В данной статье мы рассмотрим причины землетрясений . Само понятие землетрясения известно всем людям, и даже детям, а вот каковы причины того, что внезапно земля под ногами начинает двигаться и все вокруг рушится?

Прежде всего, нужно сказать, что землетрясения условно разделяются на несколько видов: тектонические, вулканические, обвальные, искусственные и техногенные. Все их мы кратко рассмотрим прямо сейчас. Если вам хочется знать , обязательно читайте до конца.

1. Тектонические причины землетрясений

Чаще всего землетрясения происходят по причине того, что находятся в постоянном движении. Верхний слой литосферных плит называют тектоническими плитами. Сами по себе платформы движутся неравномерно и постоянно давят друг на друга. Тем не менее, они долгое время остаются в покое.

Постепенно же давление нарастает, в результате чего тектоническая платформа совершает внезапный толчок. Именно он производит колебания окружающей породы, отчего и случается землетрясение.

Разлом Сан-Андреас

Трансформные разломы – это огромные трещины в Земле, где платформы «трутся» друг о друга. Многим читателям должно быть известно, что разлом Сан-Андреас является одним из самых известных и длинных трансформных разломов в мире. Он находится в штате Калифорния в США.

Фото разлома Сан-Андреас

Платформы, движущиеся вдоль него, вызывают разрушительные землетрясения в городах Сан-Франциско и Лос-Анджелес. Интересный факт: в 2015 году в Голливуде выпустили фильм с названием «Разлом Сан-Андреас». Он рассказывает о соответствующей катастрофе.

1. Вулканически причины землетрясений

Одной из причин возникновения землетрясений являются вулканы. Они хоть и не производят сильные колебания земли, зато длятся достаточно долго. Причины толчков связаны с тем, что глубоко в недрах вулкана нарастает напряжение, образуемое лавой и вулканическими газами. Как правило, вулканические землетрясения продолжаются недели и даже месяцы.

Однако истории известны случаи трагических землетрясений этого типа. В качестве примера можно привести вулкан Кракатау, расположенный в Индонезии, извержение которого произошло в 1883 году.

Кракатау до сих пор иногда возбуждается. Реальное фото.

Сила его взрыва как минимум в 10 тысяч раз превышала силу . Сама гора была почти полностью уничтожена, а остров распался на три маленькие части. Две трети суши исчезли под водой, а поднявшееся цунами уничтожило всех, кто еще имел шансы спастись. Погибло более 36 000 людей.

1. Обвальные причины землетрясений

Землетрясения, вызванные гигантскими оползнями, называются обвальными. Они имеют локальный характер, и сила их, как правило, невелика. Но и здесь бывают исключения. Например, в Перу, в 1970 году, оползень, объемом 13 млн. кубометров, сошел с горы Уаскаран на скорости свыше 400 км/час. Погибло около 20 000 человек.

1. Техногенные причины землетрясений

Землетрясения данного типа обусловлены деятельностью человека. Например, искусственные водохранилища в местах, не предназначенных для этого природой, провоцируют своим весом давление на плиты, что служит к увеличению количества и силы землетрясений.

То же самое касается и нефтегазодобывающей промышленности, когда происходит извлечение большого количества природных материалов. Одним словом, техногенные землетрясения происходят тогда, когда человек взял что-то у природы из одного места, и переложил без спросу на другое.

1. Искусственные причины землетрясений

По названию этого типа землетрясений несложно догадаться, что вина за него целиком и полностью лежит на человеке.

К примеру, КНДР в 2006 году испытывала ядерную бомбу, что вызвало небольшое землетрясение, зафиксированное во многих странах. То есть всякая деятельность жителей земли, которая заведомо гарантированно повлечет за собой землетрясение, является искусственной причиной данного вида бедствий.

Можно ли предвидеть землетрясения?

Действительно это возможно. Так, например, в 1975 году китайские ученые предсказали землетрясение и спасли множество жизней. Но со стопроцентной гарантией это сделать невозможно даже в наши дни. Сверхчувствительный прибор, который регистрирует землетрясение, называется сейсмографом. На крутящемся барабане самописцем отмечаются колебания земли.

Cейсмограф

Животные перед землетрясениями также остро ощущают тревогу. Лошади начинают вставать на дыбы без видимых причин, собаки странно лают, а змеи выползают из нор на поверхность.

Шкала землетрясений

Как правило, силу землетрясений измеряют по Шкале Землетрясений. Приведем все двенадцать пунктов, чтобы вы имели представление о том, что это такое.

• 1 балл (незаметное) - землетрясение фиксируется исключительно приборами;
• 2 балла (очень слабое) - может быть замечено лишь домашними животными;
• 3 балла (слабое) - ощутимо только в некоторых строениях. Ощущения, как от езды в машине по кочкам;
• 4 балла (умеренное) - замечается многими людьми, может вызвать движение окон и дверей;
• 5 баллов (довольно сильное) - дребезжат стекла, висячие предметы качаются, старая побелка может осыпаться;
• 6 баллов (сильное) - при этом землетрясении отмечаются уже легкие повреждения зданий и трещины в некачественных строениях;
• 7 баллов (очень сильное) - на данном этапе здания терпят значительные повреждения;
• 8 баллов (разрушительное) - наблюдаются разрушения в зданиях, падают дымоходы и карнизы, на склонах гор можно видеть трещины в несколько сантиметров;
• 9 баллов (опустошительное) - землетрясения вызывают обвалы некоторых зданий, рушатся старые стены, а скорость распространения трещин достигает 2 сантиметров в секунду;
• 10 баллов (уничтожающее) - во многих зданиях обвалы, в большинстве – серьезные разрушения. Грунт исполосован трещинами до 1 метра в ширину, кругом оползни и обвалы;
• 11 баллов (катастрофа) - большие обвалы в горной местности, многочисленные трещины и картина общего разрушения большинства зданий;
• 12 баллов (сильная катастрофа) - рельеф глобально видоизменяется практически на глазах. Огромные обвалы и тотальное разрушение всех зданий.

В принципе, по двенадцати бальной шкале землетрясений можно оценить любую катастрофу, вызванную толчками земной поверхности.

По причинам, вызывающим землетрясения, они делятся на тектонические, вулканические, денудационные и техногенные.

Тектонические землетрясения являются результатом тектонических процессов, происходящих в земной коре и мантии. Они составляют подавляющее большинство землетрясений, распространяются на огромных площадях и характеризуются наиболее разрушительными последствиями. При разрядке тектонических напряжений, когда они превышают предел прочности пород, происходит «вспарывание» тектонического разрыва, распространяющееся с большой скоростью до 3-4 км/с. Сейсмические волны, достигая поверхности Земли, вызывают образование различных сейсмодислокаций, которые при сильных землетрясениях распространяются на площадях в десятки и сотни тысяч квадратных километров. Они могут выражаться в горизонтальных смещениях (рис. 10.6) на десятки сантиметров и первые метры, в вертикальных смещениях с амплитудой до первых метров и десятков метров, образованием трещин без смещения (рис. 10.7), провалов и т. д. Вертикальные смещения при катастрофическом землетрясении Канто (Япония) в 1923 г., когда погибло 143 тыс. человек, достигали 250 м - на такую глубину опустилось дно залива Сагами к югу от Токио, а на п-ве Босо возникло поднятие высотой до 1,9 м.

Существуют землетрясения, которые по терминологии американского сейсмолога Р. Стейна получили название скрытых тектонических землетрясений , когда напряжение снимается за счет образования тектонических деформаций, не достигающих земной поверхности, или выражается в образовании складок (рис. 10.8). Такое землетрясение магнитудой 7,3 произошло в 1980 г. в Эль-Саме (Алжир) и унесло жизни 3,5 тыс. человек. Землетрясения с магнитудой 6,5 «под складками» произошло в США в Коалинге в 1983 г., когда оказались разрушенными до 75% неукрепленных зданий. Существование подобных землетрясений таит в себе скрытую угрозу при освоении новых территорий. Так, в кажущихся пустынными и безопасными местах зачастую размещают могильники и захоронения токсичных отходов (например, район Каолинга в США), а сейсмический толчок способен нарушить их целостность, вызвав угрожающие последствия.

К тектоническим относятся и землетрясения, происходящие на морском или океаническом дне и называемые «моретрясениями». Резкое смещение горных пород по крупному разрыву, проходящему под океаническим дном, в результате чего могут возникать поднятия и впадины, вызывают зарождение в плейстосейстовой области волн, которые в открытом океане, благодаря своей длине до 200 км, почти незаметны. Распространяясь со скоростью до 800 км/ч, а на мелководье, притормаживаясь, они резко увеличивают свою высоту до 15-20-25 м и обрушиваются на берег с колоссальной мощью, все сметая и разрушая на своем пути. Такие волны называются цунами. Особенно часты и разрушительны цунами в Тихом океане. Одно из самых сильных катастрофических цунами обрушилось на восточное побережье о. Хонсю в 1896 г. в результате землетрясения, эпицентр которого находился в море. Высота волны была на 25-32 м выше максимального уровня прилива и целые деревни оказались под водой. Погибло 26 тыс. человек.

Вулканические землетрясения предшествуют или сопровождают извержения вулканов и возникают в результате глубинных взрывов газов, выделяющихся из магмы, гидравлических ударов магмы или эксплозивных (взрывных) извержений вулканов. Вулканические извержения иногда обладают колоссальной силой (извержение вулкана Кракатау в 1883 г.), но имеют локальное распространение. К вулканическому можно отнести землетрясение, сопровождающее извержение вулкана Бандайсан в Японии в 1988 г., когда сильнейший взрыв вулканических газов уничтожил андезитовую гору высотой 670 м. На Камчатке многочисленные вулканические землетрясения связаны с извержениями вулканов Ключевского, Шивелуч и др. Во время извержений одного из активнейших вулканов Европы - Этны постоянно происходят многочисленные микротрясения.

Наблюдения за сейсмичностью в регионах вулканов являются одним из параметров для мониторинга их состояния. Зачастую сильные землетрясения сопровождаются активизацией вулканов (как было в Чили и Японии) и начало крупного извержения может сопровождаться сильным землетрясением (извержение Везувия).

Денудационные землетрясения (обвальные и провальные) связаны с обрушением массивов горных пород или провалами в областях карстообразования. Сотрясения могут быть вызваны обвалами и большими оползнями, не связанными с тектоническими землетрясениями. Обрушение при потере устойчивости горных склонов громадных масс породы, сход снежных лавин тоже сопровождаются сейсмическими колебаниями, которые обычно далеко не распространяются. В 1974 г. со склона хребта Викунаек в Перуанских Андах в долину реки Мантаро с высоты почти 2 км обрушилось 1,6 млрд м3 горных пород, похоронивших под собой 450 чел. Сейсмические волны оттуда по дну и противоположному склону долины были зарегистрированы на удалении почти 3000 км, а магнитуда землетрясения достигла 5 по шкале Рихтера.

Иногда землетрясения провоцируют обвалы и оползни. При землетрясении 1958 г. дно заливов Крихлон и Джильберт на Аляске резко сдвинулось по тектоническому разлому на 6,4 м и приподнялось более чем на 6 м. Несколько часов спустя вниз обрушилось более 36 млн м3 горных пород. При землетрясении 1964 г. на Аляске возник грандиозный оползень Шерман объемом 30 млн м3. Только незначительная заселенность этих мест свела до минимума возможные потери от грандиозных по своему масштабу геологических явлений. Слабые сотрясения почвы наблюдаются при обвале подземных пустот в областях развития карста. Денудационные землетрясения носят в основном локальный характер и имеют относительно невысокую балльность.

Техногенные землетрясения связаны с воздействием человека на природу. Проводя подземные ядерные взрывы, закачивая в недра или извлекая оттуда большое количество воды, нефти и газа, создавая крупные водохранилища, которые своим весом давят на земные недра, человек вызывает подземные удары. Повышение гидростатического давления, вызванное закачкой воды в глубокие горизонты земной коры, провоцирует подземные толчки. Достаточно спорные примеры таких землетрясений (наложение антропогенной деятельности на тектонический фактор) - Газлийское землетрясение 1976 г. в Узбекистане и землетрясение в Нефтеюганске на Сахалине.

«Наведенные» землетрясения могут происходить при заполнении крупных водохранилищ. Накопление массы воды приводит к увеличению гидростатического давления и возрастанию напряжения, разрядка которого выражается в подземных толчках, достигающих силы 4-5 баллов. Подобная сейсмичность наблюдалась при заполнении Нурекского водохранилища в Таджикистане, в районе Токтогульской ГЭС в Киргизии, Чарвакской - в Узбекистане и в др.

При неблагоприятном сочетании техногенных факторов и природных особенностей регионов с высокой тектонической активностью возрастает вероятность возникновения техногенных землетрясений, способных привести к катастрофическим ситуациям. В заключение следует отметить, что тектонические землетрясения составляют 95 % от общего числа землетрясений, а магнитуда (M) их достигает 9; вулканические - 5 % (М до 8); денудационные < 1 % (M - не более 5); техногенные - менее 0,1 % (М до 5).

Обвальные землетрясения

Землетрясения также могут быть вызваны обвалами и большими оползнями. Такие землетрясения называются обвальными, они имеют локальный характер и небольшую силу.

Землетрясения искусственного характера

Землетрясение может быть вызвано и искусственно: например, взрывом большого количества взрывчатых веществ или же при подземном ядерном взрыве (тектоническое оружие). Такие землетрясения зависят от количества взорванного вещества. К примеру, при испытании КНДР ядерной бомбы в 2006 году произошло землетрясение умеренной силы, которое было зафиксировано во многих странах.

Симптомы: Землетрясение, как правило, происходит глубокой ночью

или на рассвете и начинается с легкого дрожания земли, сопровождающегося

сильным подземным гулом.

Вслед за этим, порой стремительно, возникает серия сильных толчков, способных

вызвать извержение вулкана, камнепад и даже разрывы земной поверхности.

Участки земли могут подниматься и опускаться, провоцируя, в свою очередь,

оползни и цунами - гигантские приливные волны, внезапно обрушивающиеся на прибрежные зоны (они ещё называются сейсмическими волнами).

И наконец, в завершающей стадии землетрясения наблюдается уменьшение силы вибрации (из-за которой у многих начинается сильное недомогание и «морская болезнь на суше».

Опасные и вредные факторы землетрясений:

В результате воздействия поражающих факторов образуются зоны, опасные для безопасности жизнедеятельности людей и оказывающие влияние на устойчивость функционирования объектов жизнедеятельности. На территории зоны могут возникать очаги поражения. Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Причиной землетрясения является быстрое смещение участка земной коры как целого в момент пластической (хрупкой) деформации упруго напряженных пород в очаге землетрясения. Большинство очагов землетрясений возникает близ поверхности Земли. Само смещение происходит под действием упругих сил в ходе процесса разрядки - уменьшения упругих деформаций в объёме всего участка плиты и смещения к положению равновесия. Землетрясение представляет собой быстрый (в геологических масштабах) переход потенциальной энергии, накопленной в упругодеформированных (сжимаемых, сдвигаемых или растягиваемых) горных породах земных недр, в энергию колебаний этих пород (сейсмические волны), в энергию изменения структуры пород в очаге землетрясения. Этот переход происходит в момент превышения предела прочности пород в очаге землетрясения.

2 Изучение землетрясений

Научная геология (ее становление относится к XVIII веку) сделала правильные выводы о том, что сотрясаются главным образом молодые участки земной коры. Во второй половине XIX века уже была выработана общая теория, согласно которой земная кора была подразделена на древние стабильные щиты и молодые, подвижные горные массивы. Выяснилось, что молодые горные системы - Альпы, Пиренеи, Карпаты, Гималаи, Анды - подвержены сильным землетрясениям, в то время как древние щиты являются областями, где сильные землетрясения отсутствуют.Информация, полученная при регистрации землетрясений, очень важна для науки, она дает сведения как об очаге землетрясения, так и о строении земной коры в отдельных областях и Земли в целом. Примерно через 20 мин после сильного землетрясения о нем узнают сейсмологи всего земного шара. Для этого не нужно ни радио, ни телеграфа.

Как это происходит? При землетрясении перемещаются, колеблются частицы горных пород. Они толкают, колеблют соседние частицы, которые передают колебания еще дальше в виде упругой волны.

Таким образом, сотрясение как бы передается по цепочке и расходится в виде упругих волн во все стороны. Постепенно, по мере удаления от очага землетрясения, волна ослабевает.

Известно, например, что упругие волны передаются по рельсам далеко вперед от мчащегося поезда, наполняя их ровным, чуть слышным гулом. Упругие волны, которые возникают при землетрясении, называются сейсмическими. Они регистрируются сейсмографами на сейсмических станциях всего земного шара. Сейсмические волны, идущие от очага землетрясения к сейсмическим станциям, проходят через толщи Земли, которые недоступны для прямого наблюдения. Характеристики зарегистрированных сейсмических волн - время их появления, амплитуда, период колебаний и другие параметры - позволяют определять положение эпицентра землетрясения, его магнитуду, возможную силу в баллах. Сейсмические волны несут и информацию о строении Земли. Расшифровать сейсмограмму - все равно что прочитать рассказ сейсмических волн о том, что они встретили в глубине Земли. Это сложная, но увлекательная задача. При землетрясении вдоль поверхности Земли, как и вдоль океанов, распространяются очень длинные поверхностные сейсмические волны с периодами от нескольких секунд до нескольких минут. Эти волны по нескольку раз обегают вокруг Земли. Распространяясь от эпицентра навстречу друг другу, они заставляют колебаться весь земной шар в целом. Земной шар начинает «звучать», как гигантский колокол, когда по нему ударят, и таким ударом для Земли служит сильное землетрясение. В последние годы установлено, что основной тон такого «звучания (колебания) имеет период около одного часа и регистрируется особо чувствительной аппаратурой. Эти данные путем сложных расчетов на электронно-вычислительной машине позволяют делать выводы о физических свойствах нашей планеты, определять строение оболочки или мантии Земли на глубине в сотни километров.

В особом приборе - сейсмографе, отмечающем землетрясения, используется свойство инерции. Главная часть сейсмографа - маятник - представляет собой груз, подвешенный на пружине к штативу. Когда почва колеблется, маятник сейсмографа отстает от ее движения. Если к маятнику прикрепить иглу и к ней прижать закопченное стекло так, чтобы игла лишь соприкасалась с его поверхностью, получится наиболее простой сейсмограф, которым пользовались раньше. Почва, а вместе с ней штатив и стеклянная пластинка колеблются, маятник и игла вследствие инерции остаются неподвижными. На закопченной поверхности игла прочертит кривую колебания поверхности Земли в данной точке.

Если вместо иглы к маятнику прикрепить зеркало и направить на него луч света, то отраженный луч - «зайчик» - будет воспроизводить колебания почвы в увеличенном виде. Такой «зайчик» направляют на равномерно движущуюся ленту фотобумаги; после проявления на этой ленте можно видеть записанные колебания - кривую колебаний Земли во времени - сейсмограмму.

Интенсивность или сила землетрясений характеризуется как в баллах (мера разрушений), так и понятием магнитуда (высвобожденная энергия). В России используется 12-балльная шкала интенсивности землетрясений MSK – 64, составленная С.В.Медведевым, В. Шпонхойером и В. Карником.

Согласно этой шкале, принята следующая градация интенсивности или силы землетрясений:

1 –3 балла – слабые;

4 – 5 баллов – ощутимые;

6 – 7 баллов – сильные (разрушаются ветхие постройки);

8 – разрушительное (частично разрушаются прочные здания, заводские трубы);

9 – опустошительное (разрушаются большинство зданий);

10 – уничтожающее (разрушаются почти все здания, мосты, возникают обвалы и оползни)

11 – катастрофические (разрушаются все постройки, происходит изменение ландшафта);

12 – губительные катастрофы (полное разрушение, изменение рельефа местности на обширной площади).

Сейсмологи во всем мире пользуются одинаковыми определениями в сейсмологии:

а) сейсмическая опасность – возможность (вероятность) сейсмических воздействий определённой силы на поверхности земли (в баллах шкалы сейсмической интенсивности, амплитудах колебаний или ускорениях) на заданной площади в течение рассматриваемого интервала времени;

б) сейсмический риск – рассчитанная вероятность социального и экономического ущерба от землетрясений на заданной территории в заданный интервал времени.

Новый шаг в мировой сейсмологии сделал еще в 1902 г. академик Б. Б. Голицын, который предложил способ преобразования механических колебаний сейсмографа в электрические и регистрацию их с помощью зеркальных гальванометров.

Модель землетрясения.Типы сейсмических волн.

Сейсмические волны делятся на волны сжатия и волны сдвига.

· Волны сжатия, или продольные сейсмические волны, вызывают колебания частиц пород, сквозь которые они проходят, вдоль направления распространения волны, обуславливая чередование участков сжатия и разрежения в породах. Скорость распространения волн сжатия в 1,7 раза больше скорости волн сдвига, поэтому их первыми регистрируют сейсмические станции. Волны сжатия также называют первичными (P-волны). Скорость P-волны равна скорости звука в соответствующей горной породе. При частотах P-волн, больших 15 Гц, эти волны могут быть восприняты на слух как подземный гул и грохот.

· Волны сдвига, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Волны сдвига также называют вторичными (S-волны).

Существует ещё третий тип упругих волн -- длинные или поверхностные волны (L-волны). Именно они вызывают самые сильные разрушения.

3 Статистика по землетрясениям.

Землетрясение - это природное явление, не всегда поддающееся предсказаниям, может нанести огромный ущерб. За последние 500 лет на Земле от землетрясений погибло около 4,5 млн. человек. Международная статистика землетрясений свидетельствует о том, что в период с 1947 по 1970 гг. погибли 151 тыс. человек, с 1970 по 1976 гг. - 700 тыс. человек, а с 1979 по 1989 гг. погибли 1,5 млн. человек.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ - подземные толчки и колебания земной поверхности.

Согласно современным научным взглядам, землетрясения отражают процесс геологического преобразования планеты.

Причиной землетрясений являются тектонические процессы, извержение вулканов, обрушение подземных карстовых пустот или заброшенных рудников, инженерная деятельность людей и падение метеоритов или столкновение планеты Земля с другими космическими телами.

Землетрясения подразделяются на тектонические , вулканические , обвальные , наведенные , связанные с ударами космических тел о Землю и моретрясения .

Тектонические землетрясения. При тектонических землетрясениях сейсмические волны возникают в результате разрушения или сдвига по разлому горных пород в недрах земной коры или верхней мантии. Причиной тектонических землетрясений являются тектонические процессы, происходящие на нашей планете.

Тектонические процессы характеризуются перемещениями относительно друг друга состыкованных плит верхней оболочки Земли (земной коры толщиной 80...70 км) по разогретому (температура более 650 °С) подстилающему слою. Зона стыков этих плит соответствует области сейсмических явлений.

Основными плитами, на которые разделена земная кора вместе с расположенными на ней континентами и океанами, являются Африканская , Индийская , Американская , Антарктическая , Евразийская и Тихоокеанская .

Места возникновения тектонических землетрясений приурочены к определенным географическим зонам - поясам сейсмичности, которые хорошо согласуются с расположением современной складчатости. В настоящее время известно всего три таких пояса - Тихоокеанский , Средиземноморский (Трансазиатский) и Второстепенный .

Тихоокеанский пояс охватывает кольцом берега Тихого океана.

Здесь происходит до 80% всех землетрясений (включая и большинство катастрофических).

Средиземноморский (Трансазиатский) пояс простирается через юг Евразии от Пиринейского полуострова на западе до Малайского архипелага на востоке. В зоне этого пояса происходит до 15% всех землетрясении.

Второстепенный пояс объединяет Арктический пояс, пояс западной части Индийского океана и Восточно-Африканский пояс. В зоне этого пояса происходит до 5% всех землетрясений.

Вулканические землетрясения. При вулканических землетрясениях сейсмические волны возникают в результате извержения вулканов.

Обвальные землетрясения. Причиной обвальных землетрясений является обрушение карстовых пустот или заброшенных рудников. При этом сейсмические волны имеют небольшую силу и распространяются на незначительное расстояние. Такие землетрясения носят, как правило, локальный характер.

Наведенные землетрясения. Причиной наведенных землетрясений являются последствия инженерной деятельности людей.

Инженерная деятельность людей связана с заполнением водохранилищ, откачкой из недр при эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, закачкой жидкости в скважины и проведением подземных и наземных ядерных и обычных большой мощности взрывов.

Удар космических тел о Землю. Причиной землетрясений, связанных с ударом космических тел о Землю, являются удары и взрывы метеоритов, астероидов и комет. Взрыв космических тел порождает также воздушные ударные волны, распространяющиеся на большие расстояния.

Моретрясения. Причиной моретрясений являются подводные или прибрежные тектонические и вулканические землетрясения, сопровождающиеся сдвигом вверх и вниз протяженных участков морского дна. При моретрясениях возникают и распространяются на большие расстояния сейсмические и огромные гравитационные волны (цунами). Скорость распространения цунами от 50 до 1000 км/ч. Высота гравитационных волн составляет в эпицентре от 0,1 до 5,0 м, у побережья - от 10 до 50 м и более. Цунами производят опустошительные разрушения на суше.

Событие: 11 марта 2011 года на северо-востоке Японии произошло землетрясение магнитудой 9,0 , которое получило официальное название "Великое землетрясение Восточной Японии". Землетрясение подобной силы, по оценкам ученых, происходит в этой стране не чаще одного раза в 600 лет.

Стихийное бедствие произошло в 8:48 по московскому времени, эпицентр находился в 373 километрах северо-восточнее Токио, очаг залегал на глубине 24 километров (РИА Новости: https://ria.ru/spravka/20130311/926334197.html ).

VIDEO: Землетрясение в Японии 2011

Содержание статьи

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ, колебания Земли, вызванные внезапными изменениями в состоянии недр планеты. Эти колебания представляют собой упругие волны, распространяющиеся с высокой скоростью в толще горных пород. Наиболее сильные землетрясения иногда ощущаются на расстояниях более 1500 км от очага и могут быть зарегистрированы сейсмографами (специальными высокочувствительными приборами) даже в противоположном полушарии. Район, где зарождаются колебания, называется очагом землетрясения, а его проекция на поверхность Земли – эпицентром землетрясения. Очаги большей части землетрясений лежат в земной коре на глубинах не более 16 км, однако в некоторых районах глубины очагов достигают 700 км. Ежедневно происходят тысячи землетрясений, но лишь немногие из них ощущаются человеком.

Упоминания о землетрясениях встречаются в Библии, в трактатах античных ученых – Геродота , Плиния и Ливия , а также в древних китайских и японских письменных источниках. До 19 в. большинство сообщений о землетрясениях содержало описания, обильно приправленные суевериями, и теории, основанные на скудных и недостоверных наблюдениях. Серию систематических описаний (каталогов) землетрясений в 1840 начал А.Перри (Франция). В 1850-х годах Р.Малле (Ирландия) составил большой каталог землетрясений, а его подробный отчет о землетрясении в Неаполе в 1857 стал одним из первых строго научных описаний сильных землетрясений.

Причины землетрясений.

Хотя уже с давних времен ведутся многочисленные исследования, нельзя сказать, что причины возникновения землетрясений полностью изучены. 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.

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.

Амплитуда и период

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

Отражение и преломление.

Встречая на своем пути слои пород с отличающимися свойствами, сейсмические волны отражаются или преломляются подобно тому, как луч света отражается от зеркальной поверхности или преломляется, переходя из воздуха в воду. Любые изменения упругих характеристик или плотности материала на пути распространения сейсмических волн заставляют их преломляться, а при резких изменениях свойств среды часть энергии волн отражается (см . рис.).

Пути сейсмических волн.

Продольные и поперечные волны распространяются в толще Земли, при этом непрерывно увеличивается объем среды, вовлекаемой в колебательный процесс. Поверхность, соответствующая максимальному продвижению волн определенного типа в данный момент, называется фронтом этих волн. Поскольку модуль упругости среды возрастает с глубиной быстрее, чем ее плотность (до глубины 2900 км), скорость распространения волн на глубине выше, чем вблизи поверхности, и фронт волны оказывается более продвинутым вглубь, чем в латеральном (боковом) направлении. Траекторией волны называется линия, соединяющая точку, находящуюся на фронте волны, с источником волны. Направления распространения волн Р и S представляют собой кривые, обращенные выпуклостью вниз (из-за того, что скорость движения волн больше на глубине). Траектории волн Р и S совпадают, хотя первые распространяются быстрее.

Сейсмические станции, находящиеся вдали от эпицентра землетрясения, регистрируют не только прямые волны Р и S , но также волны этих типов, уже отраженные один раз от поверхности Земли - РР и SS (или РR 1 и SR 1), а иногда - отраженные дважды - РРР и SSS (или РR 2 и SR 2). Существуют также отраженные волны, которые проходят один отрезок пути как Р -волна, а второй, после отражения, - как S -волна. Образующиеся обменные волны обозначаются как РS или SР. На сейсмограммах глубокофокусных землетрясений наблюдаются также и другие типы отраженных волн, например, волны, которые прежде, чем достичь регистрирующей станции, отразились от поверхности Земли. Их принято обозначать маленькой буквой, за которой следует заглавная (например, рR ). Эти волны очень удобно использовать для определения глубины очага землетрясения.

На глубине 2900 км скорость P -волн резко снижается от >13 км/с до ~ 8 км/с; а S -волны не распространяются ниже этого уровня, соответствующего границе земного ядра и мантии. Оба типа волн частично отражаются от этой поверхности, и некоторое количество их энергии возвращается к поверхности в виде волн, обозначаемых как Р с Р и S с S . Р -волны проходят сквозь ядро, но их траектория при этом резко отклоняется и на поверхности Земли возникает теневая зона, в пределах которой регистрируются только очень слабые Р -волны. Эта зона начинается на расстоянии ок. 11 тыс. км от сейсмического источника, а уже на расстоянии 16 тыс. км Р -волны снова появляются, причем их амплитуда значительно возрастает из-за фокусирующего влияния ядра, где скорости волн низкие. Р -волны, прошедшие сквозь земное ядро, обозначаются РКР или Р ў . На сейсмограммах хорошо выделяются также волны, которые по пути от источника к ядру идут как волны S , затем проходят сквозь ядро как волны Р , а при выходе волны снова преобразуются в тип S. В самом центре Земли, на глубине более 5100 км, существует внутреннее ядро, находящееся предположительно в твердом состоянии, но природа его пока не вполне ясна. Волны, проникающие сквозь это внутреннее ядро, обозначаются как РКIКР или SКIКS (см . рис. 1).

Регистрация землетрясений.

Прибор, записывающий сейсмические колебания, называется сейсмографом, а сама запись - сейсмограммой. Сейсмограф состоит из маятника, подвешенного внутри корпуса на пружине, и записывающего устройства.

Одно из первых записывающих устройств представляло собой вращающийся барабан с бумажной лентой. При вращении барабан постепенно смещается в одну сторону, так что нулевая линия записи на бумаге имеет вид спирали. Каждую минуту на график наносятся вертикальные линии - отметки времени; для этого используются очень точные часы, которые периодически сверяют с эталоном точного времени. Для изучения близких землетрясений необходима точность маркировки - до секунды или меньше.

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

Магнитуда землетрясений

обычно определяется по шкале, основанной на записях сейсмографов. Эта шкала известна под названием шкалы магнитуд, или шкалы Рихтера (по имени американского сейсмолога Ч.Ф.Рихтера, предложившего ее в 1935). Магнитуда землетрясения - безразмерная величина, пропорциональная логарифму отношения максимальных амплитуд определенного типа волн данного землетрясения и некоторого стандартного землетрясения. Существуют различия в методах определения магнитуд близких, удаленных, мелкофокусных (неглубоких) и глубоких землетрясений. Магнитуды, определенные по разным типам волн, отличаются по величине. Землетрясения разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются следующим образом:

2 - самые слабые ощущаемые толчки;

4 1 / 2 - самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;

6 - умеренные разрушения;

8 1 / 2 - самые сильные из известных землетрясений.

Интенсивность землетрясений

оценивается в баллах при обследовании района по величине вызванных ими разрушений наземных сооружений или деформаций земной поверхности. Для ретроспективной оценки балльности исторических или более древних землетрясений используют некоторые эмпирически полученные соотношения. В США оценка интенсивности обычно проводится по модифицированной 12-балльной шкале Меркалли.

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

3 балла . Ощущается людьми как вибрация от проезжающего грузовика.

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

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

6 баллов . Ощущается всеми. Небольшие повреждения.

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

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

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

В России и некоторых соседних с ней странах принято оценивать интенсивность колебаний в баллах МSК (12-балльной шкалы Медведева - Шпонхойера - Карника), в Японии - в баллах ЯМА (9-балльной шкалы Японского метеорологического агентства).

Интенсивность в баллах (выражающихся целыми числами без дробей) определяется при обследовании района, в котором произошло землетрясение, или опросе жителей об их ощущениях при отсутствии разрушений, или же расчетами по эмпирически полученным и принятым для данного района формулам. Среди первых сведений о произошедшем землетрясении становится известной именно его магнитуда, а не интенсивность. Магнитуда определяется по сейсмограммам даже на больших расстояниях от эпицентра.

Последствия землетрясений.

Сильные землетрясения оставляют множество следов, особенно в районе эпицентра: наибольшее распространение имеют оползни и осыпи рыхлого грунта и трещины на земной поверхности. Характер таких нарушений в значительной степени определяется геологическим строением местности. В рыхлом и водонасыщенном грунте на крутых склонах часто происходят оползни и обвалы, а мощная толща водонасыщенного аллювия в долинах деформируется легче, чем твердые породы. На поверхности аллювия образуются просадочные котловины, заполняющиеся водой. И даже не очень сильные землетрясения получают отражение в рельефе местности.

Смещения по разломам или возникновение поверхностных разрывов могут изменить плановое и высотное положение отдельных точек земной поверхности вдоль линии разлома, как это произошло во время землетрясения 1906 в Сан-Франциско. При землетрясении в октябре 1915 в долине Плезант в Неваде на разломе образовался уступ длиной 35 км и высотой до 4,5 м. При землетрясении в мае 1940 в долине Импириал в Калифорнии подвижки произошли на 55-километровом участке разлома, причем наблюдались горизонтальные смещения до 4,5 м. В результате Ассамского землетрясения (Индия) в июне 1897 в эпицентральной области высота местности изменилась не менее, чем на 3 м.

Значительные поверхностные деформации прослеживаются не только вблизи разломов и приводят к изменению направления речного стока, подпруживанию или разрывам водотоков, нарушению режима источников воды, причем некоторые из них временно или навсегда перестают функционировать, но в то же время могут появиться новые. Колодцы и скважины заплывают грязью, а уровень воды в них ощутимо меняется. При сильных землетрясениях вода, жидкая грязь или песок могут фонтанами выбрасываться из грунта.

При смещении по разломам происходят повреждения автомобильных и железных дорог, зданий, мостов и прочих инженерных сооружений. Однако качественно построенные здания редко разрушаются полностью. Обычно степень разрушений находится в прямой зависимости от типа сооружения и геологического строения местности. При землетрясениях умеренной силы могут происходить частичные повреждения зданий, а если они неудачно спроектированы или некачественно построены, то возможно и их полное разрушение.

При очень сильных толчках могут обрушиться и сильно пострадать сооружения, построенные без учета сейсмической опасности. Обычно не обрушиваются одно- и двухэтажные постройки, если у них не очень тяжелые крыши. Однако бывает, что они смещаются с фундаментов и часто у них растрескивается и отваливается штукатурка.

Дифференцированные движения могут приводить к тому, что мосты сдвигаются со своих опор, а инженерные коммуникации и водопроводные трубы разрываются. При интенсивных колебаниях уложенные в грунт трубы могут «складываться», всовываясь одна в другую, или выгибаться, выходя на поверхность, а железнодорожные рельсы деформироваться. В сейсмоопасных районах сооружения должны проектироваться и строиться с соблюдением строительных норм, принятых для данного района в соответствии с картой сейсмического районирования.

В густонаселенных районах едва ли не больший ущерб, чем сами землетрясения, наносят пожары, возникающие в результате разрыва газопроводов и линий электропередач, опрокидывания печей, плит и разных нагревательных приборов. Борьба с пожарами затрудняется из-за того, что водопровод оказывается поврежденным, а улицы непроезжими вследствие образовавшихся завалов.

Сопутствующие явления.

Иногда подземные толчки сопровождаются хорошо различимым низким гулом, когда частота сейсмических колебаний лежит в диапазоне, воспринимаемом человеческим ухом, иногда такие звуки слышатся и при отсутствии толчков. В некоторых районах они представляют собой довольно обычное явление, хотя ощутимые землетрясения происходят очень редко. Имеются также многочисленные сообщения о возникновении свечения во время сильных землетрясений. Общепринятого объяснения таких явлений пока нет. Цунами (большие волны на море) возникают при быстрых вертикальных деформациях морского дна во время подводных землетрясений. Цунами распространяются в океанах в пределах глубоководных зон океанов со скоростью 400–800 км/ч и могут вызвать разрушения на берегах, удаленных на тысячи километров от эпицентра. У близлежащих к эпицентру берегов эти волны иногда достигают в высоту 30 м.

При многих сильных землетрясениях помимо основных толчков регистрируются форшоки (предшествующие землетрясения) и многочисленные афтершоки (землетрясения, следующие за основным толчком). Афтершоки обычно слабее, чем основной толчок, и могут повторяться в течение недель и даже лет, становясь все реже и реже.

Географическое распространение землетрясений.

Большинство землетрясений сосредоточено в двух протяженных, узких зонах. Одна из них обрамляет Тихий океан, а вторая тянется от Азорских о-вов на восток до Юго-Восточной Азии.

Тихоокеанская сейсмическая зона проходит вдоль западного побережья Южной Америки. В Центральной Америке она разделяется на две ветви, одна из которых следует вдоль островной дуги Вест-Индии, а другая продолжается на север, расширяясь в пределах США, до западных хребтов Скалистых гор. Далее эта зона проходит через Алеутские о-ва до Камчатки и затем через Японские о-ва, Филиппины, Новую Гвинею и острова юго-западной части Тихого океана к Новой Зеландии и Антарктике.

Вторая зона от Азорских о-вов простирается на восток через Альпы и Турцию. На юге Азии она расширяется, а затем сужается и меняет направление на меридиональное, следует через территорию Мьянмы, острова Суматра и Ява и соединяется с циркумтихоокеанской зоной в районе Новой Гвинеи.

Выделяется также зона меньшего размера в центральной части Атлантического океана, следующая вдоль Срединно-Атлантического хребта.

Существует ряд районов, где землетрясения происходят довольно часто. К ним относятся Восточная Африка, Индийский океан и в Северной Америке долина р.Св. Лаврентия и северо-восток США.

По сравнению с мелкофокусными глубокофокусные землетрясения имеют более ограниченное распространение. Они не были зарегистрированы в пределах Тихоокеанской зоны от южной Мексики до Алеутских о-вов, а в Средиземноморской зоне - к западу от Карпат. Глубокофокусные землетрясения характерны для западной окраины Тихого океана, Юго-Восточной Азии и западного побережья Южной Америки. Зона с глубокофокусными очагами обычно располагается вдоль зоны мелкофокусных землетрясений со стороны материка.

Прогноз землетрясений.

Для повышения точности прогноза землетрясений необходимо лучше представлять механизмы накопления напряжений в земной коре, крипа и деформаций на разломах, выявить зависимости между тепловым потоком из недр Земли и пространственным распределением землетрясений, а также установить закономерности повторяемости землетрясений в зависимости от их магнитуды.

Во многих районах земного шара, где существует вероятность возникновения сильных землетрясений, ведутся геодинамические наблюдения с целью обнаружения предвестников землетрясений, среди которых заслуживают особого внимания изменения сейсмической активности, деформации земной коры, аномалии геомагнитных полей и теплового потока, резкие изменения свойств горных пород (электрических, сейсмических и т.п.), геохимические аномалии, нарушения водного режима, атмосферные явления, а также аномальное поведение насекомых и других животных (биологические предвестники). Такого рода исследования проводятся на специальных геодинамических полигонах (например, Паркфилдском в Калифорнии, Гармском в Таджикистане и др.). С 1960 работает множество сейсмических станций, оборудованных высокочувствительной регистрирующей аппаратурой и мощными компьютерами, позволяющими быстро обрабатывать данные и определять положение очагов землетрясений.