 |
 |
|
 |
|
|
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ |
| Большая советская энциклопедия (БЭС) |
подземные удары и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами). В некоторых местах Земли З. происходят часто и иногда достигают большой силы, нарушая целостность грунта, разрушая здания и вызывая человеческие жертвы. Количество З., ежегодно регистрируемых на земном шаре, исчисляется сотнями тысяч. Однако подавляющее их число относится к слабым, и лишь малая доля достигает степени катастрофы. До 20 в. известны, например, такие катастрофические З., как Лисабонское в 1755, Верненское в 1887, разрушившее г. Верный (ныне Алма-Ата), З. в Греции в 1870—73 и др. Сильнейшие З. 20 в. показаны в табл. 3. По своей интенсивности, т. е. По проявлению на поверхности Земли, З. разделяются, согласно международной сейсмической шкале MSK-64, на 12 градаций — баллов (см. табл. 1).
Область возникновения подземного удара — очаг З. — представляет собой некоторый объём в толще Земли, в пределах которого происходит процесс высвобождения накапливающейся длительное время энергии. В геологическом смысле очаг — это разрыв или группа разрывов, по которым происходит почти мгновенное перемещение масс. В центре очага условно выделяется точка, именуемая гипоцентром. Проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицентром. Вокруг него располагается область наибольших разрушений — плейстосейстовая область. Линии, соединяющие пункты с одинаковой интенсивностью колебаний (в баллах), называются изосейстами.
Зависимость между количеством подземных толчков N и их интенсивностью в эпицентре I0 приближённо выражается формулой: lgN=+I0, где и — некоторые постоянные величины. От очага З. во все стороны распространяются упругие Сейсмические волны, среди которых различают продольные Р и поперечные S. По поверхности Земли во все стороны от эпицентра расходятся поверхностные сейсмические волны Рэлея и Лява. Очаги З. возникают на различных глубинах (h). Большая часть их залегает в земной коре (на глубине порядка 20—30 км). В некоторых районах отмечается большое число толчков, исходящих из глубин в сотни км (верхняя мантия Земли).
З. — мощное проявление внутренних сил Земли. При каждом З. в очаге выделяется огромное количество кинетической энергии Е. Так, в Ашхабаде в 1948 Е ~1015 дж, в Сан-Франциско в 1906 E~1016 дж, на Аляске в 1964 E~1018 дж. На всей Земле за год освобождается упругая энергия (в форме З.) порядка 0,5•1019 дж, что составляет, однако, менее 0,5% всей энергии эндогенных (внутренних) процессов Земли.
Интенсивность З., измеряемая в баллах, характеризует степень сотрясения на поверхности Земли, что зависит от глубины залегания очага З. Мерой общей энергии волн служит магнитуда З. (М) — некоторое условное число, пропорциональное логарифму максимальной амплитуды смещения частиц почвы, эта величина определяется из наблюдений на сейсмических станциях и выражается в относительных единицах. Самое сильное З. имеет магнитуду не более 9.
Табл. 1. — Сейсмическая шкала (схематизировано)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Балл | Название землетрясения | Краткая характеристика |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 | Незаметное | Отмечается только сейсмическими приборами |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 2 | Очень слабое | Ощущается отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 3 | Слабое | Ощущается лишь небольшой частью населения |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 4 | Умеренное | Распознаётся по лёгкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных |
| | | стёкол, скрипу дверей и стен |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 5 | Довольно сильное | Общее сотрясение зданий, колебание мебели. Трещины в оконных стёклах и |
| | | штукатурке. Пробуждение спящих |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 6 | Сильное | Ощущается всеми. Картины падают со стен. Откалываются куски штукатурки, |
| | | лёгкое повреждение зданий. |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 7 | Очень сильное | Трещины в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные |
| | | постройки остаются невредимыми. |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 8 | Разрушительное | Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или |
| | | опрокидываются. Дома сильно повреждаются. |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 9 | Опустошительное | Сильное повреждение и разрушение каменных домов. |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 10 | Уничтожающее | Крупные трещины в почве. Оползни и обвалы. Разрушение каменных построек. |
| | | Искривление ж.-д. рельсов. |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 11 | Катастрофа | Широкие трещины в земле. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома |
| | | совершенно разрушаются |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 12 | Сильная катастрофа | Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные трещины, |
| | | обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озёрах, отклонение течения |
| | | рек. Ни одно сооружение не выдерживает |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Табл. 2. — Примерное соотношение магнитуды и балльности в зависимости от глубины очага
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| h, км | Магнитуда |
| |----------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | 5 | 6 | 7 | 8 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 10 | 7 | 8 — 9 | 10 | 11 — 12 } I0 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 20 | 6 | 7 — 8 | 9 | 10 — 11 } Баллы |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 40 | 5 | 6 — 7 | 8 | 9 — 10 } |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Табл. 3. Сильнейшие землетрясения 20 в.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Дата по новому | Местоположение эпицентра | Маг- | Сила, | Примечание |
| стилю (согласно | (страна, район, горная | нитуда | баллы | |
| времени по | система) | | | |
| Гринвичу) | | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | ЕВРОПА | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1908, 28 декабря | Остров Сицилия (Италия) | 7,5 | — | Разрушен г. Мессина и ряд др. населённых пунктов на Ю. Италии. |
| | | | | Волны цунами достигали 14 м высоты; погибло 100-160 тыс. чел. |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1927, | Южный берег Крыма, к Ю. от | 6,5 | До 8 | Повреждены многие постройки (от Севастополя до Феодосии) |
| 11 сентября | Ялты (СССР) | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1953, 12 августа | Ионические острова (Греция) | 7,5 | — | Разрушены населённые пункты острова Кефалиния; часть острова |
| | | | | погрузилась под уровень моря |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1963, 26 июля | Город Скопле (Скопье, | 6 | 9 — 10 | Почти 80% зданий города разрушено или повреждено; погибло свыше |
| | Югославия) | | | 2 тыс. чел. |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1969, 8 февраля | У юго-западных берегов | 8 | — | Пострадали города Лисабон, Касабланка и др. поверхность земли |
| | Португалии | | | покрылась трещинами |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1969, 27 октября | Юго-западная часть | 6,4 | 9 | Катастрофическое. Город Баня-Лука превращён в развалины |
| | Югославии | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | АЗИЯ | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1902, 16 декабря | Ферганская долина, | — | 9 | Погибло более 4,5 тыс. чел. |
| | г. Андижан (СССР) | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1905, 4 апреля | Гималаи | 8 | — | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1905, 23 июля | Хребет Болнай (МНР) | 8,2 | — | В районе озера Сангийн-Далай-Нур— хребта Хан-Хухэй образовалась |
| | | | | трещина длиной в 400 км |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1907, 21 октября | Южный склон Гиссарского | — | 9 | Разрушен Каратаг и около 150 др. населённых пунктов; погибло 1,5 |
| | хребта (СССР) | | | тыс. чел. |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1911, 3 января | Долина р. Кебин, южный | 8 | 9 | Разрушен г. Верный (ныне Алма-Ата); обвалы, запруды на горных |
| | склон хребта Заилийский | | | реках |
| | Алатау (СССР) | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1911, 15 июня | Острова Рюкю (Япония) | 8,2 | — | Огромные оползни и обвалы; погибло 100 тыс. чел. |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1923, 1 сентября | Остров Хонсю (Япония) | 8,2 | — | Катастрофическое. Опустошены Токио, Йокохама; погибло около 150 |
| | | | | тыс. чел. В бухте Сагами волны цунами достигали 10 м высоты |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1927, 7 марта | Остров Хонсю (Япония) | 7,8 | — | Катастрофическое. Город Минеяма превращён в руины; погибло около |
| | | | | 1 тыс. чел. |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1938, 1 февраля | Море Банда (Индонезия) | 8,2 | — | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1939, 26 декабря | Горы Внутренний Тавр | 8,0 | — | Катастрофическое; погибло около 30-40 тыс. чел. На побережье |
| | (Турция) | | | Чёрного моря вода отступила на 50 м, а затем залила его на 20 м |
| | | | | дальше обычного |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1941, 20 апреля | Долина р. Сурхоб, посёлок | 6,5 | 8 — 9 | Разрушено более 60 населённых пунктов |
| | Гарм (СССР) | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1946, 2 ноября | Северная часть Чаткальского | 7,5 | 9 | Повреждены сотни зданий в Ташкенте и др. городах; деформация |
| | хребта (СССР) | | | земной коры |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1948, 5 октября | Ашхабад (СССР) | 7 | 9 | Катастрофическое. В течение 20 сек разрушена значительная часть |
| | | | | города |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1949, 10 июля | Гиссаро-Алайская горная | 7,5 | Св. 9 | Пострадало более 150 населённых пунктов |
| | система, Хаит (СССР) | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1952, 4 ноября | Курильские острова к | 8,2 | — | Катастрофическое. Цунами высотой до 18 м причинили крупные |
| | Ю.-В. от полуострова | | | повреждения на берегах Камчатки и северной части Курильских |
| | Шипунский (СССР) | | | островов |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1957, 27 июня | Забайкалье, Муйский хребет | 7,5 | 9 — 10 | Разрушения в Чите, Бодайбо и др. населённых пунктах |
| | (СССР) | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1958, 6 ноября | Курильские острова к | 8,7 | 9 | Цунами |
| | Ю.-В. от острова Итуруп | | | |
| | (СССР) | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1960, 24 апреля | Лар (Иран) | 6 | — | Город сильно разрушен; погибло 3 тыс. чел. |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1962, 1 сентября | Среднеиранские горы (Иран) | 7,8 | — | Разрушительное. Полное разрушение населённого пункта Рудак; |
| | | | | погибло 12 тыс. чел. |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1966, 25 апреля | Ташкент | 5,3 | 8 | Разрушения в центральной части города. Толчки повторялись в мае- |
| | | | | июле 1966 |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1970, 28 марта | Западная Турция | 7 | — | Катастрофическое. Ряд населённых пунктов превращён в развалины; |
| | | | | погибло более 1 тыс. чел. |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1970, 14 мая | Дагестан | 6,5 | 8 | Большой ущерб нанесён населённым пунктам Буйнакского, |
| | | | | Гумбетовского, Казбековского, Кизилъюртовского и др. районов |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1971, 22 мая | Восточная Турция | 6,8 | — | Разрушены города Бингёль и Генч; погибло более 1 тыс. чел. |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1971, 5 октября | Японское море | 7,3 | — | Одно из самых сильных землетрясений в истории острова Сахалин |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | Австралия и Океания | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1906, 14 октября | Впадина Бугенвиль | 8,1 | — | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1931, 2 февраля | Новая Зеландия (Северный | 7,8 | 9 | Катастрофическое. Разрушения и пожары |
| | остров) | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1966, 31 декабря | Острова Санта-Крус | 8 | — | |
| | (британские) | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | АФРИКА | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1960, | Город Агадир (Марокко) | 6 | 11 | Полностью разрушен г. Агадир; погибло 12-15 тыс. чел. |
| 29 февраля | | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | СЕВЕРНАЯ АМЕРИКА | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1906, 18 апреля | Береговые хребты Кордильер | 8,2 | — | Разрушена значительная часть г. Сан-Франциско |
| | (Калифорния, США) | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1964, 28 марта | Залив Принс-Уильям (США) | 8,6 | 10—11 | Цунами высотой до 9 м достигли побережья Канады, США, Гавайских |
| | | | | островов и Японии |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1971, 9 февраля | Калифорния (США) | 6,7 | — | Сильнейшее за последние 40 лет землетрясение в Лос-Анджелесе |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | ЮЖНАЯ АМЕРИКА | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1906, 17 августа | Береговая Кордильера (Чили) | 8,4 | — | В г. Вальпараисо сопровождалось поднятием береговой линии; цунами |
| | | | | пересекли океан, достигли Японии и Гавайских островов |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1960, 22 мая | Район г. Консепсьон (Чили) | 8,8 | — | Разрушительное. Цунами достигли США, Гавайских и Курильских |
| | | | | островов, Австралии и Японии; погибло около 10 тыс. чел. |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1961, 19 августа | Бразилия | 8 | — | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1970, 10 декабря | Побережье Перу | 7,3 | — | Разрушено около 5 тыс. домов. Свыше 20 тыс. чел. осталось без крова |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Между числом З. (N) и их магнитудой (М) существует зависимость, которая приближённо выражается формулой: lgN = a — bM, где а и b — постоянные. Энергия З. (Е) связана с магнитудой соотношением вида: lgE = a1 + b1M. Для коэффициентов a1 и b1 даются различные значения, но наиболее подходящими следует считать a1 близкое к 4, а b1 — к 1,6. Величина K = lg Е иногда называется энергетическим классом З. При З., для которого М = 5, из очага выделяется энергия ~1012дж, К = 12; при М = 8, О Е ~ 1017 дж, К = 17. Магнитуда (М), интенсивность (Io) и глубина очага (h) связаны между собой. Для приближённого определения одной из этих величин по двум другим можно пользоваться табл. 2.
В последние десятилетия широкое развитие получили детально разработанные методы статистического анализа З. С их помощью составляются карты сейсмической активности и карты сотрясаемости (средней частоты З. того или иного энергетического класса в данном пункте), а также графики повторяемости (зависимость частоты З. от их магнитуды). З. распространены по земной поверхности весьма неравномерно (см. карту*). Они связаны с участками земной коры, в которых проявляются новейшие дифференцированные тектонические движения. Известно 2 главных сейсмических пояса мира — Средиземноморский, простирающийся через юг Евразии от берегов Португалии на З. до Малайского архипелага на В., и Тихоокеанский, кольцом охватывающий берега Тихого океана. Эти пояса включают молодые складчатые горные сооружения, т. е. эпигеосинклинальные орогены (Альпы, Апеннины, Карпаты, Кавказ, Гималаи, Кордильеры, Анды и др.), а также подвижные зоны подводных окраин материков, которые многими исследователями интерпретируются как современные геосинклинальные области или складчатые системы в начальной стадии развития (западная периферия Тихого океана с островными дугами Алеутской, Курильской, Японской, Малайской, Новозеландской и др.; Карибское, Средиземное и др. моря). За границами указанных поясов в пределах материков эпицентры З. приурочены к областям новейшей тектонической активизации (эпиплатформенные орогены типа Тянь-Шаня), а также к рифтовым зонам, сопровождающимся образованием систем разломов (рифты Восточной Африки, Красного моря, Байкальская система рифтов и др.). В пределах океанов значительной сейсмической активностью отличаются срединноокеанические хребты (См. Срединно-океанические хребты). На платформах и на большей части дна океанов З. Происходят редко и большой силы не достигают.
Тщательный анализ механизма возникновения подземного удара показывает, что З. представляют реакцию вещества земной коры или мантии Земли на тектонические напряжения, постоянно накапливающиеся в недрах Земли. При этом преобладают напряжения сжатия, хотя местами наблюдаются напряжения растяжения.
Анализ сейсмических, геологических и геофизических данных позволяет заранее наметить те области, где следует ожидать в будущем З., и оценить их максимальную интенсивность. В этом состоит сущность сейсмического районирования (См. Сейсмическое районирование). В СССР карта сейсмического районирования — официальный документ, который обязаны принимать в расчёт проектирующие организации в сейсмических районах. Строгое соблюдение норм сейсмостойкого строительства позволяет значительно снизить разрушительное воздействие З. на здания и др. инженерные сооружения. В будущем, вероятно, удастся разрешить и проблему прогноза З. Основной путь к решению этой проблемы — тщательная регистрация «предвестников» З. — слабых предварительных толчков (форшоков), деформации земной поверхности, изменений параметров геофизических полей и др. изменений состояния и свойств вещества в зоне будущего очага З.
З. начали описываться с древнейших времён. В 19 в. были составлены каталоги З. для всего мира (Дж. Мили, Р. Малле), для Российской империи (И. В. Мушкетов, А. П. Орлов) и др., опубликованы монографии, посвященные наиболее сильным и хорошо изученным З. (особенно в Италии). В начале 20 в. Основное внимание уделялось геологической стороне З. (работы К. И. Богдановича, В. Н. Вебера, Д. И. Мушкетова и многие др. в России; Ф. Монтессю де Баллора, А. Зиберга и многие др. за рубежом), разработке сейсмометрической аппаратуры и созданию сейсмических станций (Б. Б. Голицын, П. М. Никифоров, А. В. Вихерт, Д. А. Харин, Д. П. Кирнос и др.). З. стали объектом изучения специальной отрасли знания — сейсмологии (См. Сейсмология).
В сейсмологии получили развитие физические и математические методы, с помощью которых изучаются не только З., но и внутреннее строение Земли, а также ведутся поиски месторождений полезных ископаемых. Наблюдения над З. Осуществляются специальной сейсмической службой (См. Сейсмическая служба).
Лит.: Гутенберг Б. и Рихтер К., Сейсмичность Земли, пер. с англ., М., 1948; Саваренский Е. ф., Кирнос Д. П., Элементы сейсмологии и сейсмометрии, М., 1955; Атлас землетрясений в СССР, М., 1962; Сейсмическое районирование СССР, М., 1968.
Г. П. Горшков, В. И. Ковригина (сост. табл. 3).
*При составлении карты использованы материалы Н. Н. Николаева (современная структура земной коры), Д. Д. Дормана и М. Баразанги (сейсмичность) и А. В. Введенской (векторы напряжений).,
Разрыв, образовавшийся при Гоби-Алтайском землетрясении (Монголия) 4 декабря 1957.
Разрушения на о. Сицилия при землетрясении 15 января 1968 (9 баллов).
|
| Мультимедийная энциклопедия |
| колебания Земли, вызванные внезапными изменениями в состоянии недр
планеты. Эти колебания представляют собой упругие волны,
распространяющиеся с высокой скоростью в толще горных пород. Наиболее
сильные землетрясения иногда ощущаются на расстояниях более 1500 км от
очага и могут быть зарегистрированы сейсмографами (специальными
высокочувствительными приборами) даже в противоположном полушарии. Район,
где зарождаются колебания, называется очагом землетрясения, а его проекция
на поверхность Земли - эпицентром землетрясения. Очаги большей части
землетрясений лежат в земной коре на глубинах не более 16 км, однако в
некоторых районах глубины очагов достигают 700 км. Ежедневно происходят
тысячи землетрясений, но лишь немногие из них ощущаются человеком.
Упоминания о землетрясениях встречаются в Библии, в трактатах античных
ученых - Геродота, Плиния и Ливия, а также в древних китайских и японских
письменных источниках. До 19 в. большинство сообщений о землетрясениях
содержало описания, обильно приправленные суевериями, и теории, основанные
на скудных и недостоверных наблюдениях. Серию систематических описаний
(каталогов) землетрясений в 1840 начал А. Перри (Франция). В 1850-х годах
Р.Малле (Ирландия) составил большой каталог землетрясений, а его подробный
отчет о землетрясении в Неаполе в 1857 стал одним из первых строго научных
описаний сильных землетрясений.
Причины землетрясений. Хотя уже с давних времен ведутся
многочисленные исследования, нельзя сказать, что причины возникновения
землетрясений полностью изучены. По характеру процессов в их очагах
выделяют несколько типов землетрясений, основными из которых являются
тектонические, вулканические и техногенные.
Тектонические землетрясения возникают вследствие внезапного снятия
напряжения, например, при подвижках по разлому в земной коре (исследования
последних лет показывают, что причиной глубоких землетрясений могут быть и
фазовые переходы в мантии Земли, происходящие при определенных
температурах и давлениях). Иногда глубинные разломы выходят на
поверхность. Во время катастрофического землетрясения в Сан-Франциско 18
апреля 1906 общая протяженность поверхностных разрывов в зоне разлома Сан-
Андреас составила более 430 км, максимальное горизонтальное смещение - 6
м. Максимальная зарегистрированная величина сейсмогенных смещений по
разлому 15 м.
Вулканические землетрясения происходят вследствие резких перемещений
магматического расплава в недрах Земли или в результате возникновения
разрывов под влиянием этих перемещений.
Техногенные землетрясения могут быть вызваны подземными ядерными
испытаниями, заполнением водохранилищ, добычей нефти и газа методом
нагнетания жидкости в скважины, взрывными работами при добыче полезных
ископаемых и пр. Менее сильные землетрясения происходят при обвале сводов
пещер или горных выработок.
Сейсмические волны. Колебания, распространяющиеся из очага
землетрясения, представляют собой упругие волны, характер и скорость
распространения которых зависят от упругих свойств и плотности пород. К
упругим свойствам относятся модуль объемной деформации, характеризующий
сопротивление сжатию без изменения формы, и модуль сдвига, определяющий
сопротивление усилиям сдвига. Скорость распространения упругих волн
увеличивается прямо пропорционально квадратному корню значений параметров
упругости и плотности среды.
Продольные и поперечные волны. На сейсмограммах эти волны
появляются первыми. Раньше всего регистрируются продольные волны, при
прохождении которых каждая частица среды подвергается сначала сжатию, а
затем снова расширяется, испытывая при этом возвратно-поступательное
движение в продольном направлении (т.е. в направлении распространения
волны). Эти волны называются также Р-волнами, или первичными волнами. Их
скорость зависит от модуля упругости и жесткости породы. Вблизи земной
поверхности скорость Р-волн составляет 6 км/с, а на очень большой глубине
- ок. 13 км/с. Следующими регистрируются поперечные сейсмические волны,
называемые также S-волнами, или вторичными волнами. При их прохождении
каждая частица породы колеблется перпендикулярно направлению
распространения волны. Их скорость зависит от сопротивления породы сдвигу
и составляет примерно 7/12 от скорости распространения Р-волн.
Поверхностные волны распространяются вдоль земной поверхности или
параллельно ей и не проникают глубже 80-160 км. В этой группе выделяются
волны Рэлея и волны Лява (названные по именам ученых, разработавших
математическую теорию распространения таких волн). При прохождении волн
Рэлея частицы породы описывают вертикальные эллипсы, лежащие в очаговой
плоскости. В волнах Лява частицы породы колеблются перпендикулярно
направлению распространения волн. Поверхностные волны часто обозначаются
сокращенно как L-волны. Скорость их распространения составляет 3,2-4,4
км/с. При глубокофокусных землетрясениях поверхностные волны очень слабые.
Амплитуда и период характеризуют колебательные движения сейсмических волн.
Амплитудой называется величина, на которую изменяется положение частицы
грунта при прохождении волны по сравнению с предшествовавшим состоянием
покоя. Период колебаний - промежуток времени, за который совершается одно
полное колебание частицы. Вблизи очага землетрясения наблюдаются колебания
с различными периодами - от долей секунды до нескольких секунд. Однако на
больших расстояниях от центра (сотни километров) короткопериодные
колебания выражены слабее: для Р-волн характерны периоды от 1 до 10 с, а
для S-волн - немного больше. Периоды поверхностных волн составляют от
нескольких секунд до нескольких сотен секунд. Амплитуды колебаний могут
быть значительными вблизи очага, однако на расстояниях 1500 км и более они
очень малы - менее нескольких микрон для волн Р и S и менее 1 см - для
поверхностных волн.
Отражение и преломление. Встречая на своем пути слои пород с
отличающимися свойствами, сейсмические волны отражаются или преломляются
подобно тому, как луч света отражается от зеркальной поверхности или
преломляется, переходя из воздуха в воду. Любые изменения упругих
характеристик или плотности материала на пути распространения сейсмических
волн заставляют их преломляться, а при резких изменениях свойств среды
часть энергии волн отражается (см. рис.).
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ..
Пути сейсмических волн. Продольные и поперечные волны
распространяются в толще Земли, при этом непрерывно увеличивается объем
среды, вовлекаемой в колебательный процесс. Поверхность, соответствующая
максимальному продвижению волн определенного типа в данный момент,
называется фронтом этих волн. Поскольку модуль упругости среды возрастает
с глубиной быстрее, чем ее плотность (до глубины 2900 км), скорость
распространения волн на глубине выше, чем вблизи поверхности, и фронт
волны оказывается более продвинутым вглубь, чем в латеральном (боковом)
направлении. Траекторией волны называется линия, соединяющая точку,
находящуюся на фронте волны, с источником волны. Направления
распространения волн Р и S представляют собой кривые, обращенные
выпуклостью вниз (из-за того, что скорость движения волн больше на
глубине). Траектории волн Р и S совпадают, хотя первые распространяются
быстрее.
Сейсмические станции, находящиеся вдали от эпицентра землетрясения,
регистрируют не только прямые волны Р и S, но также волны этих типов, уже
отраженные один раз от поверхности Земли - РР и SS (или РR1 и SR1), а
иногда - отраженные дважды - РРР и SSS (или РR2 и SR2). Существуют также
отраженные волны, которые проходят один отрезок пути как Р-волна, а
второй, после отражения, - как S-волна. Образующиеся обменные волны
обозначаются как РS или SР. На сейсмограммах глубокофокусных землетрясений
наблюдаются также и другие типы отраженных волн, например, волны, которые
прежде, чем достичь регистрирующей станции, отразились от поверхности
Земли. Их принято обозначать маленькой буквой, за которой следует
заглавная (например, рR). Эти волны очень удобно использовать для
определения глубины очага землетрясения.
На глубине 2900 км скорость P-волн резко снижается от >13 км/с до ~8 км/с;
а S-волны не распространяются ниже этого уровня, соответствующего границе
земного ядра и мантии. Оба типа волн частично отражаются от этой
поверхности, и некоторое количество их энергии возвращается к поверхности
в виде волн, обозначаемых как РсР и SсS. Р-волны проходят сквозь ядро, но
их траектория при этом резко отклоняется и на поверхности Земли возникает
теневая зона, в пределах которой регистрируются только очень слабые Р-
волны. Эта зона начинается на расстоянии ок. 11 тыс. км от сейсмического
источника, а уже на расстоянии 16 тыс. км Р-волны снова появляются, причем
их амплитуда значительно возрастает из-за фокусирующего влияния ядра, где
скорости волн низкие. Р-волны, прошедшие сквозь земное ядро, обозначаются
РКР или Р'. На сейсмограммах хорошо выделяются также волны, которые по
пути от источника к ядру идут как волны S, затем проходят сквозь ядро как
волны Р, а при выходе волны снова преобразуются в тип S. В самом центре
Земли, на глубине более 5100 км, существует внутреннее ядро, находящееся
предположительно в твердом состоянии, но природа его пока не вполне ясна.
Волны, проникающие сквозь это внутреннее ядро, обозначаются как РКIКР или
SКIКS (см. рис.).
Регистрация землетрясений. Прибор, записывающий сейсмические
колебания, называется сейсмографом, а сама запись - сейсмограммой.
Сейсмограф состоит из маятника, подвешенного внутри корпуса на пружине, и
записывающего устройства.
Одно из первых записывающих устройств представляло собой вращающийся
барабан с бумажной лентой. При вращении барабан постепенно смещается в
одну сторону, так что нулевая линия записи на бумаге имеет вид спирали.
Каждую минуту на график наносятся вертикальные линии - отметки времени;
для этого используются очень точные часы, которые периодически сверяют с
эталоном точного времени. Для изучения близких землетрясений необходима
точность маркировки - до секунды или меньше.
Во многих сейсмографах для преобразования механического сигнала в
электрический используются индукционные устройства, в которых при
перемещении инертной массы маятника относительно корпуса изменяется
величина магнитного потока, проходящего через витки индукционной катушки.
Возникающий при этом слабый электрический ток приводит в действие
гальванометр, соединенный с зеркальцем, которое отбрасывает луч света на
светочувствительную бумагу записывающего устройства. В современных
сейсмографах регистрация колебаний ведется в цифровом виде с
использованием компьютеров.
Магнитуда землетрясений обычно определяется по шкале, основанной на
записях сейсмографов. Эта шкала известна под названием шкалы магнитуд, или
шкалы Рихтера (по имени американского сейсмолога Ч.Ф.Рихтера,
предложившего ее в 1935). Магнитуда землетрясения - безразмерная величина,
пропорциональная логарифму отношения максимальных амплитуд определенного
типа волн данного землетрясения и некоторого стандартного землетрясения.
Существуют различия в методах определения магнитуд близких, удаленных,
мелкофокусных (неглубоких) и глубоких землетрясений. Магнитуды,
определенные по разным типам волн, отличаются по величине. Землетрясения
разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются следующим образом:
2 - самые слабые ощущаемые толчки;
4 1/2 - самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;
6 - умеренные разрушения;
8 1/2 - самые сильные из известных землетрясений.
Интенсивность землетрясений оценивается в баллах при обследовании района
по величине вызванных ими разрушений наземных сооружений или деформаций
земной поверхности. Для ретроспективной оценки балльности исторических или
более древних землетрясений используют некоторые эмпирически полученные
соотношения. В США оценка интенсивности обычно проводится по
модифицированной 12-балльной шкале Меркалли.
1 балл. Ощущается немногими особо чувствительными людьми в особенно
благоприятных для этого обстоятельствах.
3 балла. Ощущается людьми как вибрация от проезжающего грузовика.
4 балла. Дребезжат посуда и оконные стекла, скрипят двери и стены.
5 баллов. Ощущается почти всеми; многие спящие просыпаются. Незакрепленные
предметы падают.
6 баллов. Ощущается всеми. Небольшие повреждения.
8 баллов. Падают дымовые трубы, памятники, рушатся стены. Меняется уровень
воды в колодцах. Сильно повреждаются капитальные здания.
10 баллов. Разрушаются кирпичные постройки и каркасные сооружения.
Деформируются рельсы, возникают оползни.
12 баллов. Полное разрушение. На земной поверхности видны волны.
В России и некоторых соседних с ней странах принято оценивать
интенсивность колебаний в баллах МSК (12-балльной шкалы Медведева -
Шпонхойера - Карника), в Японии - в баллах ЯМА (9-балльной шкалы Японского
метеорологического агентства).
Интенсивность в баллах (выражающихся целыми числами без дробей)
определяется при обследовании района, в котором произошло землетрясение,
или опросе жителей об их ощущениях при отсутствии разрушений, или же
расчетами по эмпирически полученным и принятым для данного района
формулам. Среди первых сведений о произошедшем землетрясении становится
известной именно его магнитуда, а не интенсивность. Магнитуда определяется
по сейсмограммам даже на больших расстояниях от эпицентра.
Последствия землетрясений. Сильные землетрясения оставляют
множество следов, особенно в районе эпицентра: наибольшее распространение
имеют оползни и осыпи рыхлого грунта и трещины на земной поверхности.
Характер таких нарушений в значительной степени определяется геологическим
строением местности. В рыхлом и водонасыщенном грунте на крутых склонах
часто происходят оползни и обвалы, а мощная толща водонасыщенного аллювия
в долинах деформируется легче, чем твердые породы. На поверхности аллювия
образуются просадочные котловины, заполняющиеся водой. И даже не очень
сильные землетрясения получают отражение в рельефе местности.
Смещения по разломам или возникновение поверхностных разрывов могут
изменить плановое и высотное положение отдельных точек земной поверхности
вдоль линии разлома, как это произошло во время землетрясения 1906 в Сан-
Франциско. При землетрясении в октябре 1915 в долине Плезант в Неваде на
разломе образовался уступ длиной 35 км и высотой до 4,5 м. При
землетрясении в мае 1940 в долине Импириал в Калифорнии подвижки произошли
на 55-километровом участке разлома, причем наблюдались горизонтальные
смещения до 4,5 м. В результате Ассамского землетрясения (Индия) в июне
1897 в эпицентральной области высота местности изменилась не менее, чем на
3 м.
Значительные поверхностные деформации прослеживаются не только вблизи
разломов и приводят к изменению направления речного стока, подпруживанию
или разрывам водотоков, нарушению режима источников воды, причем некоторые
из них временно или навсегда перестают функционировать, но в то же время
могут появиться новые. Колодцы и скважины заплывают грязью, а уровень воды
в них ощутимо меняется. При сильных землетрясениях вода, жидкая грязь или
песок могут фонтанами выбрасываться из грунта.
При смещении по разломам происходят повреждения автомобильных и железных
дорог, зданий, мостов и прочих инженерных сооружений. Однако качественно
построенные здания редко разрушаются полностью. Обычно степень разрушений
находится в прямой зависимости от типа сооружения и геологического
строения местности. При землетрясениях умеренной силы могут происходить
частичные повреждения зданий, а если они неудачно спроектированы или
некачественно построены, то возможно и их полное разрушение.
При очень сильных толчках могут обрушиться и сильно пострадать сооружения,
построенные без учета сейсмической опасности. Обычно не обрушиваются одно-
и двухэтажные постройки, если у них не очень тяжелые крыши. Однако бывает,
что они смещаются с фундаментов и часто у них растрескивается и
отваливается штукатурка.
Дифференцированные движения могут приводить к тому, что мосты сдвигаются
со своих опор, а инженерные коммуникации и водопроводные трубы
разрываются. При интенсивных колебаниях уложенные в грунт трубы могут
"складываться", всовываясь одна в другую, или выгибаться, выходя на
поверхность, а железнодорожные рельсы деформироваться. В сейсмоопасных
районах сооружения должны проектироваться и строиться с соблюдением
строительных норм, принятых для данного района в соответствии с картой
сейсмического районирования.
В густонаселенных районах едва ли не больший ущерб, чем сами
землетрясения, наносят пожары, возникающие в результате разрыва
газопроводов и линий электропередач, опрокидывания печей, плит и разных
нагревательных приборов. Борьба с пожарами затрудняется из-за того, что
водопровод оказывается поврежденным, а улицы непроезжими вследствие
образовавшихся завалов.
Сопутствующие явления. Иногда подземные толчки сопровождаются
хорошо различимым низким гулом, когда частота сейсмических колебаний лежит
в диапазоне, воспринимаемом человеческим ухом, иногда такие звуки слышатся
и при отсутствии толчков. В некоторых районах они представляют собой
довольно обычное явление, хотя ощутимые землетрясения происходят очень
редко. Имеются также многочисленные сообщения о возникновении свечения во
время сильных землетрясений. Общепринятого объяснения таких явлений пока
нет. Цунами (большие волны на море) возникают при быстрых вертикальных
деформациях морского дна во время подводных землетрясений. Цунами
распространяются в океанах в пределах глубоководных зон океанов со
скоростью 400-800 км/ч и могут вызвать разрушения на берегах, удаленных на
тысячи километров от эпицентра. У близлежащих к эпицентру берегов эти
волны иногда достигают в высоту 30 м.
При многих сильных землетрясениях помимо основных толчков регистрируются
форшоки (предшествующие землетрясения) и многочисленные афтершоки
(землетрясения, следующие за основным толчком). Афтершоки обычно слабее,
чем основной толчок, и могут повторяться в течение недель и даже лет,
становясь все реже и реже.
Географическое распространение землетрясений. Большинство землетрясений
сосредоточено в двух протяженных, узких зонах. Одна из них обрамляет Тихий
океан, а вторая тянется от Азорских о-вов на восток до Юго-Восточной Азии.
Тихоокеанская сейсмическая зона проходит вдоль западного побережья Южной
Америки. В Центральной Америке она разделяется на две ветви, одна из
которых следует вдоль островной дуги Вест-Индии, а другая продолжается на
север, расширяясь в пределах США, до западных хребтов Скалистых гор. Далее
эта зона проходит через Алеутские о-ва до Камчатки и затем через Японские
о-ва, Филиппины, Новую Гвинею и острова юго-западной части Тихого океана к
Новой Зеландии и Антарктике.
Вторая зона от Азорских о-вов простирается на восток через Альпы и Турцию.
На юге Азии она расширяется, а затем сужается и меняет направление на
меридиональное, следует через территорию Мьянмы, острова Суматра и Ява и
соединяется с циркумтихоокеанской зоной в районе Новой Гвинеи.
Выделяется также зона меньшего размера в центральной части Атлантического
океана, следующая вдоль Срединно-Атлантического хребта.
Существует ряд районов, где землетрясения происходят довольно часто. К ним
относятся Восточная Африка, Индийский океан и в Северной Америке долина
р.Св. Лаврентия и северо-восток США.
Иногда в районах, которые принято считать неактивными, происходят сильные
землетрясения, как, например, в Чарлстоне (шт. Южная Каролина) в 1886.
По сравнению с мелкофокусными глубокофокусные землетрясения имеют более
ограниченное распространение. Они не были зарегистрированы в пределах
Тихоокеанской зоны от южной Мексики до Алеутских о-вов, а в
Средиземноморской зоне - к западу от Карпат. Глубокофокусные землетрясения
характерны для западной окраины Тихого океана, Юго-Восточной Азии и
западного побережья Южной Америки. Зона с глубокофокусными очагами обычно
располагается вдоль зоны мелкофокусных землетрясений со стороны материка.
Прогноз землетрясений. Для повышения точности прогноза
землетрясений необходимо лучше представлять механизмы накопления
напряжений в земной коре, крипа и деформаций на разломах, выявить
зависимости между тепловым потоком из недр Земли и пространственным
распределением землетрясений, а также установить закономерности
повторяемости землетрясений в зависимости от их магнитуды.
Во многих районах земного шара, где существует вероятность возникновения
сильных землетрясений, ведутся геодинамические наблюдения с целью
обнаружения предвестников землетрясений, среди которых заслуживают особого
внимания изменения сейсмической активности, деформации земной коры,
аномалии геомагнитных полей и теплового потока, резкие изменения свойств
горных пород (электрических, сейсмических и т.п.), геохимические аномалии,
нарушения водного режима, атмосферные явления, а также аномальное
поведение насекомых и других животных (биологические предвестники). Такого
рода исследования проводятся на специальных геодинамических полигонах
(например, Паркфилдском в Калифорнии, Гармском в Таджикистане и др.). С
1960 работает множество сейсмических станций, оборудованных
высокочувствительной регистрирующей аппаратурой и мощными компьютерами,
позволяющими быстро обрабатывать данные и определять положение очагов
землетрясений.
ЛИТЕРАТУРА
Рихтер Г.Ф. Элементарная сейсмология. М., 1963
Рикитаке Т. Предсказание землетрясений. М., 1975
Сейсмическая шкала и методы измерения сейсмической активности. М., 1975 |
| Бренан - Словарь научной грамотности |
Природные катастрофы, возникающие вследствие движения тектонических плит. Землетрясения (и вулканические извержения) обычно происходят недалеко от границ плит. Горячие недра Земли образуют в верхних слоях мантии слой расплавленных пород, и тектонические плиты движутся под действием мантийной конвекции. Когда две плиты сходятся слишком быстро, вместо постепенного коробления и изгиба (приводящих к горообразованию) край одной плиты с силой надвигается на другую плиту. Последующие движения плит вдоль так называемых разломов и принято считать причиной тектонических землетрясений.
При землетрясениях высвобождается огромная энергия. По оценкам полная энергия сильных землетрясений равна мощи тысячи атомных бомб. Скажем, землетрясение 1989 г. в Северной Калифорнии с магнитудой 6,9 по шкале Рихтера было равнозначно взрыву 30 млн. тонн мощной взрывчатки - почти в десять раз больше, чем взрывная мощь всех бомб, сброшенных во время второй мировой войны (в том числе двух атомных бомб).
Сильнейшее из когда-либо зарегистрированных землетрясение имело магнитуду 8,9 и произошло в Японии в 1933 г. См. <<тектоника плит>>; <<Рихтера шкала>>; <<сейсмология>>. |
|
|
|
 |
Если вы желаете блеснуть знаниями в беседе или привести аргумент в споре, то можете использовать ссылку:
будет выглядеть так: ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
будет выглядеть так: Что такое ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
|
|
|
|
|
|
 |
|
 |
|
|
