Землетрясения, классификация и разрушающее действие

 

 

 

Землетрясения, классификация  и разрушающее действие

 

Реферат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва

2011

Содержание:

Введение…………………………………………………………3

1. Понятие землетрясения…………………………………………4
2. Причины возникновения землетрясений………........................4
3. Сейсмические пояса……………………………………………..6
4. Классификация землетрясений…………………………………6
1. По причине возникновения…………………………………6
2. По силе………………………………………………………..7
3. По глубине расположения очага ……………………………9
5. Разрушающее действие. Последствия землетрясений………...10

Заключение………………………………………………………..15

Приложения……………………………………………………….16

Список используемой литературы………………………………17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

 

В недрах нашей планеты  непрерывно происходят внутренние процессы, изменяющие лик Земли. Чаще всего эти изменения медленные, постепенные. Точные измерения показывают, что одни участки земной поверхности поднимаются, другие опускаются. Не остаются постоянными даже расстояния между континентами. Иногда внутренние процессы протекают бурно и грозная стихия землетрясений превращает в развалины города, опустошает  целые районы.

Немногие из грозных явлений  природы  могут  сравниваться  по разрушительной силе и опасности с землетрясениями. Их летопись насчитывает миллионы  жертв, сотни погибших городов. Каждый человек, живущий  на  Земле,  привык  считать земную твердь чем-то прочным и надежным. Когда же она начинает  сотрясаться взрываться,  оседать,  ускользать  из-под  ног,  человека  охватывает  ужас. Под угрозой землетрясений находятся обширные территории, многие густонаселенные области и даже целые страны. Наибольшая опасность землетрясений заключается в их неожиданности и неотвратимости. Однако научные достижения последних лет открывают реальные возможности  не только предсказывать землетрясения, но и влиять на их ход.

 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.

 

 

             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Понятие землетрясения.

 

Землетрясение – это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний. Это колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами) или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушение подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызываться также подъёмом лавы при вулканических извержениях 
К числу наиболее употребительных сейсмологический терминов, связанных с понятием “землетрясение”, можно отнести следующие: очаг, гипоцентр, эпицентр, магнитуда, балл. 
          Под очагом тектонического землетрясения понимается замкнутый объем земного вещества, в котором достаточно короткого, до 1-3 минут, времени произошли разрушения. Как правило, в области очага происходит смещение одной части объема относительно другой. Чаще всего он находится на глубине 10 — 100 километров. Размер очага землетрясения может составлять от десятков до сотен километров.

 Место, в котором  начинается смещение, именуется  гипоцентром. Именно с этой  точки начинается процесс генерации  сейсмических волн, которые могут  привести к разрушениям за  пределами очага. Проекция гипоцентра  по вертикали на земную поверхность  получила название эпицентра. Эпицентр и прилегающая к нему территория называются плейстосейсмовой зоной.

 

 

2. Причины возникновения землетрясений

Сейсмические волны возникают, когда некоторая форма энергии, хранящейся в земной коре, неожиданно освобождается, обычно - когда массы  пород, создающие друг в друге  напряжение, вдруг ломаются и начинают «скользить». Большая часть естественно  происходящих землетрясений связана  с тектонической природой Земли. Такие землетрясения называют тектоническими землетрясениями.

 Литосфера Земли –  мозаика плит, которые медленно, но постоянно движутся. Это движение  вызвано выходом тепла из мантии  и ядра Земли. Границы плит  соприкасаются при движении плит  друг относительно друга, создавая  фрикционное напряжение. Когда фрикционное  напряжение превышает критическое  значение, происходит внезапное  разрушение. Границу тектонических  пластин, вдоль которых происходит  разрушение, называют плоскостью  разлома. Когда разрушения в  плоскости разлома вызывают сильное  смещение земной коры, энергия  выделяется как комбинация энергии  излученных сейсмических волн, фрикционного нагревания поверхности разлома и ломки пород, таким образом вызывая землетрясение. Считается, что только 10 процентов или меньше полной энергии землетрясения излучается как сейсмическая энергия. Большая часть энергии землетрясения используется на увеличение разлома или преобразуется в тепло производимое трением. Поэтому землетрясения понижают доступную упругую потенциальную энергию Земли и поднимают ее температуру. 
Большинство тектонических землетрясений зарождаются на глубине не более десятков километров. В зонах субдукции (где одна тектоническая плита пододвигается под другую), где старшая и более холодная океанская кора спускается ниже другой тектонической плиты, землетрясения могут происходить на значительно больших глубинах (до семисот километров). Эти сейсмически активные области субдукции известны как зоны Wadati-Benioff. Это - землетрясения, которые происходят на глубине, на которой пододвинутая литосфера больше не должна быть ломкой из-за высокой температуры и давления. Возможный механизм образования землетрясений с глубоким центром – образование разрывов, вызванное оливином, подвергающимся фазовому переходу в структуру шпинели.  
 
Землетрясения также часто происходят в вулканических областях и вызываются там одновременно и тектоническими разломами, и движением магмы в вулканах. Такие землетрясения могут быть ранним предупреждением о вулканических извержениях.  
Иногда серия землетрясений происходит в своего рода шторме землетрясения, в котором землетрясения вызываются сотрясением или перераспределением напряжения от предыдущих землетрясений. Подобные толчкам после основного землетрясения, но происходящие на соседних сегментах разлома, эти штормы происходят в течение последующих лет, и некоторые из более поздних землетрясений такие же разрушительные, как и ранние. Подобное наблюдалось в последовательности дюжины землетрясений, которые произошли в Северно-Анатолийском разломе Турции в ХХ столетии, полдюжины больших землетрясений в Новом Мадриде в 1811-1812. 
 
Землетрясения чаще всего происходят вдоль геологических разломов - узких зон, где большие массы пород земной коры перемещаются друг относительно друга. Линии основных разломов Земли расположены по краям огромных тектонических плит, которые составляют земную кору, самые большие землетрясения на Земле происходят в основном в поясах, совпадающих с границами тектонических плит.

 

 

 

3. Пояса активности землетрясений

Наиболее важным поясом сейсмической активности является Тихоокеанский  пояс, который затрагивает многие густонаселенные прибрежные регионы  вокруг Тихого океана, такие как  Новая Зеландия, Новая Гвинея, Япония, Алеутские острова, Аляска и западное побережье Северной и Южной Америки. Считается, что 80 процентов энергии, освобождённой при землетрясениях, приходится на те, чьи эпицентры  находятся в этом поясе. Сейсмическая активность не является одинаковой на всём протяжении пояса, и во многих его точках существуют ответвления. Поскольку во многих местах Тихоокеанский  пояс связан с активной вулканической  деятельностью, его часто называют «Тихоокеанским огненным кольцом».

Второй пояс, известный  как Альпийский (Средиземноморский), проходит через Средиземноморский  регион в восточном направлении  через Азию и соединяется с  Tихоокеанским поясом в Восточной Индии. Энергия, освобождённая при землетрясениях в этом поясе, составляет приблизительно 15 процентов от общемирового количества. Там также есть пояса сейсмической активности, действующие главным образом вдоль океанских горных хребтов Северного Ледовитого, Атлантического океанов, на западе Индийского океана и вдоль Восточно-Африканской зоны разломов. 

См. приложение рис.2 

 

 

4. Классификация землетрясений 
   
1. По причине возникновения.

По причине возникновения  землетрясения бывают природными и  антропогенными.

Природные возникают в результате деятельности сил природы:

• тектонические процессы в земной коре,
• извержения вулканов,
• сильные обвалы,
• оползни.
• обрушения карстовых пустот,
• падения на Землю больших метеоритов,
• столкновение Земли с большими космическими объектами.

Антропогенные возникают в результате деятельности человека:

• взрывы большой мощности
• обрушение подземных инженерных сооружений,
• продавливание верхнего слоя земной поверхности при сооружении искусственных водоемов с большим объемом воды,
• возведение городов с высокой плотностью многоэтажных зданий,
• интенсивная добыча полезных ископаемых.

 

Колебания поверхности 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.

 

 

4.2 Классификация по силе

Сейсмические волны являются главным поражающим фактором землетрясения. Они регистрируются специальными приборами — сейсмографами (рис.1) Сначала сейсмограф фиксирует продольные волны (Р-волны, от лат. prima – «первый»), затем поперечные волны (S-волны, от лат. secunda – «второй»), которые по амплитуде больше Р-волн. Эти волны обычно быстро затухают. Последними приходят L-волны (от лат. longo – «длинный»), т.е. поверхностные волны, вызывающие большие разрушения.

В мире используется несколько  шкал интенсивности: в США — Модифицированная шкала Меркалли (MM), в Европе — Европейская макросейсмическая шкала (EMS), в Японии — шкала Шиндо (Shindo).

12-бальная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника ( MSK-64) была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и России. Сила землетрясения в баллах этой шкалы соответствует следующим проявлениям:

• 1. Не ощущается. Отмечается только сейсмическими приборами.
• 2. Очень слабые толчки. Отмечается сейсмическими приборами. Ощущается только отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя в верхних этажах зданий, и очень чуткими домашними животными.
• 3. Слабое. Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика.
• 4. Умеренное. Распознаётся по лёгкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных стёкол, скрипу дверей и стен. Внутри здания сотрясение ощущает большинство людей.
• 5. Довольно сильное. Под открытым небом ощущается многими, внутри домов — всеми. Общее сотрясение здания, колебание мебели. Маятники часов останавливаются. Трещины в оконных стёклах и штукатурке. Пробуждение спящих. Ощущается людьми и вне зданий, качаются тонкие ветки деревьев. Хлопают двери.
• 6. Сильное. Ощущается всеми. Многие в испуге выбегают на улицу. Картины падают со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются.
• 7. Очень сильное. Повреждения (трещины) в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные и плетневые 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. Старые деревянные дома кривятся.
• 10. Уничтожающее. Трещины в почве иногда до метра шириной. Оползни и обвалы со склонов. Разрушение каменных построек. Искривление железнодорожных рельсов.
• 11. Катастрофа. Широкие трещины в поверхностных слоях земли. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома почти полностью разрушаются. Сильное искривление и выпучивание железнодорожных рельсов.
• 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.

Шкала магнитуд различает  землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной  энергетической характеристикой землетрясения. Существует несколько магнитуд и  соответственно магнитудных шкал: локальная магнитуда (ML); магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms); магнитуда, определяемая по объемным волнам (mb); моментная магнитуда (Mw).

 Наиболее популярной  шкалой для оценки энергии  землетрясений является локальная  шкала магнитуд Рихтера. По  этой шкале возрастанию магнитуды  на единицу соответствует 32-кратное  увеличение освобождённой при  землетрясении сейсмической энергии.  Землетрясение с магнитудой 2 едва  ощутимо, тогда как с магнитудой 7 его разрушительная сила достигает максимума, и землетрясение охватывает большую территорию.

 

По шкале Рихтера магнитуда  меняется от 0 до 9:

• 0 Слабое, может быть зарегистрировано только с помощью приборов
• 1 Не ощущается людьми
• 2 Ощущается на верхних этажах зданий
• 2,5 — 3 Ощущается во всем здании, подвешенные предметы качаются
• 3,5 Раскрываются и закрываются двери и окна, позванивают стекла
• 4 — 4,5 Рябь на лужах, водоемах. Вблизи эпицентра небольшие повреждения
• 5 Потеря равновесия людьми. Разбиваются стекла, трескается штукатурка
• 6 Трудно устоять на ногах. Разрушаются сейсмически не стойкие здания
• 6,5 Появление трещин на земле
• 7 Значительные трещины на земле. Разрушение строений, коммуникаций
• 7,5 Разрушения большей части строений, оползни
• 8 Железнодорожные рельсы изгибаются. Трубопроводы выходят из строя
• 8.6 Энергия в 1 000 000 раз превышает энергию атомной бомбы
• 9 Полное разрушение зданий. Движение масс земли, скальных пород

 

 

4.3  По глубине расположения очага

 Также землетрясения классифицируются в зависимости от глубины расположения их очага.

 Они делятся на следующие  три типа:

 

• нормальные – с глубиной очага 0-70 км;
• промежуточные – 70-300 км; 
• глубокофокусные – более 300 км.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Разрушающее действие. Последствия землетрясений