодани - место где возникали сильные землетрясения было зарегистрировано более чем 20 тысяч микроземлетрясений.

Разлом Сан-Андреас (США, Калифорния) благодаря исследованиям микроземлетрясений был впервые назван "живущим". Здесь по линии длиной почти 100 километров, расположенной южнее Сан-Франциско регистрируется огромное количество микроземлетрясений. Несмотря на относительно слабую сейсмическую активность этой зоны в настоящее время, здесь раньше происходили сильные землетрясения.

Эти результаты показывают, что при наличие современной системы регистрации микроземлетрясений можно обнаружить скрытую сейсмическую угрозу - "живой" тектонический разлом, с которым может быть связано будущее сильное землетрясение.

Создание телеметрической системы регистрации в Японии заметно повысило качество и чувствительность сейсмических наблюдений в этой стране. Теперь здесь регистрируется более чем 100 микроземлетрясений происходящих в районе Японских островов за одни сутки. Почти аналогичная, но меньшая по своим масштабам система телеметрических наблюдений создана в Израиле. Сейсмологический дивизион Израиля сегодня может регистрировать слабые землетрясения по всей территории страны.

Изучение микроземлетрясений помогает ученным разобраться в причинах возникновения более сильных и по данным о них - иногда предугадать время их возникновения. В 1977 году в районе разлома Ямасаки в Японии по поведению слабых землетрясений сейсмологами было предсказано возникновение сильного землетрясения.

Один из парадоксов обнаружения и изучения микроземлетрясений заключался в том, что их начали регистрировать в зонах активных тектонических разломов, естественно предположив что землетрясения подобной энергии не происходят в других местах. Однако это оказалось заблуждением. Очень похожая ситуация произошла в своё время в астрономии - визуальные наблюдения ночного неба позволили открыть звезды и их скопления, начертать созвездия. Однако как только появились сверхмощные телескопы, а затем и радиотелескопы ученым открылся огромный новый мир - были обнаружены новые звездные светила, планеты вокруг них, невидимые глазу радиогалактики и много другого.

Естественно, что если не устанавливать чувствительное оборудование на, казалось бы, сейсмически спокойных территориях то и обнаружить микроземлетрясения невозможно. Однако давно известно что трещинообразование и горные удары происходят и в тектонически неактивных зонах. Горные удары сопровождают разработку породы в шахтах, а давление масс породы на образовавшиеся пустоты приводит к крипу их креплений. Конечно, в таких местах интенсивность микроземлетрясений уступает по числу толчков зонам где сегодня происходят сильные землетрясения и надо приложить много труда и времени для их регистрации. Однако, все- таки микроземлетрясения, судя по всему, возникают повсеместно, под воздействием приливных и гравитационных причин.

Очаг, гипоцентр, и эпицентр землетрясения.

Накапливание энергии деформации происходит в некотором объеме подземных недр, называемом очагом землетрясения . Его объем может постепенно возрастать по мере накопления энергии деформации. В какой-то момент в каком-то месте внутри очага возникает разрыв породы. Это место называют фокусом , или гипоцентром землетрясения . Именно в нем и происходит бурное освобождение накопившейся энергии деформации.

Высвободившаяся энергия превращается, во-первых, в тепловую энергию и, во-вторых, в сейсмическую энергию , уносимую упругими волнами. Отметим, что энергия, уносимая сейсмическими волнами, составляет лишь небольшую (до 10%) долю всей энергии, выделяющейся при землетрясении. В основном же энергия идет на нагревание недр; об этом свидетельствует плавание горных пород в зоне разлома.

Не следует путать гипоцентр (фокус) землетрясения с его эпицентром. Эпицентр землетрясения есть точка на поверхности земли, находящаяся над гипоцентром . Понятно, что именно в эпицентре наблюдаются наиболее серьезные разрушения, вызванные сейсмическими волнами, вышедшими из гипоцентра. Глубина гипоцентра , иначе говоря, расстояние от гипоцентра до эпицентра – одна из важнейших характеристик тектонического землетрясения. Она может достигать 700 км.

По глубине гипоцентров землетрясения делятся на три вида: мелкофокусные (глубина гипоцентров до 70 км), среднефокусные (глубина от 70 км до 300 км), глубокофокусные (глубина более 300 км). Примерно две трети всех происходящих тектонических землетрясений мелкофокусные; их гипоцентры сосредоточены в пределах земной коры. Желая подчеркнуть нахождение в самом центре какого-либо события, нередко говорят: «я побывал в эпицентре события». Правильнее было бы сказать в данном случае: «Я побывал в гипоцентре события». Конечно, под «событием» здесь не следует понимать землетрясение. Очевидно, что невозможно побывать в самом центре (т.е. гипоцентре) землетрясения.

Механизм возникновения

Рис. 1.2.1.

По глубине расположения гипоцентров землетрясения делятся на три типа:

1) мелкофокусные (0-70 км),

2) среднефокусные (70-300 км),

3) глубокофокусные (300-700 км).

Таблица 1.2.1. 12-балльная шкала интенсивности

Интенсивность баллы	Общая характеристика	Основные признаки
	Незаметное	Отмечается только приборами.
	Очень слабое	Ощущается отдельными людьми, находящимися в здании в полном покое.
		Ощущается немногими людьми в здании.
	Умеренное	Ощущается многими. Заметны колебания висящих предметов.
		Общий испуг, в зданиях легкие повреждения.
		Паника, все выбегают из зданий. На улице некоторые люди теряют равновесие; падает штукатурка, в стенах появляются тонкие трещины, повреждаются Кирпичные дымовые трубы.
	Разрушительное	Сквозные трещины в стенах, отмечается падение карнизов, дымовых труб Много раненых, отдельные жертвы.
	Опустошительное	Разрушение стен, перекрытий, кровли во многих зданиях, Отдельные здания разрушаются до основания, много раненых и убитых.
	Уничтожающее	Обрушение многих зданий, в грунтах образуются трещины до метра шириной. Много убитых и раненых.
	Катастрофическое	Сплошные разрушения всех сооружений. Образуются трещины в грунтах со смещением по горизонтали и вертикали, оползни, обвалы, Изменение рельефа в больших размерах.