Geum.ru

Чными приборами показывают, что на Земле ежегодно случается до десяти тысяч землетрясений, Большинство их настолько слабы, что проходят незаметными для человека

Вид материалаЛекция
Подобный материал:
Лекция 8.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ


Измерения точными приборами показывают, что на Земле ежегодно случается до десяти тысяч землетрясений, Большинство их настолько слабы, что проходят незаметными для человека. Землетрясения средней интенсивности, которые заметно влияют на спокойную жизнь людей, проявляются гораздо реже, их насчитывается до нескольких десятков в год. Сильных землетрясений, в результате которых рушатся здания и гибнут люди, насчитываются единицы. Наконец, совсем редко случаются катастрофические землетрясения, при которых гибнут целые селения и города.

Очаг землетрясения находится в недрах Земли на различных глубинах. условная точка, находящаяся в центре очага, называется г и п о ц е н т р о м. из него исходит ударная волна, распространяющаяся во все стороны и постепенно затухающая по мере удаления от гипоцентра. Наибольшее сотрясение на земной поверхности происходит в точке, находящейся непосредотвенно над гипоцентром. Она называется э п и ц е н т р о м (рис. 32-А), Пo удалении от эпицентра в любую сторону, сотрясения чувствуются все слабее, а на большом расстоянии от этой точки фиксируются лишь приборами. На некотором расстоянии от эпицентра будут находиться точки, в которых землетрясение чувствуется с одинаковой силой. Соединив эти точки, можно получить изолинии, которые в данном случае называются и з о с е й с т а м и. Если соединить точки, в которых землетрясение зафиксировано в одно и то же время, то можно получить линии, называемые г о м о с е й с т а м и.

Слабые землетрясения часто состоят лишь из одного удара. Более сильные землетрясения фиксируютcя в виде серии ударов, причем, сначала ощущается несколько слабых толчков, за которыми следует один или несколько основных. Повторные толчки, следующие за основным ударом, называются а ф т е р ш о к а м и. Длительность землетрясений может быть от нескольких секунд до нескольких часов или даже суток.

3емлетрясения почти всегда сопровождаются звуком, который может напоминать громовые раскаты, свист ветра, визг снаряда или взрыв.

К параметрам землетрясений относят с и л у и н а п р а в л е н и е ударов, которые измеряются специальными приборами -сесмографами. Кривая, записанная сейсмографом, называется с е й с м о r р а м м о йl. Современные сейсмографы фиксируют не только местные землетрясения, но и толчки, удаленные от станции наблюдения на большие расстояния. На основе сейсмограмм можно определить глубину очага землетрясения.

Колебания почвы при землетрясениях вызываются сейсмическими волнами, идущими от очагов землетрясений. Волны бывают продольными (P) и поперечными (В). Продольные волны распространяются с большей скоростью, поэтому на станцию наблюдения они приходят первыми. За ними следуют поперечные волны. Ясно, что интервал времени между поступлением продольных и поперечных волн тем больше, чем дальше очаг землетрясения. По этому интервалу и другим данным можно определить местонахождение эпицентра и гипоцентра землетрясения.

По глубине очагов землетрясения подразделяют на: а) глубокофокусные (более 150 км), б) мелкофокусные (менее 60 км), в)промежуточные (60-150 км). Максимальная глубина очагов землетрясений -720 км. Около 80% всех землетрясений происходят в земной коре на глубине 8-10 км.

Самые глубокофокусные землетрясения свойственны зонам ВЗБ, самые мелкофокусные наблюдаются в срединно-океанических хребтах.

Силу землетрясений определяют по их последствиям. В СССР принята двенадцатибальная шакала землетрясений, приводимая ниже.

1 б а л л -незаметное. Микросейсмические колебания, отмечаемые только приборами.

2 6 а л л а -очень слабое. Ощущается немногими нервными людьми, находящимися в состоянии покоя.

3 б а л л а – слабое. Ощущается небольшой частью населения в форме сотрясения, как от проехавшего мимо автомобиля.

4 б а л л а -умеренное. Под открытым небом ощущается немногими людьми, а в помещениях многими; слабый звон посуды и оконных стекол, скрип дверей и полов.

5 б а л л о в -довольно сильное. Отмечается большинством людей. Сотрясение зданий, как от падения и доме тяжелого предмета. Качание висячих предметов, колебание стульев, кроватей.

6 б а л л о в -сильное. Ощущается всеми, очень многие выбегает на улицу. Падение картин, книг, посуды. Легкое повреждение некоторых зданий.

7 б а л л о в -очень сильное. В домах падает мебель. Падение кусков штукатурки. Значительные повреждения некоторых зданий, дымовых труб.

8 б а л л о в -разрушительное. Сильное повреждение домов, большие трещины в стенах, некоторые стены и все трубы обваливается. Падение башен и фабричных труб.

9 б а л л о в -опустошительное. Обвалы в некоторых зданиях. Обрушение стен, перегородок, кровли. В грунтах образуется трещины шириной до 10 см. Обвалы, осыпи и оползни в горах.

10 б а л л о в -уничтожающее. Обвалы во многих зданиях, в других - серьезные повреждения. Трещины в грунте до 1 метра шириной, обвалы, оползни. 3а счет завалов речных долин образуются озера.

11 б а л л о в -катастрофа. Широкие трещины в земной коре, многочисленные оползни и обвалы. Вертикальные перемещения по возникшим трещинам. Общее разрушение зданий и мостов.

12 б а л л о в -сильная катастрофа. Изменения в земной коры достигают громадных размеров. Изменение рельефа местности. Многочисленные трещины в грунте, горизонтальные и вертикальные перемещения по ним. Огромные обвалы и оползни. Изменение русел рек, образование водопадов и озер. Общее разрушение всех зданий и сооружений.

Количество освобождаемой энергии при землетрясениях колоссально. По разным подсчетам крупные землетрясения освобождают энергию достигающую 1015-1025 джоулей, что во много раз превышает энергию атомных бомб. Количество выделившейся в очаге землетрясения энергии определяется по специальной шкале магнитуд, предложенной в I935 году Ч.Рихтером. Под м а г н и т у д о й понимается условная величина, равная логарифму отношения амплитуды А смещения частиц почвы при данном землетрясении к амплитуде A" смещения при некотором (очень слабом) эталонном землетрясении,


М = lg АА

Величина А снимается с сейсмограммы и берется с поправкой на расстояние от эпицентра до сейсмической станции. Величина А" берется по справочнику.

Очевидно, что оценка интенсивности (силы) землетрясений по магнитудам более объективна, чем по I2 бальной шкале, принятой в СССР. Шкала магнитуд содержит 9 единиц. Наиболее сильные землетрясения характеризуются магнитудой от 6 до 9, что, примерно, соответствует 6-12 баллам сейсмической шкалы.

В зависимости от причин, их возбуждавших, землетрясения подразделяются на:

I. Провальные

2. Вулканические

3. Тектонические

4. Техногенные.

Первые обусловлены обвалами кровли каротовых пустот. Они имеют очень небольшую область распространения, но могут быть весьма разрушительными.

Вулканические землетрясения, обычно, сопутствуют извержениям вулканов, когда скопившиеся газы в канале вулкана резко освобождаются, уходя через жерло в атмосферу. Область распространения таких землетрясений также невелика, очаг их неглубокий.

Техногенные землетрясения провоцируются человеком в результате его хозяйственной деятельности ( в основном, подземной добычей полезных ископаемых и наполнением водой водохранилищ).

Самые распространенные и разрушительные землетрясения -тектонические. Основная их причина -резкое смещения масс горных пород, являющееся результатом подвижек в зонах развивающихся тектонических разрывов. Часто такие подвижки являются унаследованными и проявляются периодически в участках, прилегающих к древним разломам земной коры. Тектоническому землетрясению предшествует многолетнее накопление напряжений в очаге до тех пор, пока они не достигнут предела прочности горных пород. После этого наступает мгновенное смещение и снятие напряжения. выражающееся на поверхности Земли в землетрясении. Затем происходит постепенное залечивание возникших дизъюнктивных нарушений, новое накопление напряжений и последующее смещение.

Очаг тектонических землетрясений может находиться на глубинах от нескольких сотен метров до 720 км.

Предвестником землетрясений является слабое колебание почвы, регистрируемое сейсмогрфами. Человек не всегда ощущает эти слабые толчки. Но их xopoшo чувствуют животные. Домашние животные начинают беспокоиться и шуметь. Дикие звери ревут, крокодилы выползают из воды.

Последствия землетрясений могут быть самые разные. В земной коре образуются трещины (особенно в эпицентре) шириной от нескольких миллиметров до I0-I5 метров. Протяженность их может достигать нескольких километров. Нередки провалы, сбросы, сдвиги. При землетрясении в Калифорнии в 1906 году образовался громадный сброс, протянувшийся вдоль берега залива на сотни километров. Вертикальные смещения по нему достигли I,3 метра, горизонтальные -7 метров. Другой оброс прошел прямо по городу Сан-Франциско. Горизонтальное смещение по нему достигало 3 метров, отчего город сильно пострадал.

В горной местности во время землетрясений часты оползни и обвалы. Так, при землетрясении в г. Верном (современный город Алма - Ата) в I911 году, в соседних горах Тянь-Шаня произошли обвалы, объем материала которых достиг 440 миллионов кубических метров.

Помимо разрушения зданий и сооружении, последствиями землетрясений могут быть нарушения системы грунтовых вод. Во время смещений в земной коре может быть разбит трещинами водоупорный пласт, подстилающий водоносный горизонт, в результате чего грунтовая вода уйдет вглубь, осушая целую серию колодцев.

Статистика показывает, что 40% землетрясений приурочено к берегам Тихого океана, около 50% - к Средиземноморско-Гималайскому геосинклинальному поясу. 0стальные 10% землетрясений приходятся на рифтовые зоны 3емли, среди которых первое место занимают разломы Восточной Африки, Красного и Мертвого морей и оз.Байкал. Кроме того, землетрясения происходят в сейсмических поясах, представленных срединно-океаническими хребтами.

Скорость вертикальных движений коры при сейсмогенной их природе замерить трудно, так как она огромна. О величинах перемещений при землетрясениях судят по размерам дислокаций. Так, при землетрясении в Чили в 1960 году некоторые участки побережья поднялись на 5,7 м, а другие опустились на 2,3 м.

Во время землетрясения у озера Байкал 26 июня 1905 года наблюдались крупные смещения типа сбросов, которые разрушили крепления железнодорожных тоннелей. 13 января 1962 года произошло землетрясение у этого же озера, в результате чего под водами Байкала исчезла Кударинская степь площадью - 197 кв. км. На этом месте образовался залив "Провал" глубиной около трёх метров.

Дизьюнктивные дислокации во время землетрясений происходят не всегда. Это получается только в том случае, когда напряжения превосходят предел прочности пород. В основном же при землетрясениях действуют так называемые "упругие волны". По образному выражению В.П.Солоненко и Н.А.Флоренсова, во время Гоби-Алтайского землетрясения 1957 года "упругие волны катали по земле овец как шарики".

Огромны и горизонтальные смещения, обнаруживающиеся после сильных землетрясений. Они нередко измеряются несколькими метрами. К примеру, во время Гоби-Алтайского землетрясения 1957 года и Аляскинского землетрясения I964 года горизонтальные смещения измерялись в интервале I0-2I метр. 0дним из достопримечательных районов в этом отношении является Калифорния, которая рассечена вдоль разломом Сан-Андреас уже более I00 лет, в этой системе разломов преобладают горизонтальные подвижки. В 1857 году здесь образовался разрыв, видимый на дневной поверхности на расстоянии 300 км, с горизонтальными смещениями в отдельных местах до 9 метров. Сан-францисское землетрясение 1906 года сопровождалось горизонтальными подвижками до 5,5 метров, а при землетрясении в долине Империал в I940 году наземные постройки оказались сдвинутыми более, чем на 5 метров. Во всех этих случаях движение было односторонним, а именно береговая окраина Калифорнии сдвигалась к северу относительно остальной территории штата.

Вскоре после Сaн-Францисского землетрясения 1906 года американец Рейд выдвинул гипотезу "упругого отражения", которая легла в основу современной сейсмологии. Эта концепция постулирует накопление энергии упругих напряжений в зоне разлома, которую можно сравнить с накоплением энергии при сгибании лука перед выпуском стрелы. Если напряжение вдоль разлома превысит упругое сопротивление пород, то образуется скол. Это может произойти сначала в одной точке разлома. 0свобождение энергии в этой точке приведёт к увеличению напряжения на соседних участках, в результате чего движение будет распространяться вдоль разрыва со скоростью, примерно, 3-4 км/сек.

0сновной метод изучения горизонтальных перемещений вещества - это метод триангуляции. В настоящее время используется новейший метод изучения этих явлений -метод лазерных дальномеров, установленных на Луне и на искусственных спутниках Земли. В 1983 году были опубликованы первые результаты восьмилетних наблюдений этим методом. Результаты оказались потрясающими : Там, где раньше наземными методами были установлены скорости горизонтального перемещения блоков или плит 2 см/год (например, в случае перемещения Памира в северном направлении), космические методы дали скорость перемещения в два раза большую.

Измерение напряжений в земной коре, произведенное сейчас во многих шахтах Кольского полуострова, Тянь-Шаня и других регионов показывает, что земная кора повсеместно находится под большими горизонтальными напряжениями, которые намного превышают напряжения, вызванные массой вышележащих пород.