Сейсмические параметры

Сейсмическая волна, достигшая земной
поверхности, вызывает ее колебания,
что и является причиной многих
опасностей, связанных с землетрясениями.
Если бы место накопления энергии
было точечным, то сейсмическая волна
распространялась бы в земной коре
в виде сферы. В действительности зона
зацепления имеет протяженность вдоль
границы плит и поэтому высвободившаяся
энергия распространяется в виде
эллипсоида, как показано на рисунке
2 , ана поверхности земли линии
одинаковойамплитуды колебаний(изосейсты)будут образовыватьне концентрические окружности, аэллипсы.

h глубина очага

Рис. 2. Характеристики
землетрясения

Важной характеристикой землетрясения
является глубина места, где происходит
накопление энергии и затем возникает
подземный удар, т.е. глубина очага
землетрясения ( h ).В различных
сейсмических районах глубина очага
землетрясения может колебаться от
нескольких до 700 км , т.е. находиться
в коре, либо в верхней мантии.

Точка в глубине Земли, условный центр
очага, называется гипоцентром
землетрясения, а ее проекция на
поверхность Земли -эпицентром.

Одним из основных параметров,
характеризующих силу землетрясения,
является интенсивность
(амплитуда) колебания грунта на
поверхности Земли.Однако амплитуда колебаний характеризует
интенсивность землетрясения только
в конкретной точке, т.к. она меняется
в зависимости от расстояния до
эпицентра.

Однозначной характеристикой землетрясения
в целом является магнитуда
как мера общего количества энергии,
излучаемой при сейсмическом толчке
в форме упругих волн. Однако, в отличие
от интенсивности колебаний грунта,
магнитуду нельзя измерить приборами,
а возможно только вычислить по
измеренным параметрам.

Шкалы измерения основных параметров землетрясения и их взаимосвязь.

Для оценки интенсивности землетрясения на поверхности Землив нашей
стране используетсямеждународная
12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника
(MSK-64), аналогичная принятой в
Европемодифицированной шкале
Меркалли.

По этой шкале землетрясения делятся
на слабые(1-4 балла),сильные (
5-7 баллов),разрушительные( 8-10 баллов)
икатастрофические(11-12 баллов).
Конкретная оценка интенсивности (
силы) землетрясения (J) производится
с помощью чувствительного прибора -сейсмографа, отмечающего и
записывающего колебания земной коры
и определяющего их силу и направление.

Для оценки энергетических характеристик
землетрясения в гипоцентре
в международной практике и в нашей
стране используется величина,
называемаямагнитудой..Магнитуда
является мерой энергии, выделяемой
в гипоцентре. Для определения магнитуды
применяется9-ти балльная шкала
Рихтера1.

Зависимость между излученной энергией
и магнитудой землетрясения (М)
выражается уравнением:

lg E (дж)
= 5,24 + 1,44 M ,

Сильнейшие из когда-либо зарегистрированных
землетрясений имели М= 8,9 баллов (в
1933 г у берегов Японии и в 1906 г в
Эквадоре). Видимо, этот предел обусловлен
физическими свойствами пород, слагающих
толщу тектонических плит.

Соседние файлы в папке ГрОб

Любое
землетрясение-это тектонические
деформации земной коры или верхней
мантии, происходящие вследствие того,
что накопившиеся напряжения в какой-то
момент превысили прочность горных
пород в данном месте. Описывая
землетрясения, пользуются некоторыми
параметрами:

Гипоцентр,
или очаг,-определенный
объем горных пород, внутри которого
осуществляются неупругие деформации
и происходят разрушения пород. Понятие
очага, или гипоцентра не является
строгим, но важно подчеркнуть, что это
не точка, а некоторое пространство,
объем, формы и размеры которого могут
быть самыми различными.

Эпицентр-проекция
гипоцентра на земную поверхность,
поэтому следует иметь в виду, что нередко
карты распределения эпицентров создают
не совсем правильную картину связи
землетрясений с поверхностной
геологической структурой, особенно в
случае наклонных разрывов типа надвигов
с гипоцентром на большой глубине. Это
обстоятельство подчеркивается для
соблюдения осторожности при интерпретации
землетрясений от особенностей
геологического строения региона.

Интенсивность-это
внешний эффект землетрясения на
поверхности Земли, который выражается
в определенном смещении почвы, частиц
горных пород, степени разрушения зданий,
появлении трещин на поверхности и т.д.

Магнитуда
(М)-логарифм
отношения максимального смещения
частиц грунта (в микрометрах) А1
при данном конкретном землетрясении
к некоторому эталонному очень слабому
смещению грунта A2:

Энергия
(Е)
землетрясений-это та величина
потенциальной энергии, которая
освобождается в виде кинетической
после разрядки напряжения в очаге и,
достигая поверхности Земли, вызывает
ее колебания.

Глубиной
очага землетрясений
(h) называется расстояние от поверхности
Земли по нормали до гипоцентра, или
очага.

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).
В целях количественной оценки меры
полной энергии сейсмических волн
выделившихся при землетрясении широко
используется шкала магнитуд (М) по
Ч.Ф.Рихтеру. Магнитуда 0 означает
землетрясение с максимальной амплитудой
смещения в 1мкм на эпицентральном
расстоянии в 100 км. При магнитуде 5
отмечаются небольшие разрушения зданий,
а магнитуда 7 знаменует собой
опустошительное землетрясение. Самые
сильные из зарегистрированных
землетрясений имели магнитуду 8,9-9,0.

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.
Естественно, что интенсивность
землетрясения уменьшается в сторону
от плейстосейстовой области, однако
это уменьшение зависит от многих
факторов: формы и глубины очага,
геологической структуры, состава и
степени метаморфизма горных пород,
уровня залегания грунтовых вод и т.д.
Поэтому изосейсты на поверхности могут
иметь самые причудливые очертания, а
отнюдь не правильные круги.

Параметры землетрясения

Магнитуда
землетрясения
(м)
– условная величина, характеризующая
количество энергии, выделившейся
в очаге землетрясения.
Численно она пропорциональна
десятичному логарифму амплитуды
смещения грунта,
выраженной в микрометрах, зафиксированной
сейсмографом на расстоянии
100 км от
эпицентра землетрясения. На каждой
сейсмической станции имеются сложные
поправочные формулы, учитывающие
расстояние до эпицентра и направление
на него, глубину очага и местные
геологические условия. Шкала магнитуды
Рихтера – шкала эмпирическая и неточная
(по выражению самого Рихтера, этот метод
является грубым, на разных сейсмических
станциях при одном и том же землетрясении
магнитуда может существенно различаться).

Пример.
На одной из
сейсмических станций, расположенной в
300 км от эпицентра, записана сейсмограмма
с максимальной амплитудой 20 мм
(20000
мкм). С помощью номограммы, приведенной
на рис. 37, определить значение магнитуды
Рихтера.

Рис.
37. Номограмма для определения магнитуды
Рихтера

Для
того чтобы определить магнитуду Рихтера,
вначале следует определить
эпицентральное
расстояние этого землетрясения (например,
300 км). Далее необходимо действовать
следующим образом:

1)
измерить амплитуду на сейсмограмме
(например, 20 мм);

2)
провести прямую линию, соединяющую
значения амплитуды и эпицен-трального
расстояния;

3)
значение магнитуды будет на средней
шкале (в нашем случае –
5,3).

Примечание.
Эта номограмма построена для определенной
сейсмической станции;
на
каждой
станции используется своя номограмма.

Поскольку
шкала магнитуды логарифмическая,
увеличение магнитуды на единицу означает
десятикратное возрастание амплитуды
смещения грунта. Нулевая магнитуда не
означает, что землетрясения нет, т.к.
нуль – это логарифм единицы. Это
землетрясение, хотя и очень слабое,
совершенно неощутимое для людей. Если
магнитуда равна 1, это означает, что
амплитуда равна 0,1 мкм.

Для
получения по магнитуде (м)
величины энергии (Е),
эрг, можно воспользоваться следующим
соотношением:

lg
Е = 9,9
+1,9
м
– 0,024
м2;

1
Дж = 107
эрг.

На
Земле еще не было зарегистрировано
землетрясения с магнитудой 9, что
соответствует энергии в 1018
джоулей.

Интенсивность
проявления землетрясения на поверхности
Земли (сила землетрясения) – это мера
величины состояния грунта, и определяется
она степенью разрушения зданий, характером
изменений поверхности по субъективным
ощущениям людей. Интенсивность
максимального расчетного землетрясения
(МРЗ) оценивается по международной
сейсмической шкале Медведева-Шпонхойера-Карника
(МSК-64),
имеющей 12 условных градаций – баллов.

Интенсивность
землетрясения зависит от магнитуды и
глубины гипоцентра: чем больше магнитуда,
тем интенсивность больше; чем глубже
гипоцентр – тем слабее.

Примерное время чтения: 2 минуты

Ежегодно приборами регистрируется более миллиона землетрясений. Большинство подземных толчков людьми практически не ощущается, их фиксируют только специальные приборы.

Для измерения силы землетрясения используются две шкалы: одна для измерения интенсивности и другая для измерения магнитуды — энергетической характеристики землетрясения. Магнитуда определяется с помощью прибора, называемого сейсмографом. Его показания указывают на количество энергии, которая выделилась в очаге землетрясения. Для классификации землетрясений по магнитудам используется шкала Рихтера. Согласно этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождение сейсмической энергии.

Мощное землетрясение в Турции и Сирии

При оценке землетрясения также учитывают степень воздействия толчков на людей. Для этого используется такая величина, как интенсивность землетрясения. В отличие от шкалы магнитуд она измеряется в баллах от 1 до 12 на основании внешних проявлений (воздействие подземного толчка на людей, предметы, строения, природные объекты). В России и в некоторых европейских странах используется 12-балльная международная шкала интенсивности землетрясений (MSK-64), получившая название по первым буквам ее авторов (Медведев — Шионхойер — Карник).

Соотношение между интенсивностью и магнитудой зависит от расстояния между очагом и точкой регистрации на поверхности земли. Так, например, если сильное землетрясение происходит вдали от мест обитания людей и не приводит к существенным разрушениям, то магнитуда такого землетрясения будет большая, а интенсивность — минимальная. И наоборот, если слабое землетрясение, произошло близко к земной поверхности, недалеко от населенного пункта и привело к повреждениям зданий, то в этом случае магнитуда будет относительно маленькой, а интенсивность — относительно большой.

В чем измеряют интенсивность землетрясений, смотрите в инфографике aif.ru.

Нажмите для увеличения

Примерное время чтения: 6 минут

Существуют две величины, характеризующие силу землетрясения, — магнитуда и интенсивность. Интенсивность землетрясения — это величина внешних проявлений подземных толчков, которая измеряется баллами и показывает ущерб, нанесённый данной местности. В разных странах используются различные «шкалы интенсивности», в России это 12-балльная шкала Медведева – Шпонхойера – Карника, в США — шкала Меркалли. В странах Европейского союза с 1996 года применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS).

Сейсмическая шкала в России

1 балл — колебания ощущаются исключительно приборами. Человек колебаний не ощущает.

2 балла — колебания могут почувствовать только люди, что находятся в спокойном, неподвижном состоянии.

3 балла — колебания ощущаются только внутри некоторых зданий.

4 балла — колебания чувствует большинство людей. В зданиях могут дребезжать стёкла, посуда.

5 баллов — колебания могут разбудить спящего человека. В помещениях нетрудно заметить раскачивание висячих предметов (например, ламп или люстр), колебания мебели. Появляются трещины в штукатурке. На улице качаются тонкие ветки деревьев.

6 баллов — ощущаются колебания всеми людьми, со стен падают картины, отдельные куски штукатурки отваливаются.

7 баллов — неизбежны трещины в штукатурке и в стенах кирпичных зданий. В некоторых зданиях возникает угроза частичных обрушений.

8 баллов — существенные конструктивные повреждения зданий: крупные трещины в стенах, обрушение балконов, карнизов и дымовых труб. Появляются трещины на крутых склонах и на почве.

9 баллов — в некоторых зданиях возникают обвалы, обрушение перекрытий и стен.

10 баллов — большинство зданий находятся под угрозой обрушения. На поверхности земли возникают трещины шириной до 1 метра.

11 баллов — полномасштабное обрушение всех построек и конструкций, крупные обвалы в горах, большое количество крупных трещин на поверхности земли. Наблюдается разрушение мостов.

12 баллов — изменение рельефа местности вплоть до неузнаваемости. Катастрофические последствия землетрясений — обвалы, оползни, изменение рельефа.

Сейсмическая шкала в Европе

1 балл — колебания не отмечаются, ощущаются исключительно приборами.

2 балла — колебания могут почувствовать только люди и животные на верхних этажах зданий в состоянии покоя.

3 балла — колебания в виде раскачиваний и лёгкого дрожания чувствуют некоторые люди, находящиеся дома.

4 балла — лёгкое дребезжание посуды и стёкол внутри зданий.

5 баллов — лёгкие колебания по всей поверхности внутри зданий. Подвешенные предметы качаются от сильных вибраций. Объекты с высоко расположенным центром тяжести падают. Двери и окна раскрываются и закрываются.

6 баллов — падают небольшие предметы, тонкие трещины в штукатурке.

7 баллов — большинство предметов падает с полок, многие здания умеренно повреждены, неизбежны трещины в штукатурке, часть дымовых труб обрушивается.

8 баллов — перевёрнутая мебель, большинству зданий нанесён значительный ущерб. Большие трещины в стенах. Некоторые здания могут быть полностью разрушены.

9 баллов — памятники и колонны падают. Некоторые здания обрушены полностью.

10 баллов — большинство зданий полностью разрушены.

11 баллов — практически все здания полностью разрушены.

12 баллов — практически все здания наземные и подземные сильно повреждены или разрушены.

Сейсмическая шкала в США

1 балл — колебания не ощущаются людьми.

2 балла — колебания ощущают люди в спокойной обстановке на верхних этажах зданий.

3 балла — колебания чувствуют некоторые люди, находящиеся дома, в помещениях качаются висящие предметы.

4 балла — звенят оконные стёкла, посуда, скрипят двери.

5 баллов — колебания ощущаются на улице, выплёскивается жидкость из посуды.

6 баллов — трескается штукатурка и кирпичная кладка, сдвигается и переворачивается мебель, лопаются оконные стёкла.

7 баллов — трудно стоять на ногах, осыпается штукатурка, падают кирпичи, керамическая плитка, на поверхности водоёмов появляются волны.

8 баллов — падает штукатурка, рушатся некоторые кирпичные стены, дымовые трубы, башни, памятники, обламываются ветки деревьев, в грунте образовываются трещины.

9 баллов — лопаются каркасы строений и подземные трубы, образуются серьёзные трещины в грунте и песчаные воронки.

10 баллов — рушится кирпичная кладка и мосты, возникают мощные оползни.

11 баллов — деформация железнодорожных путей, выходят из строя подземные трубопроводы.

12 баллов — полное разрушение зданий, нарушение линии горизонта, взлетают в воздух отдельные предметы.

Как измеряется магнитуда землетрясений?

Магнитуда — условная величина, характеризующая общую энергию колебаний, вызванных землетрясением. Она определяется по шкале, основанной на записях сейсмографов. Эта шкала известна под названием шкалы Рихтера (по имени американского сейсмолога Ч. Ф. Рихтера, предложившего её в 1935 году). С увеличением магнитуды на единицу энергия возрастает в 100 раз, т. е. при толчке с магнитудой 6 высвобождается в 100 раз больше энергии, чем при магнитуде 5, и в 10 000 больше, чем при магнитуде 4.

Шкала Рихтера содержит условные единицы (от 1 до 9,5):

Крупнейшими известными землетрясениями, согласно методу оценки Рихтера, были колумбийское землетрясение 1906 г. и ассамское землетрясение 1950 г. с магнитудой 8,6.

Регистрация и измерение интенсивности землетрясенийРазмещение сейсмически активных зон

Землетрясение – это резкие импульсные сотрясения участков земной поверхности. Эти сотрясения могут быть вызваны разными причинами, что позволяет по происхождению землетрясения разделять на следующие главные группы:

• тектонические, обусловленные высвобождением энергии, возникающей вследствие деформаций толщ горных пород;
• вулканические, связанные с движением магмы, взрывом и обрушением вулканических аппаратов;
• денудационные, связанные с поверхностными процессами (крупными обвалами, обрушением сводов карстовых полостей);
• техногенные, связанные с деятельностью человека (добыча нефти и газа, ядерные взрывы и пр.).

Наиболее частыми и мощными являются землетрясения тектонического происхождения. Напряжения, вызванные тектоническими силами, накапливаются в течение некоторого времени. Затем, когда превышается предел прочности, происходит разрыв горных пород, сопровождающийся выделением энергии и деформацией в виде упругих колебаний (сейсмических волн). Область внутри Земли, где происходит образование разломов и возникновение сейсмических волн, называют очагом землетрясения; очаг является областью зарождения землетрясения. Как правило, главному сейсмическому удару предшествуют предварительные более слабые точки – форшоки (англ. «fore» — впереди + «shock» — удар, толчок), связанные с началом образовании разломов. Затем происходит главный сейсмический удар и следующие за ним афтершоки. Афтершоки – это подземные толчки, следующие за главным толчком из одной с ним очаговой области. Число афтершоков и продолжительность их возникновения возрастает с ростом энергии землетрясения, уменьшением глубины его очага и может достигать нескольких тысяч. Их образование связано с возникновением новых разломов в очаге. Таким образом, землетрясение обычно проявляется в виде группы сейсмических толчков, состоящей из форшоков, главного толчок (сильнейшего землетрясение в группе) и афтерошоков. Сила землетрясения определяется объёмом его очага: чем больше объём очага, тем сильнее землетрясение.

Условный центр очага землетрясения называют гипоцентром, или фокусом землетрясения. Его объём можно очертить по расположению гипоцентров афтершоков. Проекция гипоцентра на поверхность называется эпицентром землетрясения. Вблизи эпицентра колебания земной поверхности и связанные с ними разрушения проявляются с наибольшей силой. Территория, где землетрясение проявилось с максимальной силой, называется плейстосейстовой областью. По мере удаления от эпицентра интенсивность землетрясения и степень связанных с ним разрушений уменьшается. Условные линии, соединяющие территории с одинаковой интенсивностью землетрясения называются изосейстами. От очага землетрясения изосейсты вследствие разной плотности и типа грунтов расходятся в виде эллипсов или изогнутых линий.

По глубине гипоцентров землетрясения делятся на мелкофокусные (0-70 км от поверхности), среднефокуные (70-300 км) и глубокофокусные (300-700 км). Основанная часть землетрясений зарождается в очагах на глубине 10-30 км, т.е. относится к мелкофокусным.

Регистрация и измерение интенсивности землетрясений

Ежегодно на Земле регистрируется несколько сотен тысяч землетрясений, часть из них оказываются разрушительными, часть вообще не ощущается людьми. Интенсивность землетрясений может быть оценена с двух позиций: 1) внешнего эффекта землетрясения и 2) измерения физического параметра землетрясения – магнитуды.

Определение внешнего эффекта землетрясения основано на определении его интенсивности, представляющей собой меру величины сотрясения грунта. Она определяется степенью разрушения построек, характером изменения земной поверхности и ощущениями, которые испытывают люди во время землетрясений. Интенсивность землетрясений измеряется в баллах.

Разработано несколько шкал для определения интенсивности землетрясений. Первая из них была предложена в 1883-1884 гг. М. Росси и Ф. Форелем, интенсивность в соответствии с этой шкалой измерялась в интервале от 1 до 10 баллов. Позднее, в 1902 г. в США была разработана более совершенная 12-балльная шкала, получившая название шкалы Меркалли (по имени итальянского вулканолога). Этой шкалой, несколько видоизменённой, и в настоящее время широко пользуются сейсмологи США и ряда других стран. В нашей стране и некоторых европейских странах используется 12-балльная международная шкала интенсивности землетрясений (MSK-64), получившая название по первым буквам её авторов (Медведев –Шионхойер — Карник).

В соответствии с этой шкалой землетрясения подразделяются на слабые — от 1 до 4 баллов, сильные — от 5 до 7 баллов и сильнейшие — более 8 баллов.

Оценка интенсивности землетрясений, хотя и опирается на качественную оценку эффекта землетрясения (воздействие землетрясения на поверхность), но не позволяет проводить математически точное определение параметров землетрясения.

В 1935 г. американским сейсмологом Ч. Рихтером была предложена более объективная шкала, основанная на измерении магнитуды (эта шкала впоследствии стала широко известна как шкала Рихтера). Магнитуда (от лат. «magnitudo» – величина), согласно определению Ч. Рихтера и Б. Гуттенберга, это величина, представляющая собой десятичный логарифм максимальной амплитуды сейсмической волны (в тысячных долях миллиметра), записанной стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра землетрясения.

Хотя в этом определении не уточняется, какие из существующих волн надо принимать в расчет, стало общепринятым измерять максимальную амплитуду продольных волн (для землетрясений, очаг которых располагается вблизи поверхности, обычно измеряется амплитуда поверхностных волн). В целом, магнитуда характеризует степень смещения частиц грунта при землетрясениях: чем больше амплитуда, тем значительнее смещение частиц.

Шкала Рихтера теоретически не имеет верхнего предела. Чувствительные приборы регистрируют толчки с магнитудой 1,2, в то время как люди начинают ощущать толчки только с магнитудой 3 или 4. Наиболее сильные землетрясения, происшедшие в историческое время, достигали магнитуды 8,9 (печально знаменитое землетрясение в Лиссабоне в 1755 г.).

Между интенсивностью землетрясения в эпицентре (I0), которая выражается в баллах, и величиной магнитуды (М) существует зависимость, описываемая формулами

I0 = 1,7М-2,2 и М = 0,6I0+1,2.

Соотношение между балльностью и магнитудой зависит от расстояния между очагом и точкой регистрации на поверхности земли. Чем меньше глубина очага, тем больше интенсивность сотрясения на поверхности при одной и той же магнитуде.

Следовательно, землетрясения с одинаковой магнитудой могут вызывать разные разрушения на поверхности в зависимости от глубины очага.

Регистрация землетрясений проводится на сейсмических станциях с помощью специальных приборов – сейсмографов, записывающих даже малейшие колебания грунта. Запись колебаний называют сейсмограммой. Сейсмограммы должны регистрировать колебания грунта в двух взаимоперпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости и колебания в вертикальной плоскости, для чего в состав сейсмографов включены три записывающих устройства (сейсмометра). На основании определения разницы во времени регистрации разных типов сейсмических волн, и зная скорость их распространения, можно определить положение гипоцентра землетрясения. Точность таких определений достаточно высока, особенно с учётом того, что к сегодняшнему дню действует развитая международная сеть сейсмических станций.

Для характеристики землетрясений важное значение имеют также их энергия и ускорение при сотрясении грунта.

Энергия, выделяемая при землетрясении, может быть рассчитана исходя из значения магнитуды по формуле

log Е = 11,5 M, где Е – энергия, М – магнитуда.

Размещение сейсмически активных зон

Подавляющее большинство землетрясений приурочены к тектонически активным зонам земной коры, связанным с границами литосферных плит. Так высокосейсмичным районом является обрамление Тихого океана, где океаническая литосферная плита поддвигается под континентальные или более древние океанические плиты (процесс поддвига океанической плиты называют субдукцией). Зоны поддвига плиты и её погружения в мантию трассируется положением очагов землетрясений, фиксируемых до поверхности нижней мантии (граница 670 км, связанная с возрастанием плотности вещества) и иногда глубже. Эти зоны получили название сейсмофокальных зон Беньофа. Ещё одна область активной сейсмичности связана с Альпийско-Гималайским поясом, протягивающимся от Гибралтара до Бирмы. Этот грандиозный складчатый пояс образован в результате столкновения континентальных литосферных плит. В пределах этого пояса очаги землетрясений приурочены главным образом к земной коре (глубинам до 40-50 км) и не образуют выраженных сейсофокальных зон. Их образование связано с процессами скучивания и раскалывания на надвигающиеся друг на друга пластины толщ континентальной литосферы. Очаги землетрясений приурочены и к зонам раздвижения и раскалывания плит. Процесс раздвижения литосферных, сопровождающийся формированием новой океанической коры за счёт мантийных расплавов, активно протекает в зонах срединно-океанических хребтов. Растяжение континентальных литосферных плит (происходящее, например, в Восточной Африке или в районе озера Байкал).

Землетрясения и по сей день остаются самым непредсказуемым природным явлением на планете. Геологи до сих пор не нашли способа обнаруживать подземные толчки до того, как они произойдут, и сильные землетрясения нередко приводят к разрушительным последствиям. Вкратце разбираемся, как возникают землетрясения, какими они бывают и как их измеряют.

Причины землетрясений

Оболочка Земли состоит из четырех массивных слоев: внутреннее ядро, внешнее ядро, мантия и кора. Последняя лежит прямо поверх мантии и представляет собой аналог тонкой пленки, покрывающей поверхность нашей планеты. Однако эта пленка состоит из множества самостоятельных фрагментов, похожих на кусочки мозаики. Более того, эти кусочки медленно двигаются, проскальзывают мимо друг друга и периодически сталкиваются: мы называем их тектоническими плитами, а края плит — границами.

Продолжение истории после рекламы

Границы плит состоят из множества разломов, и большинство землетрясений в мире происходят именно в них. Из-за того, края довольно грубые, во время движения плиты цепляются друг за друга, и в точках трения накапливается потенциальная энергия. Когда плиты наконец расцепляются, эта энергия высвобождается в виде сейсмических волн — и в результате возникает землетрясение.

Какие бывают землетрясения

• Тектонические — возникают из-за тектонических процессов в недрах земной коры.
• Вулканические — возникают из-за извержения вулканов.
• Обвальные — возникают в результате обрушения заброшенных горных рудников.
• Техногенные — возникают из-за вмешательства человека; например, мощного взрыва.
• Искусственные — возникают из-за мощного взрыва.
• Моретрясения — так называют тектонические или вулканические землетрясения, происходящие под водой или близ берега.

Как измеряют мощность землетрясений

Данные о землетрясениях фиксируются при помощи сейсмографов: специальных инструментов, состоящих из прочного основания, стоящего на земле, и тяжелого груза. Когда землетрясение набирает обороты, основание сейсмографа начинает трястись, тогда как груз остается неподвижным, т.к. пружина, к которой он прикреплен, поглощает все колебания. Таким образом, геологи записывают разницу в позиции между базой инструмента и грузом.

При помощи сейсмографа магнитуда землетрясений фиксируется по т.н. шкале Рихтера: люди часто путают магнитуду и интенсивность, но вторая выясняется гораздо позже — когда подземные толчки влияют на здания, людей или природные объекты. Шкала Рихтера оценивает магнитуды в единицах от 1 до 9,5, причем показатель редко выбирается во вторую половину диапазона. Сильнейшее землетрясение в истории человечества было зафиксировано в Чили в 1960 году: возникшие из-за него цунами привели к огромным разрушениям, в том числе и в других прибрежных странах.

Где чаще всего происходят землетрясения

Технически, землетрясение может произойти где угодно и когда угодно, но, как показывает история, чаще всего эти катаклизмы происходят в трех крупных географических зонах. Первая — Тихоокеанское вулканическое кольцо, которое иногда также называют «огненным кольцом». Он расположен вдоль границ множества океанских тектонических плит, где землетрясений часто случаются из-за провалов породы. Второй регион — Средиземноморский складчатый пояс, затрагивающий северо-запад Африки и Евразию. Третий — Срединно-Атлантический хребет, разделяющий северную Америку и Евразию.

На территории РФ же большинство землетрясений фиксируется на Камчатке и Курильских островах из-за их близости к «огненному кольцу». Так, в 1952 году цунами, вызванное землетрясением в Тихом океане, разрушило прибрежный камчатский город Северо-Курильск: эта трагедия унесла жизни почти 2 500 человек.

Меры безопасности при землетрясении

Американский филиал фонда «Красный Крест» опубликовал следующие рекомендации по безопасности во время землетрясения.

• Не пытайтесь выйти из дома, пока толчки не прекратятся. Если вы все же должны покинуть помещение, не используйте лифты — спускайтесь по лестнице.
• Если землетрясение застало вас в постели, свернитесь калачиком, держитесь за что-нибудь покрепче и защитите голову руками.
• Если землетрясение застало вас не в постели, найдите ближайший крепкий предмет мебели и спрячьтесь под ним, защитив голову руками. Не стойте в дверном проеме — они не более надежны, чем любой другой элемент помещения.
• Не пугайтесь пожарных тревог и систем пожаротушения: они часто срабатывают во время землетрясений, даже если в здании нет пожара.
• Если землетрясение застало вас вне помещения, отойдите как можно дальше от зданий, линий электропередач, деревьев и фонарей. Найдите безопасное место и оставайтесь на земле, пока толчки не прекратятся.
• Если землетрясение застало вас в транспортном средстве, немедленно остановитесь на обочине. Избегайте мостов, дорожных эстакад и линий электропередач. Пристегнитесь и не выходите из машины, пока толчки не прекратятся. Если вы находитесь в горной местности или неподалеку от ущелий, остерегайтесь падающих камней и схода селей.

Эпицентры землетрясений (1963—1998)

Колебания от землетрясений передаются в виде сейсмических волн. Землетрясения и связанные с ними явления изучает сейсмология, которая ведёт исследования по следующим основным направлениям:

• Изучение природы землетрясений: почему, как и где они происходят.
• Применение знаний о землетрясениях для защиты от них путём прогноза возможных в том или ином месте сейсмических ударов в целях строительства стойких к их воздействию конструкций и сооружений.

ОписаниеПравить

Землетрясения на Урале

«Ступеньки речных террас – особенно наглядный индикатор тектонических движений Урала – позволяют с большими подробностями проследить как давнюю, так и близкую историю подъёма гор. Общепризнанная средняя скорость роста Урала – примерно два миллиметра в столетие. Однако в некоторых местах Уральские горы растут на пять и больше миллиметров в год. Конечно, по сравнению с активно развивающимися высокосейсмичными горными системами – Тянь-Шанем, Памиром, Кавказом и другими – древний Урал не спешит. Зарегистрированных здесь землетрясений сравнительно немного. Но и этого вполне достаточно для неотложного, всестороннего изучения современных геологических процессов развития Урала и их влияния на деятельность человека.»

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

Вулканические землетрясения — разновидность землетрясений, при которых толчки возникают в результате высокого напряжения в недрах вулкана. Причина таких землетрясений — лава, вулканические газы. Землетрясения этого типа слабы, но продолжаются долго, многократно — недели и месяцы. Тем не менее, опасности для людей землетрясение этого вида не представляет. Кстати, землетрясение иногда является самым опасным стихийным бедствием наряду с извержением вулкана.

Причиной землетрясения является быстрое смещение участка литосферы (литосферных плит) как целого в момент релаксации (разрядки) упругой деформации напряжённых пород в очаге землетрясения.

Согласно научной классификации, по глубине возникновения землетрясения делятся на 3 группы:

• «нормальные» — 34—70 км,
• «промежуточные» — до 300 км,
• «глубокофокусные» — свыше 300 км.

К последней группе относится землетрясение, которое произошло 24 мая 2013 года в Охотском море, тогда сейсмические волны достигли многих уголков России, в том числе и Москвы. Глубина этого землетрясения достигала 600 км.

Сейсмические волны и их измерение

Скольжению пород вдоль разлома в начале препятствует трение. Вследствие этого, энергия, вызывающая движение, накапливается в форме упругих напряжений пород. Когда напряжение достигает критической точки, превышающей силу трения, происходит резкий разрыв пород с их взаимным смещением; накопленная энергия, освобождаясь, вызывает волновые колебания поверхности земли — землетрясения. Землетрясения могут возникать также при смятии пород в складки, когда величина упругого напряжения превосходит предел прочности пород, и они раскалываются, образуя разлом.

Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород, называется фокусом, очагом или гипоцентром, а точка на земной поверхности над очагом — эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.

Скорости сейсмических волн могут достигать 10 км/с.

Для обнаружения и регистрации всех типов сейсмических волн используются специальные приборы — сейсмографы. В большинстве случаев сейсмограф имеет груз с пружинным прикреплением, который при землетрясении остаётся неподвижным, тогда как остальная часть прибора (корпус, опора) приходит в движение и смещается относительно груза. Одни сейсмографы чувствительны к горизонтальным движениям, другие — к вертикальным. Волны регистрируются вибрирующим пером на движущейся бумажной ленте. Существуют и электронные сейсмографы (без бумажной ленты).

Типы сейсмических волн

Сейсмические волны делятся на 3 типа:

• Волны сжатия, или продольные сейсмические волны (первичные; P-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. 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 (вторичные; S-волны). Заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны.

Процессы, происходящие при сильных землетрясениях

Подводные землетрясения (моретрясения) являются причиной цунами — длинных волн, порождаемых мощным воздействием на всю толщу воды в океане, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений (с магнитудой более 7).

Резкое перемещение больших масс земли в очаге должно сопровождаться ударом колоссальной силы.

Измерение силы и воздействий землетрясенийПравить

Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд (например, шкала Рихтера) и различные шкалы интенсивности.

Шкала магнитуд. Шкала Рихтера

Шкала магнитуд различает землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной энергетической характеристикой землетрясения. Существует несколько магнитуд и соответственно магнитудных шкал:

• локальная магнитуда (Ml);
• магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms);
• магнитуда, определяемая по объемным волнам (Mb);
• моментная магнитуда (Mw)

Интенсивность землетрясений (не может быть оценена магнитудой) оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах.

Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясения на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения. В мире используется несколько шкал интенсивности:

• в Европейском союзе — европейская макросейсмическая шкала (EMS),
• в России — шкала Медведева — Шпонхойера — Карника (см. ниже),
• в Японии — шкала Японского метеорологического агентства (Shindo),
• в США — модифицированная шкала Меркалли (MM):

• 1 балл (незаметное) — отмечается только специальными приборами;
• 2 балла (очень слабое) — ощущается только очень чуткими домашними животными и некоторыми людьми в верхних этажах зданий;
• 3 балла (слабое) — ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика;
• 4 балла (умеренное) — землетрясение отмечается многими людьми; возможно колебание окон и дверей;
• 5 баллов (довольно сильное) — качание висячих предметов, скрип полов, дребезжание стекол, осыпание побелки;
• 6 баллов (сильное) — лёгкое повреждение зданий: тонкие трещины в штукатурке, трещины в печах и т. п.;
• 7 баллов (очень сильное) — значительное повреждение зданий; трещины в штукатурке и отламывание отдельных кусков, тонкие трещины в стенах, повреждение дымовых труб; трещины в сырых грунтах;
• 8 баллов (разрушительное) — разрушения в зданиях: большие трещины в стенах, падение карнизов, дымовых труб. Оползни и трещины шириной до нескольких сантиметров на склонах гор;
• 9 баллов (опустошительное) — обвалы в некоторых зданиях, обрушение стен, перегородок, кровли. Обвалы, осыпи и оползни в горах. Скорость продвижения трещин может достигать 2 см/с;
• 10 баллов (уничтожающее) — обвалы во многих зданиях; в остальных — серьёзные повреждения. Трещины в грунте до 1 м шириной, обвалы, оползни. За счет завалов речных долин возникают озёра;
• 11 баллов (катастрофа) — многочисленные трещины на поверхности Земли, большие обвалы в горах. Общее разрушение зданий;
• 12 баллов (сильная катастрофа) — изменение рельефа в больших размерах. Огромные обвалы и оползни. Общее разрушение зданий и сооружений.

Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)

12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и СССР. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS). MSK-64 лежит в основе СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и некоторых странах. В Казахстане в настоящее время используется СНиП РК 2.03-30-2006 «Строительство в сейсмических районах».