Землетрясение: типы, очаг, характеристики

СОДЕРЖАНИЕ 

       ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………….…..….………….3

1. Землетрясения…………………………………………………………………………………….………..4

2. ТИПЫ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ…………………………………………………………………………...………7

3. ОЧАГ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ……………………………………………………………………….………….10

4. ОСНОВНЫЕ  ПОНЯТИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ………………………………………….……….11
5. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ СИЛЫ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ……………………………….……………………13
6. ГЕОГРАФИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ……………………………………………………………………….16
7. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ…………………………………………………..………17
8. ТРУДНОСТИ ПРОГНОЗА………………………………………………………………………….………22

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………….……..…………..24

      СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………….…………….25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

                  Землетрясения – важная составная часть окружающей нас среды, и ни один район земного шара нельзя считать полностью от них избавленным. Сейсмологи работают во всех развитых, а также во многих развивающихся странах. Они интересуются, почему и как происходят землетрясения. Изучая волны, проходящие через Землю при землетрясениях, ученые воссоздают существенные детали ее внутреннего строения. Разработанные для такого изучения методы оказались полезными также при поисках нефти и других полезных ископаемых. В странах, где землетрясения происходят часто, возникают важные социальные и экономические проблемы, специальные задачи должны решать архитекторы и инженеры. Таким образом, сейсмология служит как практической деятельности человека,  так и познанию фундаментальных законов природы.

                   Сейсмология – это часть более  широкой науки  - геофизики, возникшей как пересечение и связующее звено двух более старых наук – геологии и физики. Геология в широком смысле слова занимается всесторонним изучением Земли, однако в настоящее время ее предметом, как правило, считают преимущественно описательное изучение происхождения и свойств горных пород  и содержащихся в них ископаемых, а также преобразований земной поверхности под воздействием высоких температур, давления, электричества и других сил. В сферу действия геофизики попадают, таким образом, разделы геологии, связанные с физическими измерениями и расчетами, и разделы физики, рассматривающие Землю и ее атмосферу. 
 
 
 
 
 
 
 

1. ЗеМЛЕТРЯСЕНИЯ

     Землетрясения — подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами) или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушением подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызывать также подъём лавы при вулканических извержениях.

     Ежегодно  на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них  так незначительны, что они остаются незамеченными. Действительно сильные  землетрясения, способные вызвать  обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. К счастью, большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями (если землетрясение под океаном обходится без цунами).

     Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Разрушения зданий и сооружений вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими при сейсмических смещениях на морском дне.

     Причиной  землетрясения является быстрое  смещение участка земной коры как  целого в момент пластической (хрупкой) деформации упруго напряженных пород  в очаге землетрясения. Большинство  очагов землетрясений возникает близ поверхности Земли. Само смещение происходит под действием упругих сил в ходе процесса разрядки - уменьшения упругих деформаций в объёме всего участка плиты и смещения к положению равновесия. Землетрясение представляет собой быстрый (в геологических масштабах) переход потенциальной энергии, накопленной в упругодеформированных (сжимаемых, сдвигаемых или растягиваемых) горных породах земных недр, в энергию колебаний этих пород (сейсмические волны), в энергию изменения структуры пород в очаге землетрясения. Этот переход происходит в момент превышения предела прочности пород в очаге землетрясения.

     Предел  прочности пород земной коры превышается  в результате роста суммы сил, действующих на неё:

     1. Силы вязкого трения мантийных  конвекционных потоков о земную кору;

     2. Архимедовой силы, действующей на  легкую кору со стороны более  тяжелой пластичной мантии;

     3. Лунно-солнечных приливов;

     4. Изменяющегося атмосферного давления.

     Эти же силы приводят и к возрастанию  потенциальной энергии упругой  деформации пород в результате смещения плит под их действием. Плотность потенциальной энергии упругих деформаций под действием перечисленных сил нарастает практически во всем объёме плиты (по-разному в разных точках). В момент землетрясения, потенциальная энергия упругой деформации в очаге землетрясения быстро (почти мгновенно) снижается до минимальной остаточной (чуть ли не до нуля). Тогда как в окрестностях очага за счёт сдвига во время землетрясения плиты как целого упругие деформации несколько увеличиваются. Поэтому и случаются часто в окрестностях главного повторные землетрясения — афтершоки. Точно так же малые «предварительные» землетрясения — форшоки — могут спровоцировать большое в окрестностях первоначального малого землетрясения. Большое землетрясение (с большим сдвигом плиты) может вызвать последующие индуцированные землетрясения даже на удаленных краях плиты.

     Из  перечисленных сил первые две  намного больше 3-ей и 4-й, но скорость их изменения намного меньше, чем  скорость изменения приливных и  атмосферных сил. Поэтому точное время прихода землетрясения (год, день, минута) определяется изменением атмосферного давления и приливными силами. Тогда как гораздо большие, но медленно меняющиеся силы вязкого трения и Архимедовой силы задают время прихода землетрясения (с очагом в данной точке) с точностью до столетий и тысячелетий.

     Глубокофокусные землетрясения, очаги которых располагаются  на глубинах до 700 км от поверхности, происходят на конвергентных границах литосферных  плит и связаны с субдукцией.

     Сейсмические  волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород, называется фокусом, очагом или гипоцентром, а точка на земной поверхности над очагом — эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.

     Скорости  сейсмических волн могут достигать 8 км/с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. ТИПЫ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

     Существуют  три типа землетрясений: обвальные, вулканические и тектонические.

     С древних времен вплоть до конца XIX в. полагали, что землетрясения происходят при обвалах в подземных пустотах, причем долгое время считалось, что обвалы вызываются ветрами, бушующими в этих пустотах. Современная наука отвергает такую точку зрения. Обвальные землетрясения действительно существуют, но они очень редки и очень слабые, происходят у самой поверхности земли в тех местах, где имеются пещеры.

     Более частыми и более опасными являются вулканические землетрясения. Они  начинаются на километровых глубинах и сопутствуют переходу магмы из твердого состояния в жидкое. Особый вид вулканических землетрясений связан со взрывами, вулкана.

     Основную  группу землетрясений составляют тектонические  землетрясения.

     Внешняя оболочка Земли – литосфера. Этот слой довольно тонок и покрывает Землю на толщину около 70км. под океанами и около 150км. на континентах. Этот твердый слой, однако, не целый: он разбит на несколько больших кусков, называемые плитами. На приведенной ниже карте видно эти плиты, размеры которых варьируются от сотен до нескольких тысяч километров.

     Под литосферой действуют силы, принуждающие плиты перемещаться со скоростью, как  правило, нескольких сантиметров в  год. Причина этих сил не вполне ясна. Они могут быть вызваны, например, медленными течениями горячего пластичного вещества в недрах.

     Течения возникают в результате тепловой конвекции с динамическими эффектами  вращения Земли. В некоторых областях новое вещество поднимается наверх из земных недр, оттесняя плиты в  стороны (это происходит, например, в Срединно-Атлантическом хребте); в других местах плиты проскальзывают краями одна вдоль другой (как вдоль разлома Сан-андреас в Калифорнии); наконец есть области, называемые зонами субдукции (подвига), где одна плита при встречи заталкивается под другую (плита Наска отклоняется вниз и пододвигается под Южно- Американскую плиту) по мере того как в срединно-океанических хребтах из мантии образуется новая кора, старая возвращается в мантию в зонах субдукции. В некотором смысле вся Земля проходит через этот цикл. Основные зоны суддукции расположены вдоль Алеутских островов, возле Японии, на западе Тихого океана (вблизи Филиппинских островов), в Индонезии, в океане у западных берегов Южной и Центральной Америки и в Персидском заливе.

     Когда одна плита пододвигается под другую, вдоль наклонной поверхности контакта плиты с окружающим материалом, называемой зоной Беньоффа, происходит землетрясение (эта зона название по имени Хьюго Беньоффа, сейсмолога из Калифорнийского технологического института). 

     Некоторые землетрясения при этом происходят и на большой глубине; самые глубокие из них заходят далеко в глубь континента, поскольку океаническая плита пододвигается под континентальную. В зонах субдукции землетрясения происходят на глубинах до 700км.

     Другим  проявлением процесса субдукции  являются глубоководные желоба. Максимальная глубина Перуанско-Чилийского желоба достигает 8063м. ниже уровня моря на расстоянии всего около 100км. от берега. В процессе субдукции образовались и другие желоба – Алеутский, Японский, Яванский, Центральноамериканский и некоторые другие, в основном вдоль границы Тихоокеанской плиты.

     Цепи  вулканов также типичны для зон  субдукции. Когда одна плита пододвигается  под другую, она стремится смять  и приподнять вышележащую плиту. Это ведет к образованию горных цепей и вулканов. И иногда вулканы возникают внутри континента, как в Андах, а иногда они образуют цепи островов, как на Алеутских островах и в других местах на западе Тихого океана.

     Время от времени в мире случается и землетрясения во внутренних частях плит – так называемые внутриплитовые землетрясения. Вероятнее всего, они возникают из-за развития деформаций в плитах, вызванного давлением на краях. Например, территория Китая сдавливается в двух направлениях: с востока – Тихоокеанской плитой, с юга – Индо-Австралийской.

     3. ОЧАГ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

     В очаге землетрясения происходит разрыв подземных пород. В данном случае геологи используют специальный термин – разлом. Разлом возникает, когда породы по оби стороны от разрыва смещаются относительно друг друга настолько, что нарушается соответствие слоев.

     Разлом  может образоваться под действием  различных механических усилий –  растяжения, сжатия, сдвига. Соответственно различают три основных типа геологических разломов. Растягивающиеся усилия могут привести к тому, что некоторый объем породы соскользнет вниз – возникнет разлом, называемый нормальным сбросом. При сжатии часть породы может быть «выдавлена» вверх, такой разлом называют обращенным сбросом. Возможно, также перемещение одного объема породы относительно другого при наличии сдвигающих усилий; в этом случае говорят о поперечном сбросе. Все три типа сбросов поясняют рисунки ниже.