Землетрясения: механизм возникновения, рельефообразующая роль, прогноз. Причины возникновения землетрясений и последствия. Природа землетрясений Очаги параметры и механизм возникновения сейсмических явлений

Землетрясения: механизм возникновения рельефообразующая роль прогноз курсовая работа. Главным объектом исследования являются землетрясения а именно его амплитуда интенсивность и глубина залегания гипоцентра основную роль конечно играют породы слагающие гипоцентр или фокус землетрясения Предметом исследования является непосредственно динамика самого процесса землетрясения от его зарождения и до момента полного израсходования энергии т. полного прекращения действия данного процесса в нашем случае землетрясения.

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

PAGE \* MERGEFORMAT 21

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Геологический факультет

Кафедра региональной и морской геологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

Землетрясения: механизм возникновения, рельефообразующая роль, прогноз

Работу выполнил ____________________________________ C .Т. Калайчьян

Факультет геологический, курс 1, группа 18

Специальность 130102.65 Технология геологической разведки

Научный руководитель

к.г.н., преподаватель кафедры

региональной и морской геологии_____________________ Ю.О. Антипцева

Нормоконтролёр, к.г-м.н.

доцент, кафедры

региональной и морской геологии_______________________О.Л.Донцова

Краснодар 2013

Реферат

КАЛАЙЧЬЯН С. T . Землетрясения: механизм возникновения, рельефообразующая роль, прогноз (курсовая работа). 21 л. текста, 3.рис

РЕФЕРАТ. Курсовая работа состоит из введения, шести глав, заключения и библиографического списка.

В работе рассмотрены причины возникновения землетрясений, их регистрация, распространение, механизм, прогнозирование и что такое цунами.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА. Литосфера, изосейсты, гипоцентр, тектонический разрыв, сейсмичность, сейсмофокальные зоны, субдукция

Составил____________ Калайчьян С.Т
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы: изучение землетрясений является актуальнейшей проблемой на сегодня и в будущем. Землетрясение - одно из самых древних катастрофических явлений на Земле. Несмотря на это, пока никто не знает, где, когда и какой силы произойдет следующее землетрясение.

Главным объектом исследования являются землетрясения, а именно его амплитуда, интенсивность и глубина залегания гипоцентра, основную роль конечно играют породы слагающие гипоцентр или фокус землетрясения

Предметом исследования является, непосредственно, динамика самого процесса землетрясения от его зарождения и до момента полного израсходования энергии, т.е. полного прекращения действия данного процесса, в нашем случае землетрясения.

. Целью данной курсовой работы является исследование такого разрушительного явления как землетрясение

Для достижения цели были определены следующие задачи исследования:

1. Узнать причины возникновения землетрясений .
2. Рассмотреть чем регистрируются землетрясения
3. Узнать распространение данного явления
4. Понять механизм проявления
5. Узнать что из себя представляет цунами
6. Понять как прогнозируются землетрясения

Метод исследования: тематическое

Структура курсовой работы состоит из введения, шести глав, заключения и библиографического списка.

1. 1 ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ И ИХ ПАРАМЕТРЫ

Любое землетрясение - это мгновенное высвобождение энергии за счет образования разрыва горных пород, возникающего в некотором объеме, называемом очагом землетрясения, границы которого не могут быть определены достаточно строго и зависят от структуры и напряженно-деформированного состояния горных пород в данном конкретном месте. Деформация, происходящая скачкообразно, излучает упругие волны. Объем деформируемых пород играет важную роль, определяя силу сейсмического толчка и выделившуюся энергию.

Большие пространства земной коры или верхней мантии Земли, в которых происходят разрывы и возникают неупругие тектонические деформации, порождают сильные землетрясения: чем меньше объем очага, тем слабее сейсмические толчки. Гипоцентром, или фокусом, землетрясения называют условный центр очага на глубине, а эпицентром - проекцию гипоцентра на поверхность Земли. Зона сильных колебаний и значительных разрушений на поверхности при землетрясении называется плейстосейстовой областью (рис. 1).

По глубине расположения гипоцентров землетрясения делятся на три типа: 1) мелкофокусные (0-70 км), 2) среднефокусные (70-300 км), 3) глубокофокусные (300-700 км). Чаще всего очаги землетрясений сосредоточены в земной коре на глубине 10-30 км. Как правило, главному подземному сейсмическому удару предшествуют локальные толчки - форшоки. Сейсмические толчки, возникающие после главного удара, называются афтершоками. Происходящие в течение значительного времени афтершоки способствуют разрядке напряжений в очаге и возникновению новых разрывов в толще горных пород, окружающих очаг.

Очаг землетрясения характеризуется интенсивностью сейсмического эффекта, выражаемого в баллах и магнитуде. В России используется 12-балльная шкала интенсивности Медведева-Шпонхойера-Карника (М S К-64). Согласно этой шкале, принята следующая градация интенсивности землетрясений: I - III балла - слабые, IV - V - ощутимые, VI - VII - сильные (разрушаются ветхие постройки), VIII - разрушительные (частично разрушаются прочные здания, падают фабричные трубы), I Х - опустошительные (разрушается большинство зданий), Х - уничтожающие (разрушаются мосты, возникают оползни и обвалы), Х I - катастрофические (разрушаются все сооружения, изменяется ландшафт), Х II - губительные катастрофы (вызывают изменения рельефа местности на обширной территории). Магнитуда землетрясения по Чарльзу Ф. Рихтеру определяется как десятичный логарифм отношения максимальных амплитуд сейсмических волн данного землетрясения (А) к амплитуде таких же волн некоторого стандартного землетрясения (Ах). Чем больше размах волны, тем соответственно больше смещение грунта:

2. 1 РЕГИСТРАЦИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Сейсмические волны, распространяющиеся от очага землетрясения во все стороны, достигая поверхности Земли, могут быть зафиксированы специальными приборами - сейсмографами, которые записывают ничтожные колебания грунта от землетрясений, произошедших даже на противоположной стороне земного шара (рис. 4).

Первые сейсмографы появились только около 100 лет тому назад, и записи сейсмических волн - сейсмограммы, сделанные ими, позволяют определить магнитуды землетрясений и местоположение (эпицентры) последних. Та часть сейсмографа, которая непосредственно записывает сейсмограмму, называется сейсмометром и состоит из маятника, подвешенного на тонкой пружине, реагирующего на малейшие колебания грунта. Собственно запись этих колебаний осуществляется либо на вращающемся барабане пером с чернилами, либо на магнитной ленте с помощью электромагнитной системы, преобразующей колебания в ток, либо световым лучом на движущейся фотобумаге. Сейсмограммы должны отражать перемещение грунта в двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлениях и одном вертикальном, для чего необходимы три сейсмометра. Расшифровка сейсмограмм заключается в интерпретации и фиксировании точного времени прихода различных волн Р, S , L и R , которые не только распространяются с различной скоростью, но и поступают на сейсмограф с разных сторон. Определяя время вступления разных волн и зная скорости их распространения можно установить расстояние до очага землетрясения - гипоцентра. Существующая мировая сеть сейсмических станций с многими сотнями сейсмографов позволяет немедленно регистрировать землетрясения, происходящие в любой точке земного шара. Ежегодно регистрируется более нескольких сот тысяч землетрясений, ощущаемых людьми, однако только около 100 землетрясений можно отнести к разрушительным. Эта непрерывная сейсмическая активность является следствием современных тектонических движений в самой поверхностной оболочке Земли - литосфере.

3. 1 РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ И ИХ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ

Размещение землетрясений на земном шаре носит вполне закономерный характер и в целом хорошо объясняется теорией тектоники литосферных плит. Наибольшее количество землетрясений связано с конвергентными и дивергентными границами плит, то есть с такими зонами, где плиты либо сталкиваются друг с другом, либо расходятся и наращиваются за счет образования новой океанической коры (рис. 5).

Высокосейсмичный район - активные окраины Тихого океана, где океанические плиты субдуцируют, то есть погружаются под континентальные и напряжения, возникающие в холодной и тяжелой плите, разряжаются в виде многочисленных землетрясений, гипоцентры которых образуют наклонную сейсмофокальную зону, уходящую в верхнюю мантию до глубин в 600-700 км (рис. 6). Такие наклонные сверхглубинные сейсмофокальные зоны были установлены и описаны голландским геофизиком С.В. Виссером в 1936 году, японским геофизиком К. Вадати в 1938 году и русским ученым А.Н. Заварицким в 1946 году. Однако благодаря более поздним исследованиям американского сейсмолога Х. Беньофа в 1949 году они получили название сейсмофокальных зон Беньофа.

Землетрясения сопровождают и образование рифтов в срединно-океанических хребтах и на континентах, но там они в отличие от обстановок сжатия в зонах субдукции происходят в геодинамических условиях растяжения или сдвига.

Еще один регион сильных и частых землетрясений - это Альпийский горно-складчатый пояс, простирающийся от Гибралтара через Альпы, Балканы, Анатолию, Кавказ, Иран, Гималаи в Бирму и возникший всего 15-10 млн лет тому назад в результате коллизии грандиозных литосферных плит: Африкано-Аравийской и Индостанской, с одной стороны, и Евразийской - с другой. Процесс сжатия продолжается и в настоящее время, поэтому постоянно накапливающиеся напряжения непрерывно разряжаются в виде землетрясений. Наибольшее количество гипоцентров землетрясений в этом поясе приурочено к земной коре, то есть к глубинам до 50 км, хотя есть и глубокие (до 300 км), однако наклонные сеймофокальные зоны выражены плохо и встречаются редко. Интересно, что распространение эпицентров в плане очерчивает, например, в Иране и Афганистане почти асейсмичные крупные блоки, которые оказались "спаянными" вместе в процессе коллизии, зоны их сочленения все еще активны. В пределах СНГ к наиболее сейсмически активным регионам относятся Восточные Карпаты, Горный Крым, Кавказ, Копетдаг, Тянь-Шань и Памир, Алтай, район оз. Байкал и Дальний Восток, особенно Камчатка, Курильские острова и о-в Сахалин, где 28 мая 1995 года произошло разрушительное Нефтегорское землетрясение с магнитудой 7,5, а число погибших составило 2 тыс. человек.

Все перечисленные регионы обладают горным, часто высокогорным рельефом, свидетельствующим о том, что они в настоящее время испытывают активные тектонические движения, а вертикальная скорость подъема поверхности земли превышает скорость эрозии. Во многих регионах, например в Закарпатье, на Кавказе, на Байкале, последние извержения вулканов происходили геологически недавно, а на Камчатке и Курильских островах происходят и в наши дни. Именно такие районы и характеризуются высокой сейсмической активностью, прямо коррелирующейся с тектонической. Следует отметить, что и на стабильных участках земной коры, на платформах, в том числе и на древних, также случаются землетрясения. Правда, эти землетрясения достаточно редкие и в целом относительно слабые. Однако бывают и сильные, как, например, на эпипалеозойской молодой Туранской плите в Кызылкумах в районе Газли в 1976 и 1984 годах, причем поселок Газли был дважды полностью разрушен.

Подавляющая часть землетрясений (более 85%) происходит в условиях обстановки сжатия, и только 15% - в обстановке растяжения, что согласуется с современной геодинамикой геологических структур и характером перемещений литосферных плит.

4.1 МЕХАНИЗМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Механизм землетрясений - весьма сложный процесс, к пониманию которого сейсмологи только приближаются. Очаг сильного землетрясения представляет собой некоторое внезапное смещение в определенном объеме пород по относительно обширной плоскости разрыва, поэтому механизм землетрясения представляет собой кинематику движения в очаге. Существуют несколько наиболее распространенных моделей механизма очага землетрясений.

Наиболее ранняя модель, разработанная Х. Рейдом в 1911 году, основана на упругой отдаче при сколовой деформации горных пород, в которых превышен предел прочности. Модель Н.В. Шебалина (1984 год) предполагает, что главную роль в возникновении короткопериодных колебаний с большими ускорениями играют осложнения, шероховатости или "зацепы" вдоль главного разрыва, по которому происходит смещение. "Зацепы" препятствуют свободному скольжению - крипу, и именно они ответственны за накопление напряжений в очаге. Модель лавинонеустойчивого трещинообразования (ЛТН), развиваемая в России В.И. Мячкиным, заключается в быстром нарастании количества трещин, их взаимодействии между собой и в конце концов возникновении главного или магистрального разрыва, смещение по которому мгновенно сбрасывает накопившееся напряжение с образованием упругих волн. Еще одна модель американских геофизиков У. Брейса и А.М. Нура, сформированная в конце 60-х годов, предполагает важную роль дилатансии, то есть увеличения объема горной породы при деформации. Возникающие при этом микроскопические трещины при попадании в них воды не способны вновь закрыться, объем породы увеличивается, а напряжения возрастают, одновременно увеличивается поровое давление и снижается прочность породы. Все это приводит к разрядке напряжения - к землетрясению.

Существует модель неустойчивого скольжения, полнее всего разработанная американским геофизиком К. Шольцем в 1990 году и заключающаяся в "залипании" контактов взаимно перемещающихся блоков пород при относительно гладком строении поверхности сместителя. Залипание приводит к накоплению сдвиговых напряжений, разрядка которых трансформируется в землетрясение.

5.1 ЦУНАМИ

Если землетрясение происходит в океане, над его эпицентром при внезапном вертикальном смещении дна во всей массе воды возникают своеобразные подводные волны, двигающиеся со скоростью до 800 км/ч во все стороны от эпицентра. В открытом океане эти длинные волны практически неощутимы, но с приближением к пологому берегу, в заливах, бухтах высота волн многократно увеличивается, образуется крутая водяная стена высотой до 10-15 м, а нередко и более, с колоссальной силой и грохотом обрушивающаяся на берег, сметая все на своем пути. Так, например, город Хило на Гавайских островах в 1946 и 1960 годах подвергся разрушительному цунами, погибло более 200 человек. Интересно, что цунами 22 мая 1960 года зародилось при землетрясении около Чили и волны достигли гавани Хило только через 15 ч, пройдя путь в 10 500 км со скоростью около 700 км/ч. Цунами 1996 года на Японском побережье привело к гибели 26 тыс. человек. В России опасность цунами грозит восточному побережью Камчатки и Курильским островам, где создана служба предупреждения, а поселки строятся на высоких местах, недоступных волнам.

На Земле ежегодно происходит около 100 сильных (М>6 землетрясения, из которых большая часть приходится на подводные. Наиболее известным эффектом воздействия сейсмических движений океанического дна на водный слой являются волны цунами , обладающие способностью распространятся на значительное расстояние от источника - области деформации дна. Классическим примером здесь служит цунами, вызванное Чилийским землетрясением 1960 г. Образовавшись у западного побережья Южной Америки, волна пересекла Тихий океан и достигла Камчатки и Курильских островов, где высота заплеска составила 4-6 м. События такого масштаба, к счастью, происходят нечасто. После 1960 г только цунами, порожденное Аляскинским землетрясением 1964 г, имело трансокеанский масштаб. Большинство же событий носят более локальный характер. Но практически в любом случае волна излучается источником вовне, т.е. область проявления цунами оказывается значительно шире, чем сам источник. Поэтому, неудивительно, что явления, происходящие в водном слое в непосредственной близости эпицентра землетрясения или в источнике цунами, известны не так широко и изучались мало.

По современным оценкам, в энергию сейсмических волн переходит лишь незначительная доля (~1%) энергии, выделяемой в очаге землетрясения. Очевидно, что "коэффициент полезного действия" любого естественного источника волн будет невелик, и уж во всяком случае, энергия волн не может превысить энергию источника. Итак, если цунами обладает колоссальной энергией в дальней зоне, то в самом источнике водный слой наверняка должен испытывать возмущения, характеризующиеся, по крайней мере, не меньшей энергией.

Описания таких возмущений, составленные по свидетельствам очевидцев, содержатся в каталогах цунами [Соловьев, Го, 1974, 1975; Соловьев и др., 1997]. В описаниях часто отмечается чрезвычайно интенсивное движение воды при землетрясения: "океан бурлил, словно под поверхностью воды действовали мощные подводные источники", "море выглядело как кипящий котел" и т.п.

6.1 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Прогноз землетрясений - наиболее важная проблема, которой занимаются ученые во многих странах мира. Однако, несмотря на все усилия, этот вопрос еще далек от разрешения. Прогнозирование землетрясений включает в себя как выявление их предвестников, так и сейсмическое районирование, то есть выделение областей, в которых можно ожидать землетрясение определенной магнитуды или бальности. Предсказание землетрясений состоит из долгосрочного прогноза на десятки лет, среднесрочного прогноза на несколько лет, краткосрочного на несколько недель или первые месяцы и объявление непосредственной сейсмической тревоги. Наиболее впечатляющий достоверный прогноз землетрясения был сделан зимой 1975 года в городе Хайчен на северо-востоке Китая. Наблюдая этот район в течение нескольких лет разными методами, был сделан вывод о возможном сильном землетрясении в ближайшем будущем. Возрастание числа слабых землетрясений позволило объявить всеобщую тревогу 4 февраля в 14 ч. Людей вывели на улицы, были закрыты магазины, предприятия и подготовлены спасательные команды. В 19 ч 36 мин произошло сильное землетрясение с магнитудой 7,3, город Хайчен подвергся разрушению, жертв было мало. Но даже наряду с другими удачными предсказаниями землетрясений они скорее исключение, чем правило.

Сейсмическое районирование разного масштаба и уровня проводится на основании учета множества особенностей: геологических, в частности тектонических, сейсмологических, физических и др. Составленные и утвержденные карты обязаны учитывать все строительные организации несмотря на то, что увеличение предполагаемой силы землетрясения хотя бы на 1 балл влечет за собой многократное удорожание строительства, так как связано с необходимостью дополнительного укрепления построек.

Сейсмическое районирование территории предполагает несколько уровней от мелко- к крупномасштабным. Например, для городов или крупных промышленных предприятий составляют детальные карты микросейсмического районирования, на которых необходимо учитывать особенности геологического строения небольших участков, состав грунтов, характер их обводненности, наличие скальных выступов горных пород и их типы. Наименее благоприятными являются обводненные грунты (возникновение гидравлического удара), рыхлые суглинки, лессы, обладающие большой просадочностью. Аллювиальные равнины более опасны при землетрясении, чем выходы скальных пород. Все это надо учитывать при строительстве и проектировании зданий, гидроэлектростанций, заводов.

Сейсмостойкому строительству во всех странах уделяется очень большое внимание, особенно для таких ответственных объектов, как атомные электростанции, гидроэлектростанции, химические и нефтеперерабатывающие заводы. Проектирование и строительство зданий в сейсмоопасных зонах требуют сделать их устойчивыми к землетрясениям. Как метко отмечено в книге Дж. Гира и Х. Шаха (1988 год), самое главное в проектировании сейсмостойких зданий - это "связать" здание, то есть соединить все элементы постройки: балки, колонны, стена и плиты в единую прочную, но вместе с тем и гибкую конструкцию, способную противостоять колебаниям грунта. Благодаря таким мерам в Мехико строят здания по 35-45 этажей, а в Токио, высокосейсмичном районе, - даже в 60 этажей. Такие постройки обладают гибкостью, то есть способностью качаться, изгибаться, как деревья при сильном ветре, но не разрушаться. Хрупкие же материалы, например кирпич или кирпич-сырец, разрушаются сразу. Не забудем также, что в Японии много атомных электростанций, но конструкция их зданий рассчитана на очень сильные землетрясения. Старые постройки стягивают стальными обручами или тросами, укрепляют снаружи железобетонной рамой, скрепляют арматурой, проходящей через все стены. Существующие нормы и правила не в состоянии, конечно, полностью обеспечить сохранность объектов при землетрясении, но они значительно снижают последствия ударов стихии и поэтому требуют неукоснительного выполнения.

Существует большое количество разнообразных предвестников землетрясений, начиная от собственно сейсмических, геофизических и кончая гидродинамическими и геохимическими. Можно проиллюстрировать их несколькими примерами. Так, сильные землетрясения в противоположность слабым в конкретном районе происходят через значительные промежутки времени, измеряемые десятками и сотнями лет, так как после разрядки напряжений необходимо время для их возрастания до новой критической величины, а скорость накопления напряжений по Г.А. Соболеву не превышает 1 кг/см2 в год. К. Касахара в 1985 году показал, что для разрушения горной породы необходимо накопить упругую энергию в 103 эрг/см3 и объем горных пород, высвобождающий энергию при землетрясении, связан прямой зависимостью с количеством этой энергии. Следовательно, чем больше магнитуда землетрясения, а соответственно и энергия, тем больше будет временной интервал между сильными землетрясениями. Данные по сейсмически активной Курило-Камчатской островной дуге позволили С.А. Федотову установить повторяемость землетрясений с магнитудой М = 7,75 через 140 ? 60 лет. Иными словами, выявляется некоторая периодичность или сейсмический цикл, позволяющий давать хотя и очень приблизительный, но долгосрочный прогноз.

Сейсмические предвестники включают рассмотрение группирования роев землетрясений; уменьшение землетрясений вблизи эпицентра будущего сильного землетрясения; миграции очагов землетрясений вдоль крупного сейсмоактивного разрыва; асейсмические скольжения по плоскости разрыва на глубине, возникающие перед будущим внезапным сдвигом; ускорение вязкого течения в очаговой области; образование трещин и подвижек по ним в области концентрации напряжений; неоднородность строения земной коры в зоне сейсмичных разрывов. Особый интерес в качестве предвестников представляют форшоки, предваряющие, как правило, основной сейсмический удар. Однако главная непреодоленная сложность заключается в трудности распознавания настоящих форшоков на фоне рутинных сейсмических событий.

В качестве геофизических предвестников используют точные измерения деформаций и наклонов земной поверхности с помощью специальных приборов - деформаторов. Перед землетрясениями скорость деформаций резко возрастает, как это было перед землетрясением в Ниигата (Япония) в 1964 году. К предвестникам относится также изменение скоростей пробега продольных и поперечных сейсмических волн в очаговой области непосредственно перед землетрясением. Любое изменение напряженно-деформированного состояния земной коры сказывается на электрическом сопротивлении горных пород, которое можно измерять при большой силе тока до глубины 20 км. То же относится и к вариациям магнитного поля, так как напряженное состояние пород влияет на колебания величины пьезомагнитного эффекта в магнитных минералах.

Довольно надежны в качестве предвестников измерения колебания уровня подземных вод, поскольку любое сжатие в горных породах приводит к повышению этого уровня в скважинах и колодцах. С помощью гидрогеодеформационного метода были сделаны успешные краткосрочные предсказания: например, в Японии в Изу-Ошиме 14 января 1978 года, в Ашхабаде перед сильным землетрясением 16 сентября 1978 года с М = 7,7. В качестве предвестников используется также изменение содержания родона в подземных водах и скважинах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате написания этой работы я изучил многие аспекты и причины землетрясений. Все землетрясения делятся на несколько типов по месту расположения, т.е. тектонические землетрясения, вулканические извержения и обвальные землетрясения и искусственные землетрясения. Так же я понял каким способом изучают землетрясения и конечно же главные причины землетрясений, а так же главное методы предсказания землетрясений. Что, собственно, и являлось доминирующим фактором выбора мной этой работы. Так же выбор этой работы являлся основополагающим для изучения дальнейшего курса общей геологии, т.к в процессе работы мной были глубоко изучены тектонические дисциплины. Это послужит дальнейшей простоте изучения предмета .

В давние времена землетрясения считали наказанием, которое посылают людям разгневанные боги. Теперь мы знаем, как и где происходят землетрясения, знаем все параметры этого стихийного бедствия, умеем защищаться от него и уменьшить катастрофические последствия, хотя бы частично. На земном шаре очерчены области и зоны, в которых может случиться землетрясение той или иной силы. Тысячи сейсмографов, деформометров, акселерографов круглосуточно вслушиваются в пульс Земли. Но так же, как и тысячи лет назад, мы не в состоянии предвидеть, где, какой силы и, главное, когда произойдет очередной удар подземной стихии. Любой прогноз землетрясений носит вероятностный характер, и главная цель сейсмологии еще не достигнута.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМ ОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Короновский Н.В., Абрамов В.А., 1998. Землетрясения: причины, последствия, прогноз (с. 71-78)
2. Энциклопедия. Современное естествознание. Том 9. Науки о Земле. М.: Издательский Дом МАГИСТР-ПРЕСС, 2000. С. 113-120.

1. Левин Б.В. Цунами и моретрясение в океане. Природа, 1996, №5, с.48-61

Интернет ресурсы

1. http://wiki.web.ru/
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Earthquake
3. http://quake_vnb.rshu.ru/
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Tsunami

Рис. 1. Схема строения очага землетрясения (по Абрамову В.А., 1998)

 Рис.2. Схема строения сейсмографа (по В.И. Уломову, 1971)

3- гальванометр,

4 – рулонбумаги на барабане и перо, рисующее колебания

(сейсмограмму)

Рис.3. Распространение поясов сейсмичности на земном шаре (По Абрамову В.А., 1998)

На поверхности Земли и в прилегающих к ней слоях атмосферы идет развитие множества сложнейших физических, физико-химических, биохимических процессов, сопровождающихся обменом и взаимной трансформацией различных видов энергии. Источником энергии являются процессы реорганизации вещества, происходящее внутри Земли, физические и химические взаимодействия ее внешних оболочек и физических полей, а также гелиофизические воздействия. Эти процессы лежат в основе эволюции Земли и её природной обстановки, являясь источником постоянных преобразований облика нашей планеты – её геодинамики.

Геодинамические и гелиофизические преобразования являются источником различных геологических и атмосферных процессов и явлений, широко развитых на земле и в прилегающих к её поверхности слоях атмосферы, создающих природную опасность для человека и окружающей среды. Наибольшее распространение имеют различные тектонические или геофизические явления: землетрясения, извержения вулканов и горные удары

Самыми опасными, труднопредсказуемыми, неуправляемыми стихийными бедствиями являются землетрясения.

Под землетрясением понимают подземные толчки и колебания земной поверхности в результате разрывов и смещений в земной коре или в верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих волновых колебаний.

Землетрясение относится к внезапно возникающему и быстро распространяющемуся стихийному бедствию. За это время невозможно провести подготовительные и эвакуационные мероприятия, поэтому последствия землетрясений связаны с огромными экономическими потерями и многочисленными человеческими жертвами. Число пострадавших зависит от силы и места землетрясения, плотности населения, высотности и сейсмостойкости строений, времени суток, возможности возникновения вторичных поражающих факторов, уровня подготовки населения и специальных поисково-спасательных формирований (ПСФ).

Под действи­ем глубинных тектонических сил возникают напряжения, слои земных пород деформируются, сжимаются в складки и с наступлением крити­ческих перегрузок смещаются и рвутся, образуя разломы земной коры. Разрыв совершается мгновенным толчком или серией толчков, имеющих характер удара. При землетрясении происходит разрядка энергии, накопившейся в недрах. Энергия, выделившаяся на глубине, передается посредством упругих волн в толще земной коры и достигает поверхности Земли, где и происходят разрушения.

В мифологии разных народов наблюдается интересное сходство в причинах землетрясений. Это будто бы движение некоего реального или мифического животного, гигантского, скрытого где- то в глубинах земли. У древних индусов это слон, у народов Суматры - огромный вол, древние японцы вину за землетрясения возлагали на гигантского сома.

Научная геология (а ее становление относится к 18 веку) пришла к выводу о том, что сотрясаются главным образом молодые участки земной коры. Во второй половине 19 века появилась общая теория, согласно которой земная кора была подразделена на древние, стабильные, щиты и молодые, подвижные горные системы. И действительно, молодые горные системы Альпы, Пиренеи, Карпаты, Гималаи, Анды подвержены сильным землетрясениям, в то же время на Урале (старые горы) землетрясения отсутствуют.

Очаг или гипоцентр землетрясения - это место в земных недрах, где землетрясение зарождается. Эпицентр - место на поверхности земли, которое расположено наиболее близко к очагу. Землетрясения на земле распределяются неравномерно. Они сосредоточены в отдельных узких зонах. Некоторые эпицентры приурочены к материкам, другие к их окраинам, третьи к дну океанов. Новые данные об эволюции земной коры подтвердили, что упомянутые сейсмические зоны являются границами литосферных плит.

Литосфера - это твердая часть земной оболочки, простирающаяся до глубины 100-150 км. Она включает земную кору (мощность которой достигает 15-60 км) и часть верхней мантии, которая кору подстилает. Она разделена на плиты. Одни из них - велики (например, Тихоокеанская, Североамериканская и Евразийская), другие - меньше (Аравийская, Индийская плиты). Плиты перемещаются по пластичной подстилающей прослойке, именуемой астеносферой.

Немецкий геофизик Альфред Вегенер на пороге 20 века сделал выдающееся открытие:

восточные берега Южной Америки и Западные берега Африки можно совместить так же точно, как соответствующие части детской разрезанной картинки-головоломки. Отчего это? - задался вопросом Вегенер, - И отчего берега обоих континентов, разделенных тысячами километров, имеют сходное геологическое строение и похожие формы жизни? Ответом явилась теория "перемещения континентов", изложенная в книге "Возникновение океанов и континентов", изданной в 1912 г. Вегенер утверждал, что гранитные материки и базальтовое дно океанов не образуют сплошного покрова, а как бы плавают, подобно плотам, на вязкой расплавленной породе, приводимые в движение силой, связанной с вращением Земли. Это противоречило тогдашним официальным воззрениям.

Поверхность Земли, как тогда считалось, может быть только твердью, неизменной оболочкой над жидкой земной магмой. Когда эта оболочка остыла, она сморщилась, как засохшее яблоко, при этом возникли горы и долины. С тех пор земная кора больше не подвергалась изменениям.

Теория Вегенера, явившая поначалу сенсацией, вскоре вызвала ожесточенную критику, а потом сочувствующую и даже ироничную улыбку. На 40 лет теория Вегенера предалась забвению.

Сегодня мы знаем, что Вегенер был прав. Геологические исследования с помощью современных приборов доказали, что земная кора состоит примерно из 19 (7 малых и 12 больших) плит или платформ, постоянно изменяющих свое местонахождение на планете. Это странствующие тектонические плиты земной коры имеют толщину от 60 до 100 км и как льдины, то опускаясь, то поднимаясь, плавают на поверхности вязкой магмы. Те места, где они соприкасаются между собой (разломы, швы), и являются главными причинами землетрясений: тут земная твердь почти никогда не сохраняет спокойствие.

Однако края тектонических плит не гладко отшлифованы. На них достаточно шероховатостей и царапин, есть острые грани и трещины, ребра и исполинские выступы, которые цепляются друг другом, как зубцы застежки - молнии. Когда плиты сдвигаются, то края их остаются на месте, потому что не могут изменить свое положение.

Со временем это приводит к огромным напряжениям в земной коре. В какой-то момент края не могут противостоять растущему напору: выступающие, намертво сцепившиеся участки обламываются и как бы догоняют свою плиту.

Существуют 3 вида взаимодействия литосферных плит: они либо раздвигаются, либо сталкиваются, одна надвигается на другую или одна двигается вдоль другой. Движение это не постоянно, а прерывисто, то есть происходит эпизодически из-за их взаимного трения. Каждая внезапная подвижка, каждый рывок может ознаменоваться землетрясением.

Это природное явление, не всегда поддающееся предсказаниям, наносит огромный ущерб. В мире ежегодно регистрируется 15000 землетрясений, из которых 300 обладают разрушительной силой.

Ежегодно наша планета сотрясает более миллиона раз. 99,5% этих землетрясений - легкие, их сила не превышает по шкале Рихтера 2.5 балла.

Итак, землетрясения - это сильные колебания земной коры, вызываемые тектоническими и вулканическими причинами и приводящие к разрушению зданий, сооружений, пожарам и человеческим жертвам.

История знает массу землетрясений с гибелью большого количества людей:

1920 год - в Китае погибло 180 тысяч человек.

1923 год - в Японии (Токио) погибло более 100 тысяч человек.

1960 год - в Марокко погибло более 12 тысяч человек.

1978 год в Ашхабаде - разрушено более половины города, пострадало более 500 тысяч человек.

1968 год - в восточном Иране погибло 12 тысяч человек.

1970 год - в Перу пострадало более 66 тысяч человек.

1976 год - в Китае - 665 тысяч человек.

1978 год - в Ираке погибло 15 тысяч человек.

1985 год - в Мексике - около 5 тысяч человек.

1988 год в Армении пострадало более 25 тысяч, разрушено 1,5 тыс. деревень, значительно пострадали 12 городов, 2 из которых полностью разрушены (Спитак, Ленинакан).

В 1990 году на севере Ирана в результате землетрясения погибло свыше 50 тысяч человек и около 1 млн. человек ранены и остались без крова.

Известны два главных сейсмических пояса: Среднеземноморско-Азиатский, охватывающий Португалию, Италию, Грецию, Турцию, Иран, Сев. Индию и далее до Малайского архипелага и Тихоокеанский, вклю­чающий Японию, Китай, Дальний Восток, Камчатку, Сахалин, Куриль­скую гряду. На территории России примерно 28% районов сейсмоопасны. Районы возможных 9-балльных землетрясений находятся в При­байкалье, на Камчатке и Курильских островах, 8-балльных - в Южной Сибири и на Северном Кавказе.

Выяснение причин землетрясений и объяснение их механизма - одна из важнейших задач сейсмологии. Общая картина происходящего представляется следующей.

В очаге происходят разрывы и интенсивные неупругие деформации среды, приводящие к землетрясению. Деформации в самом очаге носят необратимый характер, а в области, внешней к очагу, являются сплошными, упругими и преимущественно обратимыми. Именно в этой области распространяются сейсмические волны. Очаг может либо выходить на поверхность, как при некоторых сильных землетрясениях, либо находиться под ней, как во всех случаях слабых землетрясений.

Путем непосредственных измерений были получены до сих пор довольно немногочисленные данные о величине подвижек и видимых на поверхности разрывов при катастрофических землетрясениях. Для слабых землетрясений непосредственные измерения невозможны. Наиболее полные измерения разрыва и подвижек на поверхности были проведены для землетрясения 1906г. в Сан-Франциско. На основании этих измерений Дж.Рейд в 1910г. выдвинул гипотезу упругой отдачи. Она явилась отправной точкой для разработки различных теорий механизма землетрясений. Основные положения теории Рейда следующие:

• 1. Разрыв сплошности горных пород, вызывающий землетрясение, наступает в результате накопления упругих деформаций выше предела, который может выдержать горная порода. Деформации возникают при перемещении блоков земной коры друг относительно друга.
• 2. Относительные перемещения блоков нарастают постепенно.
• 3. Движение в момент землетрясения является только упругой отдачей: резкое смещение сторон разрыва в положение, в котором отсутствуют упругие деформации.
• 4. Сейсмические волны возникают на поверхности разрыва - сначала на ограниченном участке, затем площадь поверхности, с которой излучаются волны, растет, но скорость ее роста не превосходит скорости распространения сейсмических волн.
• 5. Энергия, освобожденная во время землетрясения, перед ним была энергией упругой деформации горных пород.

В результате тектонических движений в очаге возникают касательные напряжения, система которых, в свою очередь, определяет действующие в очаге скалывающие напряжения. Положение этой системы в пространстве зависит от так называемых нодальных поверхностей в поле смещений(y=0,z=0).

В настоящее время для изучения механизма землетрясений используют записи сейсмических станций, размещенных в разных точках земной поверхности, определяя по ним направление первых движений среды при появлении продольных (P) и поперечных (S) волн. Поле смещений в волнах P на больших расстояниях от источника выражается формулой

U P =-F yz yzr/(a 2 L 22 -y 2)

где F yz - сила действующая на площадке радиусом r; - плотность горных пород; a - скорость P - волны; L расстояние до пункта наблюдения.

В одной из нодальных плоскостей расположена площадка скольжения. Оси сжимающих и растягивающих напряжений перпендикулярны линии их пересечения и составляют с этими плоскостями углы в 45 о. Так что, если на основе наблюдений найдено положение в пространстве двух нодальных плоскостей продольных волн, то этим самым будут установлены положение осей главных напряжений, действующих в очаге, и два возможных положения поверхности разрыва.

Границу разрыва называют дислокацией скольжения. Здесь главную роль играют дефекты кристаллической структуры в процессе разрушения твердых тел. С лавинным нарастанием плотности дислокации связаны не только механические эффекты, но и электрические и магнитные явления, которые могут служить предвестниками землетрясений. Поэтому главный подход к решению проблемы предсказания землетрясений исследователи видят в изучении и выявлении предвестников различной природы.

В настоящее время общепринятыми являются две качественные модели подготовки землетрясений, которые объясняют возникновение предвестниковых явлений. В одной из них развитие очага землетрясения объясняется дилатансией, в основе которой лежит зависимость объемных деформаций от касательных усилий. В водонасыщенной пористой породе, как показали опыты, это явление наблюдается при напряжениях выше предела упругости. Возрастание дилатансии приводит к падению скоростей сейсмических волн и подъему земной поверхности в окрестности эпицентра. Затем в результате диффузии воды в очаговую зону происходит увеличение скоростей волн.

Согласно модели лавиноустойчивого трещинообразования явления предвестников могут быть объяснены без предположения о диффузии воды в очаговую зону. Изменение скоростей сейсмических волн можно объяснить развитием ориентированной системы трещин, которые взаимодействуют между собой и по мере роста нагрузок начинают сливаться. Процесс приобретает лавинный характер. На этой стадии материал неустойчив, происходит локализация растущих трещин в узких зонах, вне которых трещины закрываются. Эффективная жесткость среды возрастает, что приводит к увеличению скоростей сейсмических волн. Изучение явления показало, что отношение скоростей продольных и поперечных волн перед землетрясением сначала уменьшается, а затем возрастает, и эта зависимость может являться одним из предвестников землетрясений.

Горообразовательные, вулканические и сейсмические процессы географически тяготеют друг к другу. Однако во времени они происходят, как правило, неодновременно и всегда с разной продолжительностью. Кроме того, есть районы с резко выраженной только сейсмической активностью. Например, многие Средней Азии отличаются высокой сейсмичностью, но не имеют вулканов. На Камчатке и в Чили вулканы и землетрясения проявляются на одной и той же территории, но редко одновременно.

Многие из сейсмологов, говоря о механизме землетрясений, придерживаются теории упругого высвобождения или упругой отдачи. Они связывают возникновение землетрясений с внезапным высвобождением энергии упругой деформации. В результате длительных движений в районе разлома и накопления в связи с этим напряжений, достигающих предельных для прочности пород величины, происходит разрыв или срез этих пород с внезапным быстрым смещением – упругой отдачей, вследствие чего и возникают сейсмические волны. Таким образом, очень медленные и длительные тектонические движения при землетрясении переходят в сейсмические движения, отличающиеся большой скоростью, что происходит в результате быстрой « разрядки», накопленной упругой энергии. Это разрядка происходит всего за 10-15 секунд (редко за 40-60 секунд).

При зарождении землетрясения происходит разрушение породы на ограниченном участке, расположенном на определенной глубине от поверхности Земли. В связи с возникшем ослаблением происходит развитие дислокации на очаг или гипоцентральную часть область землетрясения. Разрушение произойдет там, где порода наименее прочна,а это может быть в разломах между блоками. В силу каких-то глубинных процессов отдельные участки коры поднимаются или опускаются. При медленном смещении в земной коре происходят пластические деформации. При более быстрых движениях и при большем их градиенте напряжения, возникающие в коре, не успевая рассасываться, достигают величин, при которых в данных условиях происходит нарушение сплошности – либо по готовому, отчасти уже залечившемуся разрыву, либо с образованием нового. С увеличением глубины возрастают всесторонние сжимающие напряжения, и поэтому возникают большие силы трения, препятствующие быстрому разрушению. Возможно по этой причине глубокофокусные землетрясения отличаются большой энергией и продолжительностью.

В настоящее время наиболее распространены две модели распространения сил, вызывающих разрыв в очаге. Первая основана на предположении действия в очаге пары сил, вызывающих касательные усилия вдоль линии разрыва и момент; согласно второй модели в зоне очага существуют две взаимно перпендикулярных пары сил.

Кроме землетрясений, вызванных тектоническими движениями в земной коре и в верхних слоях мантии, существуют два других типа землетрясений, происходящих вследствие извержения вулканов и карстовых явлений, которые очень локальны, редки и обладают малой силой. Землетрясения могут быть вызваны искусственным путем, например при подземном взрыве. Колебания поверхности могут земли могут быть вызваны и работой промышленного оборудования, движением транспорта и т. д. При использовании чувствительной аппаратуры можно убедиться, что поверхность земли постоянно колеблется; эти колебания очень малы и по этой причине называются микросейсмическими. Наличие микросейсм позволяет извлечь очень полезную информацию как для сейсмологов, так и для инженеров- строителей.

Таким образом, в широком смысле по термином землетрясение можно понимать любые сотрясения поверхности Земли. В более узком смысле под землетрясением понимается кратковременное сотрясение поверхности Земли, вызванное сейсмическими волнами, возникшими при местном нарушении сплошности с внезапным выделением в недрах коры или верхней мантии (на глубину примерно до 700 км) упругой энергии.

В какой-то момент землетрясения возникает препятствие взаимному смещению блоков вдоль образовавшихся швов – частично восстанавливаются связи разорванного шва, которыми могут служить силы трения (их появление возможно на сжатых участках), зацепления на поверхностях. Не освободившаяся часть энергии вызывает в новых связях напряжения, которые через некоторое время преодолеют их сопротивление, возникает новый разрыв и новый толчок, однако меньшей силы, чем в момент основного землетрясения. Этих повторных толчков – афтершоков – после сильного землетрясения бывает обычно до нескольких сотен и происходят они в течение нескольких месяцев, постепенно ослабевая. Процесс ослабления толчков во времени не равномерен. Отдельные афтершоки по силе могут приближаться к силе основного землетрясения. Иногда землетрясениям предшествуют слабые толчки – форшоки.

В тех случаях когда землетрясения или вулканы происходят под дном океанов, они возбуждают морские волны, которые, достигая берегов суши и встречая их сопротивление поднимаются на высоту до нескольких десятков метров. Такие волны – цунами (по японски «цу» – порт, «нами» – волна) – временами приносят прибрежным районам большие беды.

Различают две группы сейсмических волн – объемные и поверхностные. Слагающие Землю горные породы упруги и поэтому могут деформироваться и испытывать колебания при резком приложении давления (нагрузок). Внутри объема горных пород распространяются объемные волны. Они делятся на два типа: продольные и поперечные. Продольные волны в теле Земли, как и привычные нам звуковые в воздухе, попеременно сжимают и растягивают вещество горных пород в направлении своего движения. Волны другого типа колеблют среду, через которую они проходят, поперек пути своего движения. Именно они-то, выходя на поверхность, раскачивают из стороны в сторону и вверз-вниз все на земле находящееся, приводя к наибольшим разрушениям. Именно потому, что поверхность твердой Земли – это граница с гораздо менее плотной средой, воздушной (ее называют свободной поверхностью), на земной поверхности объемные сейсмические волны могут свободнее «разгуляться», что обычно и происходит. Этому способствует и свойства приповерхностных грунтов.

Очень важны свойства разных групп и типов сейсмических волн, особенно скорость их прохождения через горные породы. Обычно она измеряется несколькими километрами в секунду и следовательно, на разных расстояниях от очага(гипоцентра и эпицентра) приход волн и ощущается и регистрируется неодновременно. На этом свойстве основано определение координат эпицентра по записям прихода волн на удаленные сейсмические станции. Не менее важны различие в скоростях отдельных групп и типов волн. Так поверхностные волны распространяются медленнее объемных и, следовательно, приходят в пункты наблюдения позднее. В группе объемных поперечные волны распространяются в среднем в 1,75 раза медленнее продольных. Отсюда понятно, почему оказавшиеся в эпицентральной области сильного землетрясения люди часто попадают во власть волн: их толкает, качает, трясет в разных направлениях с разными ускорениями.

Очевидцы нередко «слышат» землетрясения в буквальном смысле слова. Продольные волны сходны со звуковыми. При определенной частоте колебаний (в диапазоне слышимых волн, то есть более 15 герц) они при выходе на поверхность и становятся звуковыми волнами. Если вспомнить, что продольные волны распространяются быстрее, а поперечные нередко несут главные разрушения, легко понять, почему гул может слышаться перед землетрясением. Тут много зависит и от спектров излучения.

Землетрясения классифицируются в зависимости от глубины расположения их очага. Они делятся на следующие три типа1)нормальные- с глубиной очага 0-70 км;2) промежуточные – 70-300 км;3) глубокофокусные – более 300 км.

Реферат на тему: Землетрясения

• Введение
• Механизм возникновения землетрясения
• Изучение землетрясений
• Типы экологических последствий от землетрясений
• Заключение
• Библиография

Введение

Землетрясения – это одни из самых страшных природных катастроф, вызывающих не только опустошительные разрушения, но и уносящие десятки и сотни тысяч человеческих жизней. Землетрясения всегда вызывали ужас своей силой, непредсказуемостью, последствиями. Человек в таких случаях чувствует себя отданным во власть «гнева божья». Земная твердь, самое незыблемое в представлении человека, вдруг оказывается подвижной, она вздымается волнами и раскалывается глубокими ущельями.

Известно большое число катастрофических землетрясений, во время которых число жертв составило многие тысячи. В 1556г. в Китае, в провинции Шэньси, страшное землетрясение привело к гибели 830 тыс. человек, а многие сотни тысяч получили ранения. Лиссабонское землетрясение в Португалии в 1755 г. унесло более 60 тыс. человеческих жизней. Мессинское землетрясение в 1923 г. – 150 тысяч; Таншаньское в Китае в 1976 г. – 650 тысяч. Этот скорбный список можно продолжать и продолжать. В Армении 7 декабря 1888 г. в результате Спитакского землетрясения погибло более 25 тыс. человек и 250 тыс. было ранено. 28 мая 1995 г. на Севере Сахалина мощным землетрясением был стерт с лица Земли городок Нефтегорск, где погибло более 2000 человек.

Землетрясения разной силы и в разных точках земного шара происходят постоянно, приводя к огромному материальному ущербу и жертвам среди населения. Поэтому ученые разных стран не оставляют попыток определить природу землетрясения, выявить его причины и, самое главное, научиться его предсказывать, что, к сожалению, за исключением единичных случаев пока не удается.

1. Механизм возникновения землетрясения

Землетрясение тектонического типа, т.е. связанное с внутренними эндогенными силами Земли, представляет собой процесс растрескивания, идущий с некоторой конечной скоростью, а не мгновенно. Он предполагает образование и обновление множества разномасштабных разрывов, со вспарываением каждого из них не только с высвобождением, но и перераспределением энергии в некотором объеме. Когда мы говорим о том, что сила внешнего воздействия на горные породы превысила их прочность, то следует иметь в виду, что в геомеханике четко различают прочность горных пород как материала, которая относительно высока и прочность породного массива, включающего помимо материала горных пород еще и структурные ослабленные зоны. Благодаря последним, прочность породного массива существенно ниже, чем прочность собственно пород.

Скорость распространения разрывов составляет несколько км/сек и этот процесс разрушения охватывает некоторый объем пород, носящий название очага землетрясения. Гипоцентром называется центр очага, условно точечный источник короткопериодных колебаний.

Физико-химические процессы, происходящие вну­три Земли, вызывают изменения физического со­стояния Земли, объема и других свойств вещества. Это приводит к накапливанию упругих напряже­ний в какой-либо области земного шара. Когда уп­ругие напряжения превысят предел прочности ве­щества, произойдет разрыв и перемещение больших масс земли, которое будет сопровождаться сотрясе­ниями большой силы. Вот это и вызывает сотрясе­ние Земли - землетрясение.

Землетрясением так же обычно называют любое колебание земной поверхности и недр, какими бы причинами оно не вызывалось – эндогенными или антропогенными и какова бы ни была его интенсивность.

Землетрясения происходят на Земле не повсеме­стно. Они концентрируются в сравнительно узких поясах, приуроченных в основном к высоким горам или глубоким океаническим желобам. Первый из них - Тихоокеанский - обрамляет Тихий океан; второй - Средиземнотрансазиатский - простирает­ся от середины Атлантического океана через бас­сейн Средиземного моря, Гималаи, Восточную Азию вплоть до Тихого океана; наконец, Атланто-арктический пояс захватывает срединный Атлан­тический подводный хребет, Исландию, остров Ян-Майен и подводный хребет Ломоносова в Арктике и т. д.

Землетрясения происходят также в зоне афри­канских и азиатских впадин, таких, как Красное море, озера Танганьика и Ньяса в Африке, Иссык-Куль и Байкал в Азии.

Дело в том, что высочайшие горы или глубокие океанические желоба в геологическом масштабе яв­ляются молодыми образованьями, находящимися в процессе формирования. Земная кора в таких областях подвижна. Подавляющая часть землетрясений связана с процессами горообразования. Такие зем­летрясения называют тектоническими. Ученые со­ставили специальную карту, на которой показано, какой силы землетрясения бывают или могут быть в разных районах нашей страны: в Карпатах, в Крыму, на Кавказе и в Закавказье, в горах Пами­ра, Копет-Дага, Тянь-Шаня, Западной и Восточной Сибири, Прибайкалье, на Камчатке, Курильских островах и в Арктике.

Бывают еще и вулканические землетрясения. Лава и раскаленные газы, бурлящие в недрах вул­канов, давят на верхние слои Земли, как пары ки­пящей воды на крышку чайника. Вулканические землетрясения довольно слабы, но продолжаются долго: недели и даже месяцы. Замечены случаи, когда они возникают до извержения вулканов и служат предвестниками катастрофы.

Сотрясения земли могут быть также вызваны об­валами и большими оползнями. Это местные об­вальные землетрясения.

Как правило, сильные землетрясения сопровож­даются повторными толчками, мощность которых постепенно уменьшается.

При тектонических землетрясениях происходят разрывы или перемещения горных пород в каком-нибудь месте в глубине Земли, называемом очагом землетрясения или гипоцентром. Глубина его обычно достигает нескольких десятков километров, а в отдельных случаях и сотен километров. Уча­сток Земли, расположенный над очагом, где сила подземных толчков достигает наибольшей величи­ны, называется эпицентром.

Иногда нарушения в земной коре - трещины, сбросы - достигают поверхности Земли. В таких случаях мосты, дороги, сооружения оказываются разорванными и разрушенными. При землетрясении в Калифорнии в 1906 г. образовалась трещина про­тяженностью в 450 км. Участки дороги около тре­щины сместились на 5-6 м. Во время Гобийского землетрясения (Монголия) 4 декабря 1957 г. воз­никли трещины общей протяженностью 250 км. Вдоль них образовались уступы до 10 м. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опу­скаются и заливаются водой, а в местах, где уступы пересекают реки, появляются водопады.

Как же часто на Земле происходят землетрясе­ния? Современные точные приборы фиксируют ежегодно более 100 тыс. землетрясений. Но люди ощущают около 10 тыс. землетрясений. Из них примерно 100 бывают разрушительными.

Сила сотрясения, или сила проявления землетря­сения на земной поверхности, определяется балла­ми. Наиболее распространенной является 12-балль­ная шкала. Переход от неразрушительных к разру­шительным сотрясениям соответствует 7 баллам.

Сила проявления землетрясения на поверхности Земли в большей степени зависит от глубины оча­га: чем ближе очаг к поверхности Земли, тем сила землетрясения в эпицентре больше. Разруше­ние на поверхности Земли зависит помимо энергии, выделившейся при землетрясении и глубины очага, еще и от качества грунтов. Наибольшие разрушения происходят на рыхлых, сырых и неустойчивых грунтах. Имеет значение и качество наземных по­строек.

2. Изучение землетрясений

Информация, полученная при регистрации земле­трясений, очень важна для науки, она дает сведе­ния как об очаге землетрясения, так и о строении земной коры в отдельных областях и Земли в це­лом. Примерно через 20 мин после сильного земле­трясения о нем узнают сейсмологи всего земного шара. Для этого не нужно ни радио, ни телеграфа.

Как это происходит? При землетрясении переме­щаются, колеблются частицы горных пород. Они толкают, колеблют соседние частицы, которые передают колебания еще дальше в виде упругой волны.

Таким образом, сотрясение как бы передается по цепочке и расходится в виде упругих волн во все стороны. Постепенно, по мере удаления от очага землетрясения, волна ослабевает.

Известно, например, что упругие волны переда­ются по рельсам далеко вперед от мчащегося поез­да, наполняя их ровным, чуть слышным гулом. Упругие волны, которые возникают при землетрясе­нии, называются сейсмическими. Они регистрируются сейсмографами на сейсмических станциях всего земного шара. Сейсмические волны, идущие от очага землетрясения к сейсмическим станциям, проходят через толщи Земли, которые недоступны для прямого наблюдения. Характеристики зареги­стрированных сейсмических волн - время их появ­ления, амплитуда, период колебаний и другие па­раметры - позволяют определять положение эпи­центра землетрясения, его магнитуду, возможную силу в баллах. Сейсмические волны несут и инфор­мацию о строении Земли. Расшифровать сейсмо­грамму - все равно что прочитать рассказ сейсмиче­ских волн о том, что они встретили в глубине Зем­ли. Это сложная, но увлекательная задача. При землетрясении вдоль поверхности Земли, как и вдоль океанов, распространяются очень длинные поверхностные сейсмические волны с периодами от нескольких секунд до нескольких минут. Эти вол­ны по нескольку раз обегают вокруг Земли. Рас­пространяясь от эпицентра навстречу друг другу, они заставляют колебаться весь земной шар в це­лом. Земной шар начинает «звучать», как гигант­ский колокол, когда по нему ударят, и таким уда­ром для Земли служит сильное землетрясение. В последние годы установлено, что основной тон такого «звучания (колебания) имеет период около одного часа и регистрируется особо чувствительной аппаратурой. Эти данные путем сложных расчетов на электронно-вычислительной машине позволяют делать выводы о физических свойствах нашей планеты, определять строение оболочки или мантии Земли на глубине в сотни километров.

В особом приборе - сейсмографе, отмечающем землетрясения, используется свойство инерции. Главная часть сейсмографа - маятник - представ­ляет собой груз, подвешенный на пружине к штати­ву. Когда почва колеблется, маятник сейсмографа отстает от ее движения. Если к маятнику прикрепить иглу и к ней прижать закопченное стекло так, чтобы игла лишь соприкасалась с его поверхностью, получится наиболее простой сейсмограф, которым пользовались раньше. Почва, а вместе с ней штатив и стеклянная пластинка колеблются, маятник и игла вследствие инерции остаются неподвижными. На закопченной поверхности игла прочертит кри­вую колебания поверхности Земли в данной точке.

Если вместо иглы к маятнику прикрепить зерка­ло и направить на него луч света, то отраженный луч - «зайчик» - будет воспроизводить колебания почвы в увеличенном виде. Такой «зайчик» направ­ляют на равномерно движущуюся ленту фотобума­ги; после проявления на этой ленте можно видеть записанные колебания - кривую колебаний Земли во времени - сейсмограмму.

Интенсивность или сила землетрясений характеризуется как в баллах (мера разрушений), так и понятием магнитуда (высвобожденная энергия). В России используется 12-балльная шкала интенсивности землетрясений MSK – 64, составленная С.В.Медведевым, В. Шпонхойером и В. Карником.

Согласно этой шкале, принята следующая градация интенсивности или силы землетрясений:

1 –3 балла – слабые;

4 – 5 баллов – ощутимые;

6 – 7 баллов – сильные (разрушаются ветхие постройки);

8 – разрушительное (частично разрушаются прочные здания, заводские трубы);

9 – опустошительное (разрушаются большинство зданий);

10 – уничтожающее (разрушаются почти все здания, мосты, возникают обвалы и оползни)

11 – катастрофические (разрушаются все постройки, происходит изменение ландшафта);

12 – губительные катастрофы (полное разрушение, изменение рельефа местности на обширной площади).

Сейсмологи во всем мире пользуются одинаковыми определениями в сейсмологии:

а) сейсмическая опасность – возможность (вероятность) сейсмических воздействий определённой силы на поверхности земли (в баллах шкалы сейсмической интенсивности, амплитудах колебаний или ускорениях) на заданной площади в течение рассматриваемого интервала времени;

б) сейсмический риск – рассчитанная вероятность социального и экономического ущерба от землетрясений на заданной территории в заданный интервал времени.

Новый шаг в мировой сейсмологии сделал еще в 1902 г. академик Б. Б. Голицын, который предло­жил способ преобразования механических колеба­ний сейсмографа в электрические и регистрацию их с помощью зеркальных гальванометров.

3. Типы экологических последствий от землетрясений

В широком смысле экологические последствия, следует подразделять на социальные, природные и природно-антропогенные. В каждой из групп могут быть выделены прямые и косвенные последствия.

В настоящее время мы довольно полно знаем прямые проявления (последствия) землетрясений на земной поверхности и, следовательно, их прямые воздействия на элементы социального организма, между тем как сопровождающие (предшествующие, последующие) косвенные явления на уровне микро- и даже макроаномалий процессов в литосфере и вне ее начали изучать совсем недавно.

Наиболее изучены и наглядно отражают сейсмическую опасность экономические потери в результате землетрясений. За последние десятилетия учтённые экономические потери от землетрясений возросли на порядок и достигают теперь около 200 млрд. долл. за десятилетие. Если в предшествующее десятилетие в эпицентральной зоне, например, 8-балльного землетрясения средний убыток в расчёте на одного жителя составлял 1,5 тыс. долл., то теперь он достигает 30 тыс. долл. Естественно, что с повышением балльности (и магнитуды) возрастают площади пораженных территорий, а следовательно, и ущерб.

Число жертв землетрясений на земном шаре, хотя и неравномерно распределяется по годам, в целом неуклонно, по указанным выше причинам, растёт. За последние 500 лет от землетрясений на Земле погибло 4,5млн. человек, то есть ежегодно землетрясения уносят в среднем 9 тысяч человеческих жизней. Однако в период 1947-1976гг. Средние потери составляли 28тыс. человек в год. С точки зрения экологических, как и социальных последствий, не менее важен и тот факт, что число раненых (включая тяжело раненых) обычно во много раз превышает число погибших, а число оставшихся бездомными превышает количество прямых жертв на порядок и более. Так, в зонах полного разрушения зданий (зоны 8 баллов и выше) количество жертв может составлять 1-20%, а раненых – 30-80%, обратные соотношения редки.

Социальные последствия, то есть воздействие сейсмических явлений на население, включает как прямой социальный ущерб (гибель людей, их травматизм физический или психический, потеря крова в условиях нарушения систем жизнедеятельности и т.п.), так и косвенный социальный ущерб, тяжесть которого зависит от размеров прямого и обусловлена резким, на фоне материальных потерь, изменением морально-психологической обстановки, спешным перемещением больших масс людей, нарушением социальных связей и социального статуса, сокращением трудоспособности и падением эффективности труда оставшихся в живых, частью отвлеченных от привычной индивидуальной и общественной деятельности. Сильное землетрясение, особенно в больших городах и в густонаселённых районах, неизбежно ведёт к дезорганизации жизнедеятельности на тот или иной срок. Нарушения социального поведения могут возникать даже в отсутствии самого события, а лишь в связи со слухами о землетрясении, сколь бы ни были эти ожидания нелепы и ничем не обоснованы. Применительно к последнему десятилетию такого рода примеры известны для ряда городов бывшего Советского Союза. Последствия же сейсмических катастроф, тем более в периоды общего ослабления хозяйственно-экономического состояния и политической нестабильности и долговременной социальной дезориентированности населения, могут сказываться на протяжении десятилетий.

В рамках экологических проблем среди нередко провоцируемых сильными землетрясениями, то есть вторичных, последствий следует отметить (на фоне повреждения и гибели ландшафтных и культурных памятников и нарушения среды обитания как таковой) такие, как возникновение эпидемий и эпизоотий, рост заболеваний и нарушение воспроизводства населения, сокращение пищевой базы (гибель запасов, потеря скота, вывод из строя или ухудшение качества сельскохозяйственных угодий), неблагоприятные изменения ландшафтных условий (например, оголение горных склонов, заваливание долин, гидрологические и гидрогеологические изменения), ухудшение качества атмосферного воздуха из-за туч поднятой пыли и появления аэрозольных частиц в результате возникающих при землетрясении пожаров, снижение качества воды, а также качества и емкости рекреационно-оздоровительных ресурсов.

Воздействие сильных землетрясений на природную среду (геологическую среду, ландшафтную оболочку) может быть весьма разнообразным и значительным, хотя в большинстве случаев ареал (зона) изменений не превышает 100-200км.

Среди прямых, наиболее выразительных и значимых воздействий выделим следующие: геологические, гидрологические и гидрогеологические, геофизические, геохимические, атмосферные, биологические..

Природно-техногенные последствия землетрясений сказываются на природной среде охваченного землетрясением района в результате нарушения (разрушения) искусственно созданных сооружения (объектов). Сюда можно отнести, в первую очередь, следующие:

1. Пожары на объектах антропогенной среды, ведущие к экологическим последствиям.
2. Прорыв водохранилищ с образованием водяного вала ниже плотин.
3. Разрывы нефте-, газо- и водопроводов, разлитие нефтепродуктов, утечка газа и воды.
4. Выбросы вредных химических и радиоактивных веществ в окружающую среду, вследствие повреждения производственных объектов, коммуникаций, хранилищ.
5. Нарушение надежности и безопасного функционирования военно-промышленных и военно-оборонительных систем, спровоцированные взрывы боеприпасов.

Приведенный выше список последствий землетрясений, скорее всего, не полон, особенно в отношении отдалённых последствий, часть которых нам еще неизвестна. Но и среди перечисленных некоторые не имеют пока достаточно определённых количественных характеристик и соответственно не могут быть оценены по степени опасности и объёму причиняемого ущерба с необходимой полнотой и надежностью.

Заключение

Около 40% территории бывшего Советского Союза с населением не менее 50 млн. человек было отнесено к сейсмически активным районам. Для России доля таких территорий ещё недавно определялось в 20%, из них 5% считались опасными в высокой степени (зоны 8-ми, и 9-ти балльных землетрясений). Эти относительно скромные цифры не должны успокаивать, ибо ряд прежних оценок оказался неточным и заниженным. С усовершенствованием и созданием новой карты сейсмического районирования России (и Северной Евразии) опасные в сейсмическом отношении зоны существенно расширились.

Но на новой карте в пределах Российской Федерации 11% территории относится к 8- и 9-балльным (при риске 10%), а для особо ответственных сооружений (при риске 1%) – до 35%. Но и на этой карте некоторые опасные зоны остались неучтенные.

Между тем результаты ряда ретроспективных исследований, показывают что даже слабые сейсмические толчки при определенном сочетании условий могут способствовать возникновению критических ситуаций. Когда речь идет об опасных химических производствах, подземных газохранилищах, ядерных объектах, экологические последствия такого рода катастроф не требуют комментариев. К тому же во весь рост встают проблемы спровоцирования (возбужденной) сейсмичности, в первую очередь в районах крупных водохранилищ, ядерных взрывов, пусков тяжелых ракет, массовой откачки флюидов и т.д.

Как малозначимые в экологическом отношении землетрясения могли рассматриваться лишь до тех пор,

— пока экологические проблемы и тень экологического кризиса не предстали во всем их объеме, в России особенно;

— пока человечество не достигло крайней степени экспансии на планете и не подошло к критическому уровню внедрения в природную среду и воздействия на неё, в том числе в сейсмогенных областях.

— пока землетрясения рассматривались как изолированные, строго локализованные во времени и пространстве одномоментные катаклизмы, не связанные с долговременными процессами в других сферах, составляющих среду обитания человека или влияющих на нее.

Ныне ситуация принципиально иная, и оставлять сейсмические и сопряженные с ними процессы вне рассмотрения с экологических позиций уже нельзя.

Землетрясения, которые приносят человечеству огромный вред, раскрывают нам свои тайны. Надо только полнее использовать информацию, которую несут сейсмические волны, изучать строение Земли и отдельных ее районов, выявлять режим работы очагов в каждой зоне и находить предвестники зем­летрясений. Необходимо строить здания с обязатель­ным учетом сейсмических особенностей районов. Та­ков путь, по которому идут сейсмологи всего мира.

На карте сейсмического районировани ука­заны зоны и возможная в них сила будущих сотря­сений. Предсказать же, когда произойдут они, уче­ные пока еще не могут. Это трудно, потому что зем­летрясения зарождаются в недоступных глубинах Земли, а силы, вызывающие их, накапливаются очень медленно. Несомненно, в будущем ученые научатся предсказывать время наступления земле­трясений. Сейчас можно только ослабить последст­вия землетрясений. Для этой цели в районах, кото­рым они угрожают, строительство ведется по спе­циально разработанным правилам. Применяются особые строительные материалы и конструкции. Возводятся устойчивые, прочные здания, рассчитан­ные на возможную балльность землетрясения в дан­ной зоне.

Библиография

1. Болт Б.В. В глубинах Земли: о чем рассказывают землетрясения. М., 1984.
2. Болт В.В. и др. Геологические стихии. М., Мир., 1978.
3. Гир Дж., Шах Х. Зыбкая твердь. М., Мир, 1988.
4. Гупта Х, Растоги Б Плотины и землетрясения. М., Мир, 1979.
5. Короновский Н.В. Общая геология. Издательство Московского университета, 2002.
6. Осипова В.И., Шойгу С.К.. Природные опасности России. Сейсмические опасности. М., «Крук», 2000.
7. Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука. 1993.