Землетрясения и типы сейсмических дислокаций
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
, понятие магнитуды используется в непрекращающихся попытках выработать всеобъемлющий договор о запрещении ящерных испытаний: исследования показали, что сравнение различных видов магнитуд - один из лучших способов отличить ядерный взрыв от землетрясения, вызванного естественными причинами. В-третьих, на основе магнитуд отмеченных ранее землетрясений дается приближенный прогноз максимального ускорения колебаний грунта при землетрясениях, ожидаемых на участке крупного строительства. Эта информация используется при проектировании сооружения, способного выдержать такие сильные колебания грунта.
Из определения магнитуды следует, что шкала магнитуд не I имеет ни верхнего, ни нижнего предела, хотя сама величина землетрясения определенно ограничена сверху конечным значением прочности пород земной коры. В нашем столетии два или три землетрясения, записанных сейсмографами, имели магнитуду 8,9 по шкале Рихтера. Сан-Францисское землетрясение 1906 г. имело магнитуду 8,25, а магниту да сильнейшего Чилийского землетрясения 22 мая 1960 г. составила 8,5. Вообще говоря, для того чтобы вблизи источника сейсмических волн возникли серьезные разрушения, магнитуда мелкофокусных землетрясений должна быть, как правило, больше 5,5(рис. 13).
Таким образом, магнитуда землетрясения - величина, характеризующая энергию, выделившуюся при землетрясении в виде сейсмических волн. Первоначальная шкала магнитуды была предложена американским сейсмологом Чарльзом Рихтером в 1935 году, поэтому в обиходе значение магнитуды ошибочно называют шкалой Рихтера.
Роль воды в возникновении землетрясений
Известно, что почти везде в нескольких метрах под поверхностью Земли горные породы пропитаны грунтовыми водами. Вода насыщает породы и заполняет в них все трещины и поры. Ученые исследовали, что происходит с образцами водонасыщенных пород, когда их подвергают лабораторному испытанию на сжатие, для чего используются мощные прессы, похожие на автомобильные домкраты. Оказалось, что при некоторых условиях под действием касательных напряжений объем "влажных" пород увеличивается, а не уменьшается. Это увеличение объема при деформации называется дилатансией. Оно свидетельствует о том, что с возрастанием давления, объем горных пород может увеличиваться за счет открытия множества микротрещин и их дальнейшего расширения. Грунтовая вода, которая попадает в эти микротрещины, гораздо менее сжимаема, чем воздух, поэтому давление не может легко закрыть их.
Предположим, что нам удалось с помощью какого-то инструмента заглянуть внутрь земной коры во время ее деформирования. Прежде всего медленное деформирование коры под действием локальных тектонических сил приводит к появлению во всем блоке затронутых горных пород множества микротрещин. С течением времени происходит диффузия воды в трещины и заполнение их. В этот период объем блока увеличивается - идет дилантасия, и этот процесс можно обнаружить на поверхности по вспучиванию грунта, достаточно большому, чтобы его можно было заметить при нивелировании, или по движению установленных на побережье реперов - футштоков. Такие изменения, происходящие в горных породах, должны сначала ослабить их, особенно в зонах разломов; затем давление воды в трещинах понижает суммарную величину всестороннего сжатия, так что вдоль разлома может распространиться крупная трещина. По ней начинается и развивается упругая отдача деформированных горных пород. До сего времени такая последовательность событий, предшествующих землетрясению, еще никогда не наблюдалась непосредственно, но имеются по меньшей мере косвенные данные о том, что нечто подобное действительно происходит. Так или иначе, очень полезно поразмышлять о процессах, приводящих к землетрясениям, когда мы уже стали находить их правдоподобные предвестники - быстрое изменение уровня дневной поверхности, наклон поверхности земли и флюктуации уровня воды в скважинах и колодцах.
Несомненно, что трещины, образующиеся при деформации земной коры, дают хорошее объяснение как форшоков, так и афтершоков. Причиной форшоков можно считать возникновение зачаточных разрывов в деформированном и растрескавшемся материале, - по разлому, который раньше не развивался, так как условия для этого еще не созрели. Однако форшоки слегка изменят поле напряжений и могут повлиять на движение воды и распределение микротрещин. После нескольких предварительных разрывов произойдет вспарывание более длинного шва, что и служит причиной главного удара землетрясения. Резкая подвижка горных пород вдоль главного разрыва вместе с вызванными ею сильными колебаниями и локальным выделением тепла создадут физическую обстановку, весьма отличную от той, которая существовала до землетрясения; в результате могут образоваться дополнительные разрывы и возникнуть афтершоки. Шаг за шагом энергия деформации в районе будет уменьшаться, подобно тому так кончается завод у часов, пока - возможно спустя несколько месяцев - не восстановятся стабильные условия. Вспарывание началось; возникли колебания грунт. Первая подвижка происходит в фокусе (гипоцентре) землетрясения, в некотором блоке земной коры. Затем процесс распространяется в плоскости разлома во всех направлениях. Заметим, что фронт разрастания подвижки перемещается не равномерно, а скачками. Это объясняется тем, что физические свойства пород коры меняются от места к месту, а давление вышележащих пород, действующее в каждой данной точке коры, уменьшается к поверхно