Словарь терминов

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 29 октября 2019 года; проверки требуют 16 правок.

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:

По теме «Землетрясения и вулканы»

Астеносфера. Слой внутри мантии Земли. Предположительно состоит из частично расплавленной породы.

«Ах-ах». Тип лавового потока, дающего после затвердевания неровную, растрескавшуюся поверхность.

Базальт. Темная вулканическая порода, образующаяся при остывании лавы.

Вулканический грязевой поток. Смесь вулканического пепла, обломков породы, тающего льда и снега, стекающая вниз по склону вулкана во время извержения.

Вулканический пепел. Очень мелкие частицы породы и лавы, образующиеся во время бурного извержения.

Гейзер. Фонтан горячей воды и пара, образованный подземными водами, нагретыми горячей породой.

Геотермическая энергия. Тепловая энергия недр Земли, иногда используемая для выработки электричества.

Гидротермальный канал. Отверстие в морском дне, как правило, вблизи срединного хребта, откуда в холодные воды океана изливается нагретая вода, богатая минеральными веществами.

«Горячая точка». Область земных недр, где тепловая энергия, поднимаясь из мантии, прожигает земную кору, образуя на поверхности вулканы.

Горячий источник. Выбивающаяся на поверхность суши или морского дна горячая вода, нагретая горячей породой под  землей.

Граница плиты. Край плиты, в районе которого происходит большинство землетрясений и чаще всего встречаются вулканы.

Грунтовые воды. Дождевая или морская вода, просочившаяся под землю по трещинам либо малым промежуткам между частицами породы.

Жерло вулкана. Отверстие в земной поверхности, через которое извергается магма, вулканические газы или пар.

Кора. Твердая внешняя оболочка Земли.

Кратер. Глубокая впадина, возникающая вокруг жерла некоторых вулканов.

Лава. Магма, вырвавшаяся на поверхность земли.

Лавовая подушка. Лава, затвердевающая в форме подушек. Такую форму она приобретает оттого, что изливается в воду и очень быстро охлаждается.

Лавовый поток. Река расплавленной породы, вытекающая из жерла вулкана при некоторых извержениях.

Лавовый фонтан. Струя жидкой лавы, взлетающая в воздух под давлением вулканических газов, скопившихся в земной коре.

Литосфера. Твердый слой Земли, включающий в себя земную кору и верхнюю часть мантии. Литосфера разбита на ряд громадных кусков, именуемых плитами.

Магма. Расплавленная (жидкая) порода в недрах Земли, состоящая в основном из расплавленных минералов, растворенных газов и воды.

Магматический очаг. Зона под вулканом, где накапливается   магма.

Мантия. Самый мощный слой Земли, лежащий между корой и ядром. Состоит из нижней мантии, астеносферы и части литосферы.

Медленное смещение. Постепенное перемещение породы по разлому, не вызывающее землетрясения.

Минерал. Природное вещество определенного химического состава, имеющее неорганическое происхождение. Совокупность частиц минералов образует горные породы.

Океанический желоб. Очень глубокая подводная долина, образующаяся на границе двух плит, которые движутся навстречу друг другу, причем одна из них погружается под другую.

Осадки. Измельченная порода, вроде песка или ила, которая дробится и откладывается слоями на морском дне благодаря действию ветра, воды или льда.

Островная дуга. Цепь вулканических островов, образовавшихся вблизи границы двух плит, которые движутся навстречу друг другу.

Очаг землетрясения. Точка разлома, где происходит резкое смещение породы, вызывающее землетрясение.

«Па-хое-хое». Тип лавового потока, дающего после затвердевания гладкую либо морщинистую поверхность.

Пепел. См. Вулканический пепел.

Пирокластический поток (так же называется «нюэ ардант»). Облако невероятно горячего газа и вулканического пепла, с огромной скоростью несущееся по склону вулкана во время его извержения.

Пирокласты. Куски породы,  лава и вулканический пепел, выбрасываемые вулканом при бурном извержении.

Плита. Один из громадных кусков литосферы, в своей совокупности образующих твердую поверхность Земли.

Повторные толчки. Небольшие землетрясения и содрогания почвы, вызванные оседанием породы после основного землетрясения.

Разлом. Разрыв или трещина в породе, вдоль которых происходят перемещения.

Размывание грунта. Процесс, идущий при землетрясении, когда сейсмические волны сотрясают влажный песок или другие       рыхлые осадки, делая грунт крайне неустойчивым из-за пересыщения его верхнего слоя влагой.

Расширение морского дна. Процесс расширения океанов за счет того, что плиты, образующие дно, раздвигаются, а магма, поднимаясь, образует новое океанское дно у срединных хребтов.

Сейсмические волны. Ударные волны, распространяющиеся из очага землетрясения во всех направлениях по Земле.

Срединный, или срединно-океанический, хребет. Цепь подводных вулканов, образующихся на океанском дне на границе двух раздвигающихся плит в ходе расширения морского дна.

Субдуктивная зона. Зона на границе двух плит, где одна из плит погружается под другую.

Тектоника плит. Процессы, происходящие при перемещении плит по астеносфере и изменяющие местоположение, размеры и форму материков и океанов.

Фумарола. Маленькое отверстие в земле, через которое выходят вулканические газы.

Цунами. Серия огромных океанских волн, возникающих во время сильного землетрясения или извержения вулкана на морском дне или на суше вблизи от побережья.

Шкала Меркалли. Шкала, основанная главным образом на свидетельствах очевидцев, по которой измеряется интенсивность землетрясения или количество толчков в различных точках земной поверхности.

Шкала Рихтера. Шкала, по которой измеряется магнитуда землетрясения, то есть количество высвободившейся при нем энергии.

Эпицентр. Точка на земной поверхности прямо над очагом землетрясения.

Ядро. Центральная часть Земли, лежащая под мантией. Она делится на внешнее ядро, находящееся в расплавленном состоянии, и внутреннее ядро, предположительно твердое.

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:

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:

Процессы, происходящие при сильных землетрясениях

Распространение волн цунами на Тихом океане, Землетрясение в Японии (2011)

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.

Благодаря сейсмологии раскрыто строение Земли и установлены главные границы раздела в её недрах — кора, мантия и ядро. Выяснено, что помимо данных об очагах сейсмических явлениях, сейсмические волны несут информацию о среде, через которую они распространяются.

Словарь терминов

Сейсмограф для измерения ускорений грунта как функции времени.

Разлом, по которому в историческое время (или в голоцене) происходило смещение пород или возникали очаги землетрясений.

Максимальная высота гребня или глубина впадины волны.

Район, в котором почти не бывает землетрясений.

Слой, подстилающий литосферу и характеризующийся низкими скоростями и значительным затуханием сейсмических волн. Это мягкий слой, вероятно частично расплавленный.

Более слабые сейсмические толчки, возникающие в ограниченном объёме земной коры после сильнейшего в данной серии землетрясения.

Сейсмические поверхностные волны, при распространении которых происходит только горизонтальное смещение частиц перпендикулярно направлению движения волны.

Сейсмические поверхностные волны, при распространении которых частицы совершают колебания только в вертикальной плоскости, содержащей направление волны.

Землетрясения, связанные с вулканической деятельностью.

Отверстия в земной коре, через которые магма может выйти на поверхность.

Точный геодезический прибор для измерения расстояния между двумя точками на поверхности земли.

Единица частоты колебаний, равная одному полному циклу колебаний (2pi радиан) за секунду.

Гипоцентр (фокус) землетрясения

Место начала вспарывания в очаге землетрясения.

Раздробленная, перетёртая горная порода, изменённая до состояния глины.

Годограф, кривая времени пробега (сейсмических волн)

График зависимости времени пробега от расстояния, составляемый для вступлений сейсмических волн, приходящих из удалённых очагов. Сейсмические волны разных типов имеют различные годографы.

Участок земной коры, обычно узкий и длинный, который опустился относительно соседних участков по ограничивающим сбросам.

Изменение геометрической формы тела. Приращение угла, длины, площади или объема, деленное на исходную величину.

Дилатансия (в горных породах)

Увеличение объема пород, связанное с теми или иными упругими и неупругими изменениями.

Растяжение цуга волн, вызванное тем, что волны различной длины распространяются с разной скоростью.

Расстояние между соседними гребнями или впадинами волны.

Длительность сильных колебаний

Длительность (условная) — интервал времени между первым и последним пиками сильных колебаний грунта, имеющими амплитуду выше определенного значения.

Колебания Земли, вызываемые прохождением сейсмических волн, излученных из какого — либо источника упругой энергии.

Узкая зона, определяемая положением очагов землетрясений. Имеет мощность порядка десятков километров и наклонно уходит от поверхности под земную кору.

Наклонная плита океанической литосферы, опускающаяся в глубь Земли в сторону от океанического желоба. Обычно представляет собой место очагов промежуточных и глубокофокусных землетрясений, составляющих зону Беньоффа.

Линии, соединяющие точки с одинаковой интенсивностью землетрясения и разделяющие области с различным уровнем интенсивности.

Мера величины сотрясения грунта, определяемая степенью разрушения построенных людьми зданий, характером изменений земной поверхности и данными об испытанных людьми ощущениях.

Внешняя каменная оболочка Земли.

Магма, или расплавленная горная порода, достигшая земной поверхности.

Левый (левосторонний) сдвиг

Разрыв со смещением по простиранию, в котором дальний от наблюдателя блок двигался влево (если смотреть с противоположного крыла разлома).

Внешняя жесткая оболочка Земли над астеносферой. Включает в себя кору, континенты и плиты.

Темные низменные равнины на поверхности Луны, сложенные до неизвестной глубины вулканическими породами.

Расплав, при остывании которого образуются изверженные (магматические) породы.

Мера величины землетрясения, определяемая как десятичный логарифм амплитуды наибольшего колебания грунта, записанного при прохождении сейсмической волны того или иного типа, с внесением стандартной поправки, учитывающей расстояние от эпицентра. Различают три вида магнитуды: рихтеровскую (локальную) магниту ду Мl, магнитуду по объемным продольным волнам Mb и магнитуду по поверхностным волнам Ms.

Наибольшая по объему часть земных недр, расположенная между корой и ядром на глубинах от 40 до 2900 км. Состоит из плотных силикатных пород и делится на ряд концентрических сферических слоев.

Слабые, почти непрерывные сейсмические волны, образующие сейсмический фон, или «шумы» Земли. Их можно обнаружить только с помощью сейсмографов. Часто вызываются морским прибоем, океанскими волнами, ветром, деятельностью людей.

Отношение величины касательного напряжения к величине угла поворота, вызываемого этим напряжением в образце породы.

Разрывы со смещением по падению (по восстанию), при которых горные породы, залегающие над плоскостью разрыва, двигались вверх относительно подстилающих пород, так что более древние слои оказались выше более молодых.

Мера сил, действующих на тело; измеряется в единицах силы, деленных на единицу площади.

Угол, на который слой горных пород или плоскость разлома отклоняется от горизонтальной плоскости. Измеряется в плоскости, перпендикулярной простиранию.

Смещение записи на сейсмограмме в момент прихода продольной волны. Сейсмографы устроены так, что движение пера вверх обычно указывает на сжатие горных пород, движение вниз- на разрежение.

Интервал времени между соседними гребнями в синусоидальной последовательности волн; величина, обратная частоте циклических явлений.

Область сильных колебаний и значительных разрушений при землетрясении.

Плита, литосферная плита (в тектонике плит)

Крупный, относительно жесткий сегмент литосферы Земли, перемещающийся относительно других плит над более глубокими слоями оболочки Земли. Плиты сходятся в зонах сближения (конвергенции) и отходят одна от другой в зонах расхождения (дивергенции).

Плоскость, ближе всего совпадающая с поверхностью, вдоль которой происходило смещение по разрыву.

Масса вещества в единице объема, измеряется обычно в г/см3.

Поверхностные сейсмические волны

Волны, которые распространяются только по поверхности Земли; их скорости меньше скорости поперечных волн. Существуют два типа поверхностных волн: волны Лява и Рэлея.

Ползучесть (медленное проскальзывание по разлому)

Медленное смещение, происходящее вдоль разлома и не вызывающее землетрясений.

Поперечные волны (S-волны)

«Вторичные» сейсмические волны, распространяющиеся медленнее, чем Р-волны, и состоящие из упругих колебаний, поперечных по отношению к направлению распространения волны. Не проходят через жидкость.

Правый (правосторонний) сдвиг

Разрыв со смещением по простиранию, в котором дальний от наблюдателя блок двигался вправо (если смотреть с противоположного крыла разлома).

Отклонение проходящей волны от направления ее первоначального распространения при пересечении границы с материалом, отличающимся по скорости распространения волн.

Узкие структурные депрессии, встречающиеся в зонах сдвига. Впадины, заполненные водой, называются приразломными озерами.

Предсказание времени, места и магнитуды землетрясений; предсказание характера сильных колебаний грунта.

Продольные волны (Р-волны)

«Первичные», т.е. наиболее быстрые волны, распространяющиеся от источника сейсмических колебаний через горные породы и представляющие собой последовательное сжатие и разрежение материала.

Граница между корой и мантией, выраженная быстрым возрастанием скорости сейсмических волн до значений более 8 км/с. Глубина — от 5 км (под дном океанов) до 45 км (под горными массивами).

Происходящий в рыхлом почвенном слое или в линзах песка процесс, в результате которого при землетрясении породы ведут себя не как влажная твердая масса, а как плотная жидкость.

Разрастание морского дна

Процесс, в результате которого плиты, соприкасающиеся по срединно- океаническому хребту, расходятся, освобождая место для новой океанической коры. Этот процесс может продолжаться со скоростью 0,5-10 см/год на протяжении многих геологических периодов.

Трещина (или зона трещин) в горных породах, разные стороны которой смещены друг относительно друга параллельно ей. Величина смещения по разрывам может быть различной: от сантиметров до километров.

Разрыв со смещением по падению (сброс или взброс)

Структура, в которой относительное смещение параллельно падению плоскости разрыва. Смещение верхнего (висячего) крыла направлено либо вниз по плоскости разлома (сброс), либо вверх (взброс).

Разрыв со смещением по простиранию (сдвиг)

Структура, в которой относительное смещение чисто горизонтальное.

Серия землетрясений, происходящих в одном и том же районе; ни одно из землетрясений роя не выделяется среди других по величине.

Разрыв со смещением по падению, когда горные породы, залегающие над плоскостью разрыва, двигались по этой плоскости вниз.

Уступ или крутой склон, образованный смещением земной поверхности.

Сбросо- и взбросо-сдвиг

Разрыв, в котором сочетаются смещения по падению и по простиранию.

Упругая волна, распространяющаяся в Земле и создаваемая обычно очагом землетрясения или взрывом.

Произведение модуля сдвига горных пород на площадь разрыва и амплитуду смещения. Мера величины землетрясения.

Поверхность (или тонкий слой), при пересечении которой резко меняется скорость Р- и (или) S-волн.

Относительный риск — относительная величина сейсмической опасности, меняющаяся от одного места к другому. Вероятностный риск — вероятность того, что землетрясение произойдет в определенном районе в определенный промежуток времени.

Распределение землетрясений во времени и в пространстве.

Разлом, вдоль которого механическая прочность пород такова, что по нему может произойти резкая подвижка.

Прибор для записи движений земной поверхности, вызываемых сейсмическими волнами, как функции времени.

Наука о землетрясениях, их очагах и распространении волн в недрах Земли.

Датчик сейсмографа, обычно представляющий собой маятник на специальной подвеске.

Простой сейсмограф, записывающий на пластинке без марок времени.

Колебания (стоячие волны) воды в заливе или озере.

Сильные колебания грунта

Колебания грунта вблизи очага землетрясения, возникающие в результате сложения сейсмических волн разных типов с большой амплитудой.

Движение одного крыла разрыва относительно другого.

Крупная линейная возвышенная форма рельефа океанического дна протяженностью во многие сотни километров. Имеет вид горного хребта с рифтовой долиной вдоль оси.

Теория движения и взаимодействия литосферных плит; с ее помощью пытаются объяснить землетрясения, вулканическую деятельность и горообразование как следствие крупных горизонтальных перемещений поверхностных частей Земли.

Процесс деформации больших объемов горных пород во внешней части Земли, происходящий под действием возникающих в Земле сил.

Землетрясения, возникающие в результате внезапного высвобождения энергии, которая накопилась при деформации больших объемов горных пород в недрах Земли.

Теория упругой отдачи

Теория происхождения землетрясений, согласно которой крылья разлома остаются прижатыми друг к другу, тогда как в окружающих горных породах медленно накапливается энергия упругой деформации; затем происходит резкое смещение по разлому с высвобождением этой энергии.

Разлом со смещением по простиранию, соединяющий концы отрезков срединно-океанического хребта, островной дуги или горных цепей на краях континентов. Вдоль трансформных разломов пары соседних плит проскальзывают одна относительно другой.

Относительно слабые сейсмические толчки, предшествующие сильнейшему из серии землетрясений, очаги которых приурочены к ограниченному блоку земной коры.

Длинная океаническая волна, вызываемая обычно подвижкой в дне океана при землетрясении.

Точка на поверхности Земли, расположенная непосредственно над фокусом (гипоцентром) землетрясения.

Центральная часть Земли глубже 2900 км. Предполагается, что земное ядро состоит из железа и силикатов. Внешняя часть его находится в расплавленном состоянии, а внутренняя в твердом.

При помощи сейсмологии изучается внутреннее строение Земли . Поэтому очень важно знать, как отклонения от однородности влияют на распространение сейсмических волн. По существу все прямые данные о внутреннем строении Земли, имеющиеся в нашем распоряжении, получены из наблюдений за распространением упругих волн, возбуждаемых при землетрясениях.

Землетрясения можно рассматривать как специфические колебательные движения земной коры, характеризующиеся небольшой длительностью периодов (от десятков минут для собственных колебаний Земли до долей секунд). Под сейсмичностью подразумевается географическое распределение землетрясений, их связь со строением земной поверхности и распределение по магнитудам (или энергиям).

Существует также шахтная сейсмология, которая занимается мониториногом сейсмичности в районе разрабатываемого рудного тела, и прогнозированием и предупреждением горных ударов для обеспечения безопасности горных работ.

В 1907 году немецкий геофизик и сейсмолог Карл Цепприц доказал, что изучение амплитуд сейсмических волн позволяет судить о внутреннем строении Земли.

Сейсмометр на Луне, 1969.

В 1969 году начали изучать сейсмологию Луны — см. Лунотрясение.

Сейсмология в России

Сведения о землетрясениях происходивших на территории России содержатся в исторических документах XVII—XVIII веков. Огромная территория и разнообразие географических зон стимулировали интерес ученых к природным явлениям и геологии страны. Ещё Ломоносов понимал, что землетрясение это не только катастрофа, но и источник знаний. Работами учёных А. П. Орлова, И. В. Мушкетова и многих других заложены основы отечественной сейсмологии. В 1893 году Мушкетов закончил и издал посмертный труд Орлова «Каталог землетрясений Российской Империи». В 1887 и 1911 годах произошли разрушительные землетрясения в г. Верном (ныне Алматы в Казахстане). В 1895 году произошло сильнейшее землетрясение в г. Красноводске (ныне Туркменбаши в Туркменистане). В 1902 году разрушительные землетрясения произошли в г. Андижане (Узбекистан) и Шемахе (Азербайджан). Последствия подземных ударов выдвинули в ряд первостепенных задачу изучения их природы и мест, где они происходят. Их постановка связана с именем академика Б. Б. Голицына. Он разработал передовую для начала XX века систему гальванометрической регистрации сейсмических колебаний. Заложил методологические основы отечественной и мировой сейсмометрии. Благодаря научным трудам Голицына русская сейсмология в начале XX века заняла ведущее место в мировой науке, а его сейсмометры стали прообразом современной аппаратуры для изучения землетрясений и разведки полезных ископаемых сейсмическим методом.

В 1900 году при Российской академии наук учреждается Постоянная сейсмическая комиссия (ПЦСК), в которую вошёл Б. Б. Голицын, а председателем стал директор Пулковской обсерватории академик О. А. Баклунд.

В 1904 году Сейсмическая комиссия России вошла в состав Международной сейсмологической ассоциации. Представителем России в постоянной Комиссии международной сейсмологической ассоциации стал профессор Юрьевского университета Г. В. Левицкий.

В 1905 году на заседании ПЦСК по предложению подкомиссии, которую возглавлял Б. Б. Голицын, намечено устройство новых постоянных сейсмических станций второго разряда, в том числе и сейсмостанции в Екатеринбурге, которую было намечено создать при магнитно-метеорологической обсерватории. Открыта сейсмостанция в Дербенте.

В 1906 году академик Б. Б. Голицын создал первый сейсмограф преобразующий механические колебания в электрические.

В 1917 году из-за всеобщей разрухи и отсутствия фотоматериалов сейсмостанции в России практически прекратили свою работу.

В 1946 году в результате слияния СИАН и ИТГ АН СССР образован Геофизический институт (ГЕОФИАН).

Особый вклад в сейсмические исследования того времени внесли:

В 1958 году в СССР создана Служба предупреждения о цунами. Её задачами стало доведение до населения и организаций областей, расположенных в цунамиопасных районах предупреждений о возможности возникновения цунами, оповещений об их отмене, а также изучение явления цунами.

В 1962 году Советом по сейсмологии АН СССР издан первый «Атлас землетрясений в СССР».

В 1964 году разработана 12-ти балльная шкала MSK-64, для оценки силы проявления сейсмических колебаний на земной поверхности.

В 1997 году в Институте физики Земли Российской Академии наук под руководством Валентина Ивановича Уломова подготовлен комплект карт общего сейсмического районирования Северной Евразии.

Научные направления в сейсмологии

Сейсмограмма землетрясения, 2014

Сейсмология ведёт исследования по следующим основным направлениям:

Распространение и история

Землетрясения захватывают большие территории и характеризуются: разрушением зданий и сооружений, под обломки которых попадают люди; возникновением массовых пожаров и производственных аварий; затоплением населенных пунктов и целых районов; отравлением газами при вулканических извержениях; поражением людей и разрушением зданий обломками вулканических горных пород; поражением людей и возникновением ячеек пожаров в населенных пунктах от вулканической лавы; провалом населенных пунктов при обвальных землетрясениях; разрушением и смывом населенных пунктов волнами цунами; отрицательным психологическим воздействием.

Даже если бы точность измерений и несуществующая пока физико-математическая модель сейсмического процесса дали возможность с достаточной точностью определить место и время начала разрушения участка земной коры, магнитуда будущего землетрясения остаётся неизвестной. Дело в том, что все модели сейсмичности, воспроизводящие график повторяемости землетрясений, содержат тот или иной стохастический генератор, создающий в этих моделях динамический хаос, описываемый лишь в вероятностных терминах. Более явно источник стохастичности качественно можно описать следующим образом. Пусть распространяющийся во время землетрясения фронт разрушения подходит к участку повышенной прочности. От того, будет разрушен этот участок или нет, зависит магнитуда землетрясения. Например, если фронт разрушения пройдёт дальше, землетрясение станет катастрофическим, а если нет, останется небольшим. Исход зависит от прочности участка: если она ниже некоторого порога, разрушение пойдет по первому сценарию, а если выше, по второму. Возникает «эффект бабочки»: ничтожно малое различие в прочности или напряжениях приводит к макроскопическим последствиям, которые нельзя предсказать детерминистически, поскольку это различие меньше любой точности измерений. А предсказание места и времени землетрясения с неизвестной и, возможно, вполне безопасной магнитудой не имеет практического смысла, в отличие от расчёта вероятности того, что сильное землетрясение произойдёт.

Измерение силы и воздействий землетрясений

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:

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:

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). M SK-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».

• Каррыев Б. С. Вот пришло землетрясение. S IBIS. 2009
• Каррыев Б. С. Катастрофы в природе: Землетрясения. R IDERO. 2016

Другие виды землетрясений

Вулканические землетрясения — разновидность землетрясений, при которых толчки возникают в результате высокого напряжения в недрах вулкана. Причина таких землетрясений — лава, вулканический газ которые давят снизу на поверхность Земли. Землетрясения этого типа слабы, но продолжаются долго, многократно — недели и месяцы. Тем не менее, опасности для людей землетрясение этого вида не представляет. Кроме того, вулканические землетрясения обычно являются предвестниками извержения вулкана, которое грозит более серьёзными последствиями.

Тектонические и техногенные

Тектонические землетрясения возникают при смещении горных плит или в результате столкновений океанической и материковой платформ. При таких столкновениях образуются горы или впадины и происходят колебания поверхности.

Наиболее разрушительные землетрясения

Последствия катастрофического землетрясения в Сан-Франциско, США, в 1906 году

Люди осматривают руины после цунами, которое возникло в результате подводного землетрясения

Последствия землетрясения в Японии — произошёл разлом дороги

Великое китайское землетрясение

Великое лиссабонское землетрясение с магнитудой в 8,7 произошло 1 ноября 1755 года, в 9.20 утра. Оно превратило в руины Лиссабон — столицу Португалии, и стало одним из самых разрушительных и смертоносных землетрясений в истории, унеся жизни около 90 тысяч человек за 6 минут. За подземными толчками последовали пожар и цунами, причинившее особенно много бед в силу прибрежного расположения Лиссабона. Землетрясение обострило политические противоречия в Португалии и, фактически, положило начало заката Португалии как колониальной империи. Событие широко обсуждалось европейскими философами эпохи Просвещения и способствовало дальнейшему развитию концепций теодицеи.

Ассамское землетрясение (1897)

Великое землетрясение Канто́ (яп. Канто: дайсинсай) — сильное землетрясение (магнитуда 8,3), 1 сентября 1923 года произошедшее в Японии. Название получило по региону Канто, которому был нанесён наибольший ущерб. На Западе его именуют также Токийским или Йокогамским, поскольку оно практически полностью разрушило Токио и Йокогаму. Землетрясение стало причиной гибели нескольких сотен тысяч человек и причинило значительный материальный ущерб. Землетрясение началось 1 сентября 1923 года, после полудня. Эпицентр его располагался в 90 км к юго-западу от Токио, на морском дне, возле острова Осима в заливе Сагами. Всего за двое суток произошло 356 подземных толчков, из которых первые были наиболее сильными. В заливе Сагами из-за изменения положения морского дна поднялись 12-метровые волны цунами, которые опустошили прибрежные поселения. По масштабу разрушений и количеству пострадавших это землетрясение является самым разрушительным за всю историю Японии (но не самым сильным, так, землетрясение 2011 года более мощное, но вызвало менее масштабные последствия).

Крымское землетрясение 1927 года

Крымское землетрясение 1927 года — землетрясение на Крымском полуострове, произошедшее 26 июня 1927 года. Несмотря на то, что землетрясения происходили в Крыму ещё с древнейших времен, самые известные и самые разрушительные землетрясения случились в 1927 году. Первое из них произошло днем 26 июня. Сила землетрясения 26 июня составила на Южном берегу 6 баллов. Оно не вызвало сколько-нибудь серьёзных разрушений и жертв, однако в результате возникшей в некоторых местах паники не обошлось без пострадавших. Очаговая область землетрясения располагалась под дном моря, к югу от поселков Форос и Мшатка и, вероятно, вытягивалась поперек берега. Уже во время самого землетрясения рыбаки, находившиеся 26 июня 1927 г. в 13:21 в море, отметили необычное волнение: при совершенно тихой и ясной погоде на воде образовалась мелкая зыбь и море как бы кипело. До землетрясения оно оставалось совершенно тихим и спокойным, а во время толчков послышался сильный шум.

Ашхабадское землетрясение — разрушительное землетрясение, произошедшее 6 октября 1948 года в 02:17 по местному времени вблизи города Ашхабада магнитудой 7,3 по шкале Рихтера. Его очаг располагался на глубине в 18 км, практически прямо под городом. В эпицентре интенсивность сотрясений доходила до IX—X баллов по шкале MSK-64. Ашхабад был полностью разрушен, погибло около 35 тысяч человек. Помимо Ашхабада пострадало большое количество населенных пунктов в близлежащих районах, в Ашхабадском — 89 и Гекдепинском — 55, а также соседнем Иране. С 1995 года дата 6 октября узаконена в Туркменистане как День поминовения.

Великое Чилийское землетрясение

Великое Чилийское Землетрясение (иногда — Вальдивское Землетрясение, исп. Terremoto de Valdivia) — сильнейшее землетрясение в истории наблюдения, моментная магнитуда — по разным оценкам от 9,3 до 9,5, произошло 22 мая 1960 года в 19:11 UTC в Чили. Эпицентр располагался возле города Вальдивия () в 435 километрах южнее от Сантьяго. Волны возникшего цунами достигали высоты 10 метров и нанесли значительный ущерб городу Хило на Гавайях примерно в 10 тыс. километрах от эпицентра, остатки цунами достигли даже берегов Японии. Количество жертв составило около 6 тыс. человек, причём основная часть людей погибла от цунами.

Великое Аляскинское землетрясение

Великое Аляскинское землетрясение — сильнейшее землетрясение в истории США и второе, после Вальдивского, в истории наблюдений, его моментная магнитуда составила 9,1-9,2. Землетрясение произошло 27 марта 1964 года в 17:36 по местному времени (UTC-9). Событие пришлось на Страстную пятницу и в США известно как Good Friday Earthquake. Гипоцентр находился в Колледж-фьорде, северной части Аляскинского залива на глубине более 20 км на стыке Тихоокеанской и Северо-Американской плит. Великое Аляскинское землетрясение повлекло разрушения в населённых пунктах Аляски, из крупных городов наиболее пострадал Анкоридж, находившийся в 120 км западнее эпицентра.

Ташкентское землетрясение — катастрофическое землетрясение (магнитуда 5,2), произошедшее 26 апреля 1966 года в 5 часов 23 минуты в Ташкенте. При относительно небольшой магнитуде (М=5,2), благодаря небольшой глубине (от 3 до 8 км) залегания очага, оно вызвало 8—9-балльные (по 12-балльной шкале MSK-64) сотрясения земной поверхности и существенные повреждения строительных объектов в центре города. Зона максимальных разрушений составляла около десяти квадратных километров. На окраинах же столицы сейсмический эффект едва достигал 6 баллов. Сильные колебания почвы с частотой 2—3 Гц продолжались 10—12 секунд. Относительно небольшое число пострадавших (8 погибших и несколько сот травмированных) в городе с миллионным населением обязано преобладанию вертикальных (а не горизонтальных) сейсмических колебаний, что предотвратило полный обвал даже ветхих глинобитных домов. Анализ причин травм показал, что в 10 % случаев они были получены от обрушений стен и крыш, 35 % — от падающих конструктивных частей зданий и сооружений (штукатурка, гипсовая лепка, кирпичи и т. п.) и предметов домашнего обихода. В 55 % причинами травм было неосознанное поведение самих пострадавших, обусловленное паническим состоянием и страхом (выпрыгивание из верхних этажей, ушибы о различные предметы и тому подобное). Однако впоследствии количество смертельных случаев умножилось в результате сердечных приступов в период возникновения даже незначительных повторных толчков. Ташкент — является столицей страны, находящиеся в Центральной Азии — Узбекистан.

Землетрясение в Таншане (кит. ) — природная катастрофа, произошедшая в китайском городе Таншане (провинция Хэбэй) 28 июля 1976 года. Землетрясение магнитудой 7,8 считается крупнейшей природной катастрофой XX века. По официальным данным властей КНР, количество погибших составляло 242 419 человек. В 3:42 по местному времени город был разрушен сильным землетрясением, гипоцентр которого находился на глубине 22 км. Разрушения имели место также и в Тяньцзине и в Пекине, расположенном всего в 140 км к западу. Вследствие землетрясения около 5,3 миллионов домов оказались разрушенными или повреждёнными настолько, что в них невозможно было жить. Несколько повторных толчков, сильнейший из которых имел магнитуду 7,1, привели к ещё бо́льшим жертвам.

Землетрясение в Кобе (яп. ) — одно из крупнейших землетрясений в истории Японии. Землетрясение произошло утром во вторник 17 января 1995 года в 05:46 местного времени. Магнитуда составила 7,3 по шкале Рихтера. По подсчётам, во время землетрясения погибло 6 434 человек. Последствия стихии: разрушение 200000 зданий, 1 км скоростного шоссе Хансин, уничтожение 120 из 150 причалов в порту Кобе, нарушения электроснабжения города. Жители боялись вернуться домой из-за подземных толчков, которые продолжались несколько дней. Ущерб составил примерно десять триллионов иен или 102,5 млрд долларов США, или 2,5 % от ВВП Японии в то время.

Подводное землетрясение в Индийском океане

Подводное землетрясение в Индийском океане, произошедшее 26 декабря 2004 года в 00:58:53 UTC (07:58:53 по местному времени), вызвало цунами, которое было признано самым смертоносным стихийным бедствием в современной истории. Магнитуда землетрясения составила, по разным оценкам, от 9,1 до 9,3. Это третье по силе землетрясение за всю историю наблюдения.

Эпицентр землетрясения находился в Индийском океане, к северу от острова Симёлуэ, расположенного возле северо-западного берега острова Суматры (Индонезия). Цунами достигло берегов Индонезии, Шри-Ланки, юга Индии, Таиланда и других стран. Высота волн превышала 15 метров. Цунами привело к огромным разрушениям и огромному количеству погибших людей, даже в Порт-Элизабет, в ЮАР, в 6900 км от эпицентра.