Часть 2 Характеристика землетрясений Основные понятия Любое

Часть 2. Характеристика землетрясений Основные понятия

Любое землетрясение это мгновенное высвобождение энергии за счет образования разрыва горных пород, возникающего в некотором объеме, называемом очагом землетрясения. Разрыв возникает при возникновении напряженнодеформированного состояния горных пород. При разрыве происходит скачкообразное снятие деформационных напряжений и излучение упругих волн.

Схема строения очага землетрясения

Гипоцентр, или очаг, - определенный объем горных пород, внутри которого осуществляются неупругие деформации и происходят разрушения пород. • Эпицентр - проекция гипоцентра на земную поверхность. . Изосейсты - линии, соединяющие точки (пункты на местности), в которых землетрясение проявилось с одинаковой интенсивностью. Плейстосейстовая область - место на поверхности Земли, располагающееся непосредственно над гипоцентром, или очагом землетрясения, т. е. это как бы проекция очага на поверхность.

Сейсмические волны, возникающие при мгновенной деформации в очагах землетрясений, производят основную разрушающую работу на поверхности Земли. • Объемные продольные (Р-волны) представляют собой чередование зон сжатия и растяжения горных пород. Они проходят через твердые, жидкие и газообразные тела. Это самые быстрые волны. • Поперечные объемные (S-волны) не распространяются в жидкой среде. Скорость их меньше продольных. Эти волны смещают и раскачивают поверхность грунта как по вертикали, так и по горизонтали.

Распространение поверхностных волн ограничено зоной, близкой к поверхности Земли. Эти волны быстро затухают с глубиной и с удалением от эпицентра землетрясения. Скорость их меньше скорости продольных и поперечных волн. • Поверхностные волны Лява (L) заставляют частицы груниа колебаться в горизонтальной плоскости под прямым углом к направлению своего распространения. • Поверхностные волны Рэлея (R) возникают на границе раздела двух сред и заставляют частицы среды двигаться по вертикали и горизонтали в вертикальной плоскости, ориентированной по направлению распространения волн.

Типы сейсмических волн: а – продольные Р, б – поперечные S, в – поверхностные Лява L, г – поверхностные Рэлея R.

Регистрация землетрясений. • Сейсмограф – прибор, записывающий колебания грунта. Сейсмограммы должны отражать перемещение грунта в трех взаимно перпендикулярных направлениях, для чего необходимо три сейсмометра. Различные волны P, S, L и R распространяются с разной скоростью и поступают на сейсмограф с разных сторон. Определяя время вступления различных волн и зная скорости их распространения, можно установить расстояние до очага землетрясения – гипоцентра. Для определения координат гипоцентра необходимо по крайней мере три сейсмические станции. На Земле существует мировая сеть сейсмических станций, позволяющих регистрировать землетрясения по всему земному шару.

Схема строения сейсмографа: 1 – маятник, 2 – рамка маятника в поле постоянного магнита, 3 – стрелочный гальванометр, 4 – рулон бумаги на барабане и перо, рисующее колебания (сейсмограмму).

Характеристика землетрясений • Интенсивность толчка – мера разрушений, вызванных землетрясением. Выражается в баллах по 12 -балльной шкале. • Магнитуда – мера высвобожденной при толчке энергии сейсмических волн. • Класс землетрясения – логарифм энергии землетрясения, выраженной в Дж.

Табл. 1. — Сейсмическая шкала (схематизировано) Балл Название землетрясения Краткая характеристика 1 Незаметное Отмечается только сейсмическими приборами 2 Очень слабое Ощущается отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя 3 Слабое Ощущается лишь небольшой частью населения 4 Умеренное Распознаётся по лёгкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных стёкол, скрипу дверей и стен 5 Довольно сильное Общее сотрясение зданий, колебание мебели. Трещины в оконных стёклах и штукатурке. Пробуждение спящих 6 Сильное Ощущается всеми. Картины падают со стен. Откалываются куски штукатурки, лёгкое повреждение зданий. 7 Очень сильное Трещины в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные постройки остаются невредимыми. 8 Разрушительное Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повреждаются. 9 Опустошительное Сильное повреждение и разрушение каменных домов. 10 Уничтожающее Крупные трещины в почве. Оползни и обвалы. Разрушение каменных построек. Искривление ж. -д. рельсов. 11 Катастрофа Широкие трещины в земле. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома совершенно разрушаются 12 Сильная катастрофа Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озёрах, отклонение течения рек. Ни одно сооружение не выдерживает

Магнитуда пропорциональна логарифму максимальной амплитуды смещения частиц почвы: М=lg Amax, где Amax – максимальная амплитуда колебаний по записи стандартного сейсмографа на расстоянии от эпицентра 100 км при Н менее 30 км. М – безразмерная величина. • Интенсивность землетрясения в эпицентре (I) связана с магнитудой: I=1. 7 M-2. 2 M=0. 6 I+1. 2 • Энергия землетрясения (E) связана с магнитудой: Lg E=a+b. M (Дж), где а=4, b=1. 6 При увеличении М на единицу энергия землетрясения возрастает в 32 раза.

Самые сильные землетрясения достигают М 8. 5 -8. 7 по шкале Рихтера. Землетрясение с магнитудой 7 и выше может стать крупной катастрофой в плотно населенных местах земного шара. Толчок с М=5 может повредить дымовые трубы и штукатурку. Воздействия с М менее 2 даже ощущаются редко. К счастью, слабых толчков гораздо больше, чем сильных.

По глубине расположения гипоцентров землетрясения могут быть: • 1) мелкофокусные (0 -7 км), • 2) среднефокусные (70 -300 км), • 3) глубокофокусные (300 -700 км).

Глубина очага (Н) влияет на силу и последствия землетрясения. • Неглубокий толчок может ощущаться как сильный на небольшой площади, а на больших расстояниях от эпицентра его последствия будут незначительными. • Глубокий толчок, наоборот, может вызвать умеренные сотрясения, но на гораздо большей территории.

• Примерно 2/3 всех произошедших на нашей планете землетрясений неглубокие (менее 70 км). Лишь несколько процентов толчков были отмечены на глубинах более 450 км. Наиболее сейсмичные районы, где происходит около 140 сильных землетрясений ежегодно, сосредоточены у границ литосферных плит и составляют порядка 10% площади Земли.

Распространение очагов сильных землетрясений – с магнитудой более 6. 5, произошедших на Земле за 20 -летний период (19761996 гг. ). Размер кружка соответствует магнитуде толчка, цвет – глубине фокуса.

Распространение землетрясений • Наибольшая плотность сейсмических очагов возникает в местах концентрации наибольших напряжений. Очаги землетрясений в разных местах планеты сосредоточены в пределах сейсмических зон четырех основных типов.

I. Зона субдукции • Возникает в месте поддвига (погружения) тяжелой океанской плиты под континентальную. В результате формируются наклонные сейсмофокальные плоскости (скопления очагов) – зоны Беньоффа. Пример такой зоны – граница Тихоокеанской плиты и Южноамериканской.

II. Зона трения. • Участок трения между двумя жесткими блоками земной коры, который проявляется как крупный сейсмогенерирующий разлом (например, разломы Сан-Андреас в Калифорнии и Анатолийский в северной Турции).

III. Зона сжатия (коллизии). • Зона концентрации высоких сжимающих напряжений, возникающая при сдвигании континентальных блоков. Например, коллизия Африкано-Аравийской и Индостанской литосферных плит с Евразийской привела к формированию Альпийского горно-складчатого пояса (Гибралтар-Альпы-Балканы-Анатолия-Кавказ. Иран-Гималаи-Бирма) – района сильных и частых землетрясений.

IV. Срединно-океанические хребты. • Здесь более тонкая земная кора испытывает растяжения. В результате вдоль оси такого хребта формируются мелкофокусные очаги с умеренной сейсмической активностью, сопровождающейся вулканизмом. Пример такого участка – остров Исландия, расположен на Срединно. Атлантическом хребте.

Основные черты рельефа поверхности Земли.

Литосферные плиты Земли

Землетрясения в России и странах СНГ В СНГ общая площадь сейсмоопасных районов составляет 28. 6% территории, в том числе на 9 -балльные районы приходится 2. 4%, на 8 балльные – 3. 2%. Районы возможных 9 -балльных землетрясений находятся в Средней Азии, Прибайкалье, Камчатке, Курильских островах. 8 -балльные районы – Восточные Карпаты, Крым, Кавказ, Тянь-Шань и Памир, Алтай.