Лекция: Землетрясения, характер явления, закономерности их распространения на Земле
Землетрясения являются одним из самых серьезных врагов для человека, ввиду своей природы происхождения и разрушительным потенциалом. В зависимости от силы подземных толчков, разрушения на поверхности земли могут достигать катастрофических размеров. Какими бы крепкими не были здания и любые постройки человека, все может быть уничтожено силой природы.
Каждый год на нашей планете происходит около миллиона землетрясений, большая часть которых не причиняет вреда для человека и даже не ощущается физически. Но периодически происходят сильные подземные толчки (примерно, раз в две недели), несущие угрозу для жизнедеятельности человека. Большая часть землетрясений происходит на дне океана, что является причиной появления другого природного явления – цунами, которое может быть не менее опасно, разрушая все на своем пути приливной волной. Опасность цунами возникает только в прибрежных районах и при значительном подземном толчке, а землетрясения опасны практически для всей планеты.
Землетрясение – не что иное, как подземные толчки, спровоцированные процессами, происходящими внутри нашей планеты, это сейсмическое явление, которое возникает вследствие резких смещений земной коры. Этот процесс может происходит на большой глубине в земных недрах, но чаще всего на поверхности (до 100 км).
Землетрясения – это завершающий этап движения пород Земли. Сила трения препятствует сдвигам земной коры, но когда напряжение достигает критического уровня, происходит резкое смещение с разрывом пород, энергия силы трения находит выход в движении, колебания от которых распространяются, подобно звуковым волнам, во все стороны. Место, где происходит разлом или движение, называется фокусом землетрясения, а точка на земной поверхности над фокусом – эпицентром землетрясения. По мере удаления от эпицентра, сила ударной волны уменьшается. Скорость таких волн может достигать 7-8 км в секунду.
Причинами возникновения землетрясений являются тектонические процессы (связанные с естественным, природным движением или деформацией земной коры или мантии), вулканические и другие, менее серьезные, связанные с обвалами, оползнями, заполнением водохранилищ, обрушением подземных полостей горных выработок, взрывами и другими изменениями, чаще всего спровоцированные деятельностью человека, которые называются искусственными возбудителями.
Разновидности землетрясений
Вулканические землетрясения возникают в результате высокого напряжения в недрах вулкана, в связи с движениями лавы или вулканического газа. Подобные землетрясения не несут большой угрозы для человека, но продолжаются долго и многократно.
Техногенные землетрясения вызываются деятельностью человека, например, в случае затопления при строительстве крупных водохранилищ, при добыче нефти или природного газа, угля, то есть при нарушении целостности земной коры. Землетрясения в таких случаях не имеют больших магнитуд, но могут быть опасными для небольшого участка поверхности Земли, а также провоцировать более серьезные тектонические изменения, что влечет повышение напряжения пород в коре планеты.
Обвальные землетрясения вызываются обвалами и крупными оползнями, не так опасны и несут локальный характер.
Искусственные землетрясения возникают в случае применения мощного оружия или использования климатического оружия (тектоническое оружие). Сила таких землетрясений зависит от мощности взрыва или интенсивности использования (в случае климатического оружия). Информации о применении тектонического оружия чаще всего засекречена для простых смертных и можно только догадываться, что именно привело к землетрясению в том или ином регионе планеты.
Для измерения силы землетрясения используют шкалу магнитуд и шкалу интенсивности.
Шкала магнитуд – относительная характеристика землетрясения, которая имеет свои разновидности: локальная магнитуда (ML), магнитуда поверхностных волн (MS), магнитуда объемных волн (MB), моментная магнитуда (MW). Самой популярной шкалой является локальная шкала магнитуд Рихтера, который в 1935 году предложил этот способ измерения силы землетрясений, что и дало название этой шкале. Шкала Рихтера имеет диапазон от 1 до 9, величина магнитуды измеряется специальным прибором — сейсмографом. Шкалу магнитуд часто путают с 12-бальной шкалой, которая оценивает внешние проявления подземных толчков (разрушения, воздействие на людей, природные объекты). В момент самого толчка поступают в первую очередь данные о величине магнитуды, а уже после землетрясения – сила землетрясения, которая измеряется по шкале интенсивности.
Шкала интенсивности – качественная характеристика землетрясения, указывающая на характер и масштаб этого явления по отношению к человеку, животным, природе, естественным и искусственным сооружениям в зоне поражения землетрясения.
Интенсивность землетрясения может определяется в баллах одной из принятых сейсмологических шкал интенсивности, либо максимальными кинематическими параметрами колебаний земной поверхности
В разных странах принято по-разному измерять интенсивность землетрясения:
В России и некоторых других странах принята 12-балльная шкала Медведева — Шпонхойера — Карника.
В Европе — 12-балльная Европейская макросейсмическая шкала.
В США — 12-балльная модифицированная шкала Меркалли.
В Японии — 7-балльная шкала Японского метеорологического агентства.
Давайте посмотрим, что же означают эти цифры, исключая японский способ измерения:
3 балла — незначительные колебания, которые замечают особо чувствительные люди, находящиеся в момент землетрясения в помещении.
5 баллов — наблюдается раскачивание предметов в помещении, толчки ощущает каждый, кто в сознании.
6-7 баллов — возможны разрушения в зданиях, трещины в земной коре, толчки ощущаются в любой местности и в любом помещении.
8-10 баллов — здания практически любой конструкции начинают разрушаться, человеку сложно устоять на ногах, возможно появление крупных трещин в земной коре.
Рассуждая логически, можно примерно представить, что меньшая величина по этой шкале несет меньший ущерб, максимальная — стирает все с лица Земли.
Анализ распространения землетрясений на Земле показывает, что они приурочены, в основном, к узким сейсмическим зонам. Наибольшей активностью характеризуется периферия Тихого океана, образующая Тихоокеанский сейсмический пояс. Значительное число очагов землетрясений сосредоточено в Средиземноморско-Индонезийском сейсмическом поясе, протягивающемся от Гибралтара через Средиземное море, Малую Азию, Ближний Восток и Гималаи к островам Индонезии.
В 1938 г. японским сейсмологом К. Вадати были впервые намечены по расположению очагов землетрясений, сверхглубинные разломы вдоль границ островных дуг и глубоководных желобов. В 1946 г. русский петролог А.Н. Заварицкий установил закономерную приуроченность к ним очагов андезитовых вулканов. В 1954 г. Хуго Беньоф опубликовал свою работу по выявлению пространственной структуры «фокальных зон» глубокофокусных зем-летрясений, после которой эти исследования получили наибольшую известность. Гипоцентры землетрясений вытягивались по наклонным (под углом 30, 45, 60 градусов) поверхностям (фокальным поверхностям), погружающимся в недра Земли. Эта область фокусов землетрясений, называемая зоной Заварицкого-Беньофа, связывается с областью погружения океанской коры, прерывистое пододвигание которой и является причиной землетрясений. По современным данным литосфера состоит из семи крупных плит, ограниченных зонами спрединга, субдукции или сдвига: Тихоокеанская, Северо- и Южно-Американская, Индоаравийская, Африкан-ская, Евразиатская, Антарктическая. Имеется несколько менее крупных плит, существование которых принимается многими исследователями: Кокос, Карибская, Аравийская, Филиппинская, Сомалийская и др. Некоторое число других еще более мелких плит выделено на основе тектонических предпосылок в различных сложных регионах мира: Иране, Красном и Средиземном морях, Калифорнийском заливе, море Бисмарка в Каспийском море.Лишь немногие из субдукционных или поддвиговых зон дости-гают глубин порядка 600-700 км: Тонга, Япония Чили, Индонезия, Фи-липпины, Новые Гебриды и Соломоновы острова .
Другие зоны пододвига достигают меньших глубин. Около 80% землетрясений со-ответствуют субдукционным границам Тихоокеанской плиты и при-мыкающих к ней главных плит. Остальная часть сейсмической актив-ности проявляется вдоль границ плит, протягивающихся в сложной по-следовательности от Гималаев в Центральную Азию и Китай, и далее к западу через Афганистан, Иран, Турцию и Средиземное море к Азорским островам. К таким границам можно также отнести фрагмент реликтовой зоны субдукции на Каспийском море и в восточной части Большого Кавказа (рис.4б и 4в). Менее 3% сейсмической энергии высвобождается в пределах срединно-океанских поднятий и во внутренних частях плит. Практически 99% всех землетрясений приурочено к границам плит.