Сейсмические условия

Глубокофокусные землетрясения.

Большинство землетрясений происходит в литосфере, т.е. на глубине до 200 км. Здесь земная кора растрескивается подобно фарфору. Напряжения накапливаются в ней до тех пор, пока не образуется разрыв и подвижка горных пород. Однако иногда очаги землетрясения находятся на глубинах вплоть до 700 км. По современным представлениям о внутреннем строении Земли на таких глубинах вещество мантии под действием тепла и давления переходит из хрупкого состояния, при котором оно способно разрушаться, в тягучее, пластическое. Везде, где глубокие землетрясения случаются достаточно часто, они «обрисовывают» некоторую наклонную плоскость, начинающуюся вблизи земной поверхности и уходящую в недра Земли до глубины 700 км. Эти плоскости стали называть зонами Вадати – Беньоффа по имени японского сейсмолога Вадати и американского – Беньоффа, которые впервые открыли это явление. Эти зоны привязаны к местам, где сталкиваются плиты. Одна плита изгибается и поддвигается под другую, погружаясь в мантию. Зона глубоких землетрясений как раз и связана с такой опускающейся плитой. Хотя для объяснения глубоких землетрясений выдвинуто множество интересных идей, но в течение 60 лет, прошедших после открытия глубоких землетрясений, они все еще остаются загадкой. До сих пор неясен механизм возникновения очага землетрясения в таких размягченных породах.

Параметры землетрясений.

Очаги землетрясений располагаются на глубинах до 700 км, но большая часть (3/4) сейсмической энергии выделяется в очагах, находящихся на глубине до 70 км. Размер очага катастрофических землетрясений может достигать 100 × 1000 км. Его положение и место начала перемещения масс (гипоцентр) определяют путем регистрации сейсмических волн, возникающих при землетрясениях (у слабых землетрясений очаг и гипоцентр совпадают). Проекция гипоцентра на земную поверхность именуется эпицентром. Вокруг него располагается область наибольших разрушений (эпицентральная, или плейстосейстовая, область)

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.

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;

41/2 самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;

6 умеренные разрушения;

81/2 самые сильные из известных землетрясений.

Лава

– раскаленная жидкая или очень вязкая, преимущественно силикатная масса, изливающаяся на поверхность Земли при извержениях вулканов, а затем затвердевающая. Лава может изливаться из основного вершинного кратера, бокового кратера на склоне вулкана или из трещин, связанных с вулканическим очагом – резервуар магмы, находящийся в земной коре или верхней мантии Земли и питающий вулкан. Лава стекает вниз по склону в виде лавового потока. При застывании лавы образуются эффузивные горные породы.

Состав лавы.

Твердые породы, образующиеся при остывании лавы, содержат в основном диоксид кремния, оксиды алюминия, железа, магния, кальция, натрия, калия, титана и воду. Обычно в лавах содержание каждого из этих компонентов превышает один процент, а другие элементы присутствуют в меньшем количестве. Мощность лавовых потоков, как правило, составляет от 3 до 15 м. Более жидкие лавы образуют более тонкие потоки. Когда на поверхности базальтового потока начинается затвердевание, внутренняя часть потока может оставаться в жидком состоянии, продолжая течь и оставляя за собой вытянутую полость, или лавовый тоннель. Поверхность лавового потока бывает ровной и волнистой. Горячая лава, обладающая высокой текучестью, может продвигаться со скоростью более 35 км/ч, однако чаще ее скорость не превышает нескольких метров в час. В медленно движущемся потоке куски застывшей верхней корки могут отваливаться и перекрываться лавой; в результате в придонной части формируется зона, обогащенная обломками. При застывании лавы иногда образуются столбчатые отдельности (многогранные вертикальные колонны диаметром от нескольких сантиметров до 3 м) или трещиноватость, перпендикулярная охлаждающейся поверхности. При излиянии лавы в кратер или кальдеру формируется лавовое озеро, которое со временем охлаждается.

Что делать если вы оказались в завале после землетрясения (что делать если вас завалило)

• Если завалило обломками, то не стоит паниковать. Человек под завалом может держаться несколько суток без воды и пищи. Современные спасатели работают быстро, используют технику и обученных собак.
• Дышите глубоко, не поддавайтесь панике и не падайте духом. Спокойно оцените обстановку.
• Сосредоточьтесь на самом важном. В момент обрушения важно выбрать такое место и положение, чтобы не придавило какую-либо часть тела, особенно конечности, так как это приведет к потере кровообращения.
• Окажите себе первую помощь, если она необходима: остановите кровотечение, наложите повязку.
• Окажите помощь тем, кто рядом с вами, помогите им успокоиться.
• Попытайтесь приспособиться к обстановке и осмотреться, поискать возможный выход. Постарайтесь определить, где вы находитесь, нет ли рядом других людей: прислушайтесь, подайте голос.
• Постарайтесь установить связь с людьми, находящимися вне завала (голосом, стуком).
• Поищите в карманах или поблизости предметы, которые могли бы помочь подать световые или звуковые сигналы (например, фонарик, зеркальце, а также металлические предметы, которыми можно постучать по трубе или стене и тем самым привлечь к себе внимание, например мобильный телефон, если он у вас есть). Если единственным путем выхода является узкий лаз, постарайтесь протиснуться через него. Для этого необходимо расслабить мышцы тела и двигаться, прижав локти к телу.
• Помните: помощь придет, главное — дождаться ее. Экономьте силы. Человек может сохранять жизнеспособность (без воды и пищи) более полумесяца.

Длительность землетрясений.

Продолжительность землетрясений различна, часто число подземных толчков образует рой землетрясений, включающих предшествующие (форшоки) и последующие (афтершоки) толчки. Распределение наиболее сильного толчка (главного землетрясения) внутри роя носит случайный характер. Магнитуда сильнейшего афтершока меньше на 1,2 чем у основного толчка, эти афтершоки сопровождаются своими вторичными сериями последующих толчков.

Ранние объяснения причин землетрясения.

В
поисках причин землетрясений Аристотель
обратился к недрам Земли. Он полагал,
что атмосферные вихри внедряются в
землю, в которой много пустот и сквозных
щелей. Вихри, думал он, усиливаются огнем
и ищут себе выхода, вызывая ,таким образом
землетрясения, а иногда извержения
вулканов. Эти представления просуществовали
много веков, даже не смотря на то, что
он не привел никаких аргументов в пользу
своих гипотез, а просто дал волю своей
бурной фантазии. Аристотель также «несет
ответственность» за бытующее и поныне
представление об особой «сейсмической
погоде». Он говорил, что когда воздух
затягивается в землю перед землетрясением,
оставшийся над землей воздух становится
спокойнее и разреженней, затрудняя
дыхание. Четырьмя веками позже Плиний
писал: «Сотрясенья земли случаются,
лишь когда море спокойно и небо столь
недвижно, что птицы не могут парить,
потому что нет поддерживающего их
дыхания». Поскольку такие условия бывают
при жаркой влажной погоде, такую погоду
стали называть «сейсмоопасной погодой»,
полагая, что она сигнализирует о
приближении землетрясений.

Землетрясения
часто рассматривали как наказание,
ниспосланное рассерженными богами. В
греческой мифологии землетрясения
вызывает разъяренный Посейдон, владыка
морей. Нептун, его аналог в римских
мифах, мог не только вселять страх в
людей, вызывая землетрясение, но и
насылать на землю потопы, а на берега
огромные волны. В Европе ХVIII в. духовенство
пыталось привить людям моралистический
взгляд на землетрясения. Знаменитое
Лиссабонское землетрясение 1755г. произошло
в День Всех Святых, в момент, когда люди
были в церкви. Огромное число жертв было
вызвано серией из некоторых толчков и
гигантским цунами, обрушившимся на
набережную. Положение усугубили пожары,
разбушевавшиеся по всему городу. Те,
кто верил в божью кару за грехи, видели
в этом возмездие.

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.

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.

Признаки землетрясения

Признаками землетрясения могут быть не только показания сейсмических приборов, но и специфические изменения в окружающей обстановке. Основными предвестниками землетрясений являются:

• беспокойное поведение домашних и диких животных (многие животные способны чувствовать приближение катастрофы, они стараются покинуть эпицентр и прилегающую к нему территорию, направляются в безопасное место)
• возникновение в небе особых облаков, похожих на длинные полосы
• изменение уровня воды в водных источниках
• проблемы в работе мобильных и электротехнических приборов

Но не стоит надеяться только на них или что вы сможете вовремя их заметить.

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.

Вулканические землетрясения

происходят вследствие резких перемещений магматического расплава в недрах Земли или в результате возникновения разрывов под влиянием этих перемещений.

Интенсивность землетрясений.

Интенсивность проявления землетрясений на поверхности измеряется в баллах и зависит от глубины очага и магнитуды землетрясения, служащей мерой его энергии.

Интенсивность землетрясений оценивается в сейсмических баллах. (таблица)

Сейсмические волны проходят внутри земного шара в тех местах, которые недоступны наблюдению. Все, что они встречают на пути, так или иначе их изменяет. Поэтому анализ сейсмических волн помогает выяснить внутреннее строение Земли.

При помощи сейсмографа можно оценить энергию землетрясения. Cсравнительно слабые землетрясения высвобождают энергию порядка 10 000 кг/м, т.е. достаточную, чтобы поднять груз весом 10 тонн на высоту 1 м. Этот энергетический уровень принимается за ноль, землетрясению имеющему в 100 раз больше энергии соответствует 1, еще в 100 раз более сильному соответствуют 2 единицы шкалы. Такая шкала называется шкалой Рихтера в честь известного американского сейсмолога из Калифорнии Ч. Рихтера. Число в такой шкале называется магнитудой и обозначается М. В самой шкале верхний предел не предусмотрен, по этой причине шкалу Рихтера называют открытой. В действительности сама Земля создает практический верхний предел. Сильнейшие из зарегистрированных землетрясений имели магнитуду 8,9. Таких землетрясений с начала инструментальных наблюдений зарегистрировано два, оба под океаном. Одно произошло в 1933 у берегов Японии, другое – в 1906 у берегов Эквадора. Таким образом, магнитуда землетрясения характеризует количество энергии, выделяемой очагом во все стороны. Эта величина не зависит ни от глубины очага, ни от расстояния до пункта наблюдения. Сила проявления землетрясения зависит не только от магнитуды, но и от глубины очага (чем ближе очаг к поверхности, тем больше сила его проявления), от качества грунтов (чем более рыхлый и неустойчивый грунт, тем больше сила проявления). Имеет значение, конечно, и качество наземных построек. Сила проявления землетрясения на земной поверхности определяется по шкале Меркалли в баллах. Баллы отмечаются цифрами от I до XII (цифры римские, чтобы не было путаницы с магнитудой).

Действующие вулканы земли.

К действующим относятся вулканы, извергавшиеся в историческое время или проявлявшие другие признаки активности (выброс газов и пара). Всего известно примерно 2500 извержений 500 таких вулканов.

Многие вулканические островные дуги, по-видимому, связаны с системой глубинных разломов. Центры землетрясений располагаются примерно на глубине до 700 км от уровня земной поверхности, т.е. вулканический материал поступает из верхней мантии. На островных дугах он часто имеет андезитовый состав, андезиты по своему составу сходны с континентальной земной корой, в этих районах кора наращивается за счет поступления мантийного вещества. Вулканы, действующие вдоль океанических хребтов (например, Гавайского), извергают материал преимущественно базальтового состава. Эти вулканы, сопряжены с мелкофокусными землетрясениями, глубина которых не превышает 70 км. Поскольку базальтовые лавы встречаются как на материках, так и вдоль океанических хребтов, предполагают, что непосредственно под земной корой существует слой, из которого поступают базальтовые лавы.

Сейсмографы.

Для обнаружения и регистрации всех типов сейсмических волн используются специальные приборы – сейсмографы. В наше время это сложные электронные устройства. У современных сейсмографов были свои предшественники. Первый сейсмограф появился в 132 в Китае. Настоящие сейсмографы появились в 1890-е. В современном сейсмографе используется свойство инерции (свойство сохранять первоначальное состояние покоя или равномерного движения). Впервые инструментальные наблюдения появились в Китае, где в 132 Чан Хен изобрел сейсмоскоп, представлявший собой искусно сделанный сосуд. На внешней стороне сосуда с размещенным внутри маятником по кругу были выгравированы головы драконов, держащих в пасти шарики. При качании маятника от землетрясения один или несколько шариков выпадали в открытые рты лягушек, размещенных у основания сосудов таким образом, чтобы лягушки могли их проглотить (рис. 9_2). Современный сейсмограф представляет собой комплект приборов, регистрирующих колебания грунта при землетрясении и преобразующих их в электрический сигнал, записываемый на сейсмограммах в аналоговой и цифровой форме. Однако, по-прежнему, основным чувствительным элементом служит маятник с грузом.

Современные объяснения причин землетрясения

Ценою
усилий нескольких поколений исследователей
специалисты теперь неплохо представляют,
что происходит при землетрясении и как
оно проявляется на поверхности Земли.
Но ведь поверхностные явления–это
результат того, что происходит в недрах
. И основное внимание специалистов
теперь сосредоточено на познании
глубинных процессов в недрах Земли,
процессов, приводящих к землетрясению,
его сопровождающих и за ним следующих.

Основных
причин землетрясений две.

Первая
– это вызывающие несильные землетрясения
процессы поверхностного характера.
Смысл этих процессов таков: дрейфующие
плиты действуют аналогично ножницам,
круша друг у друга края. Эти плиты
дрейфуют вдоль величайших разломов,
например, таких, как разлом Сан-Андреас,
находящийся в Калифорнии, или Альпийский
разлом, находящийся в Новой Зеландии.

Второй
причиной являются процессы более
глубокие, которые проходят в зонах,
расположенных вдоль края смещающихся
плит. Ребра этих плит погружаются в
мантию земли и повторно поглощаются,
всасываются на глубине примерно 500
километров. Из-за этого происходят
землетрясения большей силы.

Земная
кора в верхней своей части состоит из
громадных блоков (которых всего около
десяти) , называемых тектоническими
плитами. Под влиянием конвекционных
движений, которые исходят из
высокотемпературной земной мантии, они
перемещаются. В месте разлома, по причине
сопротивления пород, скапливается
напряжение.

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.).

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.

Изучение землетрясений.

Изучением землетрясений занимается сейсмология. Сейсмические волны, возникающие при землетрясениях, используются также для изучения внутреннего строения Земли, достижения в этой области послужили основой для развития методов сейсмической разведки. Наблюдения за землетрясениями ведутся с древнейших времен. Детальные исторические описания, надежно свидетельствующие о землетрясениях с сер. 1 тыс. до н.э., даны японцами. Большое внимание сейсмичности уделяли и античные ученые – Аристотель и др. Систематические инструментальные наблюдения, начатые во 2-ой пол. 19 в., привели к выделению сейсмологии в самостоятельную науку (Б.Б.Голицын, Э.Вихерт, Б.Гутенберг, А.Мохоровичич, Ф.Омори и др.).

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.

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.

Состав вулканических пород.

Существует множество типов вулканических пород, различающихся по химическому составу. Чаще всего встречаются четыре типа, принадлежность к которым устанавливается по содержанию в породе диоксида кремния: базальт – 48–53%, андезит – 54–62%, дацит – 63–70%, риолит – 70–76%. Породы, в которых количество диоксида кремния меньше, в большом количестве содержат магний и железо. При остывании лавы значительная часть расплава образует вулканическое стекло, в массе которого встречаются отдельные микроскопические кристаллы. Исключение составляют т.н. фенокристаллы. Цвет вулканического стекла зависит от количества присутствующего в нем железа: чем больше железа, тем оно темнее.

Землетрясение

– подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний. См. также ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ.

Что делать после землетрясения

• Если вы в здании то убедитесь, что у вас есть путь наружу.
• Убедитесь, что вы не ранены. При адреналине, которое вызовет у вас землетрясение, легко не заметить царапин и других травм. Осмотрите вокруг и убедитесь, что в мусоре или мебели нет людей, которые могут нуждаться в вашей помощи.
• Помните что толчки землетрясения могут быть повториться (это называется афтершок)! Они не такие сильные, как первоначальные, но могут истощить ослабленные здания и сооружения.
• Если вы живете недалеко от побережья и есть риск цунами — уходите на возвышенность.
• Если сможете, то постарайтесь помочь как можно больше и где сможете. Особенно потушить пожар. Спасатели прибывают не сразу и не везде, а за это время можно кого-либо спасти. Однако не подвергайте себя опасности.

Если ваш дом еще стоит, то убедитесь что вход свободен. Если нет (например, лежат деревья) — попробуйте расчистить. Иначе в случае чего выход будет заблокирован.

После того, как вы попали в свой дом

• проверьте на утечки газа: если вы чувствуете, что есть запах газа, то ничего не зажигайте и уходите как можно скорее. Позвоните в газовую службу и будьте терпеливы
• убедитесь, что электропроводка не повреждена: если вы видите свисающие провода, то, по возможности, отключите электричество и не приближайтесь к ним.
• проверьте водопровод и канализацию
• по возможности оаденьте правильную одежду: длинные брюки, рубашки с длинными рукавами, рабочие перчатки и т.п.

Теперь можете начинать наводить у себя порядок. Не забывайте осторожно открывать каждый шкаф: обычно находящиеся внутри него предметы теперь лежат на дверях.

Подготовка к землетрясению

Если заранее подготовиться к землетрясению (особенно в случае если вы живёте в сейсмоопасной зоне или если по радио или телевидению передано сообщение о возможном скором землетрясении) то шансов выжить становится немного больше.

Первое, что нужно сделать — это составить план действий. Обсудите этот план со своей семьей и убедитесь, что все понимают указанное там. Поговорите с ними об тревожном рюкзаке и  составьте план связи на случай, если вы не будете вместе во время землетрясения. Проведите тренировки с семьей. Договоритесь о месте встречи после землетрясения.

Большинство травм, вызванных землетрясениями, происходит вещами, которые падают со стен во время землетрясения. Поэтому рекомендуется сделать следующее:

• полки и картины должны быть хорошо прикреплены к стене
• убедитесь, что у вас нет большого книжного шкафа над головой, когда вы спите
• размещайте тяжелые предметы на нижних полках, т.к. во время землетрясения они могут упасть и ранить вас или кого-либо из членов вашей семьи
• стеклянные предметы, которые могут упасть и разбиться (напольные светильники, зеркала и т.п.) должны быть как можно ближе к полу
• убедитесь, что все ваши дорогие электронные устройства хранятся в безопасном месте, вдали от падающих предметов
• убедитесь, что ваше газовое оборудование и электрические провода надежно закреплены

Это всего лишь некоторые меры, но они могут спасти вашу жизнь. Многим людям не удается покинуть дом после землетрясения, потому что они оказались в ловушке под тяжелой мебелью или тяжелый предмет попал им в голову.

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.

Возникновение очага землетрясения.

Напряжение внутри земной коры растет до тех пор, пока не превысит прочности самих пород. Пласты горных пород разрушаются и резко смещаются, такое резкое смещение пород называется подвижкой. Вертикальные подвижки приводят к резкому опусканию или поднятию пород. Обычно смещение составляет лишь несколько сантиметров, но энергия, выделяемая при перемещении миллиардов тонн породы даже на малое расстояние, огромна. Накопленное напряжение в месте подвижки снимается.

Землетрясения часто описывают как мгновенные события, что вполне справедливо в масштабе Земли, подвижка продолжается в течение некоторого интервала времени. Точка, в которой начинается подвижка, называется очагом, фокусом или гипоцентром землетрясения. Точка на земной поверхности, расположенная непосредственно над очагом, называется эпицентром. Здесь сила подземных толчков достигает наибольшей величины. Фокус землетрясения может находиться на разной глубине, поэтому землетрясения разделяются на глубокофокусные (очаг землетрясения на глубине 300–700 км), промежуточные (глубина очага 55–300 км) и мелкофокусные (очаг от поверхности менее 55–60 км.

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.

При землетрясении в очаге частицы горных пород перемещаются и передают колебания в виде акустической волны. Акустические волны, которые возникают при землетрясении, называются сейсмическими. Сейсмические волны возбуждаются землетрясением или крупным взрывом. Различают несколько типов сейсмических волн: волны сжатия, волны сдвига и поверхностные волны.

Волны сжатия, Р-волны, или продольные волны, заставляют частицы пород колебаться подобно спиральной пружине. Р-волны вызывают колебания частиц вдоль направления распространения волны путем чередования участков сжатия и разрежения в породах. P-волны могут проникать в любое место земного шара.

Волны сдвига, S-волны, или поперечные сейсмические волны заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны подобно вибрирующей гитарной струне. S-волны распространяются только в материале, обладающем упругостью, и поэтому не в состоянии проходить через жидкое ядро Земли. Благодаря этому явлению в 1906 английский сейсмолог Олдгем, наблюдая за распространением S-волн, сделал вывод о существовании земного ядра. Скорость волн зависит от типа породы, в которой они распространяются, скорость Р-волн примерно в 2 раза больше скорости S-волн. Именно продольные волны первыми регистрируются сейсмографами, поэтому сейсмологи называют их первичными (Primary) P-волнами, а поперечные – вторичными (Secondary) – S-волнами. Третий тип сейсмических волн – поверхностные или длинные (Long) – L-волны. Они распространяются по земной поверхности подобно морским волнам. Поверхностные волны движутся примерно в 2 раза медленнее, чем S-волны, но отличаются наибольшей амплитудой. Поверхностные волны и вызывают самые сильные разрушения, сотрясая земную поверхность.

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.

Одной из нерешенных проблем проявления вулканической активности является определение источника тепла, необходимого для локального плавления базальтового слоя или мантии. Такое плавление должно быть узколокализованным, поскольку прохождение сейсмических волн показывает, что кора и верхняя мантия обычно находятся в твердом состоянии. Более того, тепловой энергии должно быть достаточно для плавления огромных объемов твердого материала. Например, в США в бассейне р.Колумбия (штаты Вашингтон и Орегон) объем базальтов более 820 тыс. км3, такие же крупные толщи базальтов встречаются в Аргентине (Патагония), Индии (плато Декан) и ЮАР (возвышенность Большое Кару). Сейчас есть три гипотезы. Одни геологи считают, что плавление обусловлено локальными высокими концентрациями радиоактивных элементов, но такие концентрации в природе кажутся маловероятными, другие предполагают, что тектонические нарушения в форме сдвигов и разломов сопровождаются выделением тепловой энергии. Есть еще одна точка зрения, согласно которой верхняя мантия в условиях высоких давлений находится в твердом состоянии, а когда вследствие трещинообразования давление падает, она плавится и по трещинам происходит излияние жидкой лавы.

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 РR1 и SR1), а иногда отраженные дважды РРР и SSS (или РR2 и SR2). 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.

Что делать при землетрясении

При землетрясении должны быть следующие действия:

• Человек, находящийся в здании, должен немедленно выйти наружу.Но если уже начались сильные толчки, то покидать помещение нежелательно из-за высокой угрозы обрушения. В этой ситуации нужно встать в наиболее безопасном месте: в проеме двери, в углу несущей стены. Можно забраться под прочный стол (обычный может не выдержать). Держитесь подальше от больших окон, дверей с стеклом, висящих предметов (полок, зеркал и т.п.), тяжелых предметов. Не подходите к наружным стенам (т.к. они чаще всего рушатся)Если есть возможность — отключите электричество и газ. Откройте входную дверь, которая в дальнейшем может оказаться перекошенной и заклиненнойПосле завершения колебаний из здания нужно немедленно уходить.Помните, что все многоэтажные здания строятся по проектам, учитывающим степень сейсмичности данной территории. И если это такое здание построено качественно, что можно не бояться, что оно рухнет даже тогда, когда погаснет свет, послышится шум от бьющейся посуды, потрескивающих стен и падения предметов. При этом могут даже разрушиться перегородки, упасть вниз отдельные навесные элементы и архитектурные детали. В результате колебания конструкций, разрушения могут начаться и с падения отдельных элементов перекрытия или частей капитальных стен. Вот тогда попытка покинуть здание будет менее рискованной, чем дальнейшее пребыванием в нем. В этом случае покинуть такое здание просто необходимо.
• Пользоваться лифтом категорически запрещается.
• Нельзя приближаться к линиям электропередач, промышленным предприятиям, хранилищам химических и радиоактивных материалов.
• Сельским жителям полезно позаботиться о домашних животных. Освободите их, они сами пойдут за вами.
• Не прислоняйтесь к деревьям и не хватайтесь за них, т.к. при толчках они могут двигаться наподобие стальной пружины.
• При нахождении в городе в автомобиле, нужно покинуть машину, также не приближаясь к зданиям, путепроводам, мостам, линиям электропередач. Но если вокруг открытая местность, то нужно остаться в автомобиле, прервать поездку до завершения толчков.
• При нахождении на мосту или эстакаде немедленно бегите к ближайшему краю и удалитесь от моста или эстакады.

Вулканы.

Вулкан (от лат. vulcanus – огонь, пламя), геологическое образование, возникающее над каналами и трещинами в земной коре, по которым на земную поверхность извергаются лава, пепел, горячие газы, пары воды и обломки горных пород. Различают действующие, уснувшие и потухшие вулканы, а по форме – центральные, извергающиеся из центрального выводного отверстия, и трещинные, имеющие вид зияющих трещин или ряда небольших конусов. Основные части вулкана: магматический очаг (в земной коре или верхней мантии), жерло – выводной канал, по которому магма поднимается к поверхности; конус – возвышенность на поверхности Земли из продуктов выброса вулкана, кратер – углубление на поверхности конуса вулкана. Лавовый купол имеет округлую в плане форму и крутые склоны, прорезанные глубокими бороздами. В жерле вулкана может образоваться пробка застывшей лавы, которая препятствует выделению газов, что впоследствии приводит к взрыву и разрушению купола. Крутосклонный пирокластический конус сложен чередующимися прослоями пепла и шлаков. Щитовой вулкан с большим кратером (кальдерой), и тонким покровом застывшей лавы на поверхности. Излияния лавы могут происходить из кратера на вершине или через трещины на склонах. Внутри кальдеры, а также на склонах щитового вулкана встречаются воронки обрушения. Конус стратовулкана состоит из чередующихся слоев лавы, пепла, шлаков и более крупных обломков. Современные вулканы расположены вдоль крупных разломов и тектонических подвижных областей (главным образом на островах и берегах Тихого и Атлантического океанов). Активные действующие вулканы: Ключевская Сопка и Авачинская Сопка (Камчатка, Российская Федерация), Везувий (Италия), Исалько (Сальвадор), Мауна-Лоа (Гавайские о-ва) и др.

Виды землетрясений

Обычно хватает знать виды землетрясений, которые различаются по причинам их вызвавших (об это написано ниже). Но есть и другие виды: по сейсмическим волнам (P-волны, S-волны, L-волны), по глубине очага землетрясения (нормальные, промежуточные, глубокие).

В эту категорию входит наибольшая часть фиксируемых подземных процессов. Тектонические землетрясения возникают, когда из-за движения тектонических плит резко смещаются горные породы. Речь идет либо о столкновении толстых материковых плит, либо о подныривании тонкой океанической плиты под толстую материковую.

Движение литосферных плит незначительное, обычно не превышает пары сантиметров, но оно провоцирует сдвигание находящихся над фокусом горных пород, в результате чего выделяется много энергии. Перемещение пород приводит к появлению трещин в земле. Блоки земли, примыкающие к этим трещинам, разваливаются, деформируются, а расположенные на их поверхности объекты разрушаются.

Из-за активной человеческой деятельности возникают техногенные землетрясения, и число их с каждым годом увеличивается вслед за усилением разрушающего воздействия человека на планету. Сейсмологи отмечают, что увеличивается число толчков на территориях, окружающих крупные водохранилища, зоны добычи природных ископаемых, действующие и выработанные шахты и карьеры и другие инженерные конструкции.

Частое возникновение подземных процессов в области расположения водохранилищ связано с тем, что значительная масса воды давит на земную кору, размывает породы.

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.

Обвальные землетрясения

Причинами землетрясения могут стать крупные обвалы склонов и оползни. Такие землетрясения не интенсивные, но опасность заключается в сходе огромных грунтовых пластов.

Подводные землетрясения

При столкновении тектонических плит, образующих океаническое ложе, возникают подводные землетрясения. При неглубоком расположении фокуса, и при магнитуде выше 7 баллов сейсмический процесс крайне опасен, поскольку является провокатором цунами. При сдвигании океанической коры одни части дна поднимаются, другие – опускаются, в итоге водная масса, пытающаяся вернуться в изначальное положение, начинает вертикально двигаться. Так рождаются гигантские, направленные в сторону побережья волны – цунами.

Землетрясения, отягощенные цунами, часто имеют катастрофические последствия.

Искусственные землетрясения

Речь идет о сейсмических процессах, спровоцированных инженерной и военной деятельностью человека. Искусственные землетрясения бывают следствием запуска ракет, бурения скважин, разработки нефтеносных и газоносных подземных пластов.

Последствия землетрясений делят на 2 категории: влияющие на природу, влияющие на деятельность человека.

К последствиям влияющие на природу землетрясений относят:

• встряску грунтовых пластов
• образование трещин и углублений в земной коре
• оползневые и селевые процессы
• цунами
• разжижение почвенных пластов
• проседание земли

К последствиям влияющим на деятельность человека относят:

• разрушение построек, путей сообщения, инфраструктурных сооружений
• наводнения из-за обрушения дамб, повреждения водопроводных линий
• пожары из-за разрушения нефтяных хранилищ, повреждения газопроводов
• повреждение транспортных средств, линий электропередачи, тепло- и водоснабжения, канализационной сети
• радиационное поражение окружающей среды при разрушении реакторов АЭС

Что делать после землетрясения, если рядом с вами в завале люди

• Осмотритесь. Постарайтесь найти людей, не впавших в состояние депрессии, объединяйтесь с ними и немедленно приступайте к проведению поисково-спасательных работ.
• Установите связь с потерпевшими. При получении от людей, находящихся в завале, ответных звуковых сигналов надо стремиться установить с пострадавшими двухстороннюю связь путем периодического перестукивания, а если это возможно, то и обеспечить подачу им свежего воздуха, воды, медикаментов.
• Для извлечения человека из-под завала либо разбирают завал сверху или сбоку, либо пробивают проем из соседнего помещения, либо же проделывают лаз-проход в завале.В зависимости от обстановки используйте тот способ, который является менее трудоемким, обеспечивает быстрое спасение пострадавшего, его и вашу безопасность.В ряде случаев вместо разборки завала целесообразно пробить проем в стене или проделать лаз-проход.Правильно организуйте работы по оборудованию лаза-прохода! Выберите место для проделывания лаза-прохода (не выбирайте участки с нагромождением глыб, они могут опрокинуться или осесть и тем самым затруднят работу). Особое внимание уделяйте укреплению элементов лаза-прохода крепежными стойками, перекладинами, распорками. Помните, возможны повторные подземные толчки, которые могут привести к разрушению лаза-прохода.
• По мере приближения к пострадавшему с пути убирают все, что может помешать извлечению человека и нанести ему дополнительные травмы. Вначале удаляют крупные обломки, затем мелкие.
• У самого потерпевшего в первую очередь освободите голову и верхнюю часть туловища, затем конечности, не забывая накладывать на них жгуты выше мест, подвергшихся длительному сдавливанию.
• Горящие и тлеющие предметы должны быть извлечены из завала и потушены во избежание ожогов, отравления угарным газом.
• Окажите первую медицинскую помощь пострадавшим.
• Обязательно дождитесь прихода профессиональных спасателей, поделитесь с ними своими наблюдениями, ответьте на интересующие их вопросы.

ПОМНИТЕ! От ваших умелых действий во многом зависит жизнь людей, оказавшихся в беде.

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.