Виды и причины происхождения землетрясений

.        Виды и причины происхождения землетрясений

Землетрясение – это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате смещения и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли и передающееся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Землетрясения происходят не во всех частях мира. Они  бывают только в определённых районах, которые называются сейсмическими  поясами. В настоящее время известно всего два главных пояса:  

Районы, где особенно часто возникают  землетрясения, называют сейсмически активными. К сейсмически опасным районам России относят Кавказ ( Кабардино-Балкарская, Северо-

Причиной  землетрясения обычно бывает сдвиг  в скальных породах земной коры, разлом, вдоль которого один скальный массив с огромной силой трется о  другой. При этом гигантская энергия  вызывает колебания в скальных породах, которые могут распространяться на десятки и сотни километров во все стороны, с расстоянием  их сила убывает. Волновые колебания  при землетрясении бывают в основном трех типов   и передаются по скальным породам земной коры с различной скоростью. Первичные волны колеблются продольно, вторичные поперечно, длинные волны передаются по поверхности Земли. Они перемещаются медленнее, и их часто ощущают как сильное движение поверхности земли. Землетрясения по их происхождению подразделяют на тектонические, вулканические, обвальные, наведённые, связанные с ударами космических тел о Землю.

• Тектонические – причиной служат тектонические процессы, постоянно происходящие на нашей  планете. Сейсмические волны возникают в результате разрушения или сдвига горных пород в недрах земной коры или верхней мантии. 
• Вулканические – сейсмические волны возникают при извержении вулканов. Кроме сдвигов горных пород могут проявляться в виде воздушных волн, образования крупных и мелких раскаленных обломков горных пород, вулканического пепла, потоков раскаленной лавы и удушливых вулканических газов.
• Обвальные – причиной служит обрушение карстовых пустот или заброшенных горных выработок, т.е. рудников. При этом сейсмические волны  имеют небольшую силу и распространяются на незначительные расстояния около 35-70 километров.
• Наведенные- причиной возникновения служат последствия непродуманной инженерной деятельности человека. Обычно эта деятельность связана с заполнением водохранилищ строительством крупных гидротехнических сооружений, эксплуатацией нефтяных или газовых месторождений, закачкой жидкости в скважины и подземные пустоты, а также с проведением взрывов большой мощности.
• При ударе космических тел – причиной служат удары и взрывы метеоритов, астероидов и комет. Взрыв космических тел кроме сейсмических волн формирует также воздушные удары и ударные волны, распространяющиеся на большие расстояния.
• Моретрясения – причиной служат подводные или прибрежные тектонические  и вулканические землетрясения, сопровождающиеся сдвигом вверх и вниз протяженных участков морского дна. При моретрясениях возникают и распространяются на большие расстояния сейсмические и огромные гравитационные волны, т.е. цунами, производящие опустошительные разрушения на суше. Скорость распространения цунами составляет 50-800 км/час с длиной волны до 1000 км и высотой волн до 40-50 метров.

Большинство землетрясений мы не замечаем, их улавливают только специальные приборы - сейсмографы.

Основные  параметры землетрясений

Определение силы землетрясений

Сила  землетрясения в каждой группе оценивалась  баллом. Одной из широко известных  классификаций землетрясений была 10-балльная шкала Росси-Фореля, предложенная в 1883 г. Согласно этой шкале, основанной главным образом на ощущениях  человека, землетрясения подразделялись следующим образом: 
1 -балльные толчки людьми не ощущаются, а отмечаются только приборами; 
2-балльные сотрясения ощущаются немногими людьми, наводящимися в состоянии покоя; 
3-балльные сотрясения ощущаются многими лицами, находящимися в состоянии покоя; 
4-балльные землетрясения ощущаются людьми, занятыми обычной деятельностью, дребезжат оконные стекла, скрипят полы, раскачиваются предметы, подвешенные к потолку; 
5-балльные сотрясения ощущаются всеми; движется мебель, звенят колокола; 
при 6-балльных — пробуждаются спящие, останавливаются маятники часов, начинают раскачиваться деревья, многие жители в испуге покидают дома; 
 при 7-балльных — опрокидываются отдельные предметы, падает штукатурка, общий ужас охватывает население; 
при 8-балльных — падают дымовые трубы, образуются трещины в стенах зданий;

при 9-балльных — частично или полностью разрушаются  некоторые здания; 
при 10-балльных — происходит всеобщее разрушение, образование трещин в земле, горные обвалы. 
     Подобное разделение, конечно, весьма субъективно. Более объективной является классификация, основанная на изменениях ускорения колебаний почвы. Выяснено, что сотрясение с ускорением колебаний менее 2,5 мм/сек людьми не ощущаются. При наиболее сильных землетрясениях колебания почвы превышают 5000 мм/сек. 
     Ограничиваться в классификации землетрясений только показаниями приборов невозможно; многие данные, характеризующие силу землетрясений, можно получить только от очевидцев. Поэтому современная шкала землетрясений должна учитывать как показания приборов, так и данные непосредственных наблюдений над разрушениями, вызываемыми сотрясениями. 
     С 1952 г. в СССР принята новая сейсмическая шкала. Эта шкала построена, с одной стороны, на основе показаний сейсмометра с периодом собственных колебаний 25 секунд, с другой стороны, на основании ощущений людей и наблюдаемых явлений (степень повреждения зданий, построенных без антисейсмических мероприятий). Все здания разделены на группы: а) одноэтажные дома со стенами из камня, кирпича-сырца, самана и т. п.; б) кирпичные и каменные здания; в) деревянные дома. 
     В шкале учитываются также нарушения в грунтах и изменение режима грунтовых вод. 
     Запись на сейсмометре производится механически на сферически-вогнутом стекле. Смещение сферического упругого маятника в сейсмометре обозначается Х0 и выражается в миллиметрах. 
     Как указывалось выше, в пределах одной изосейсмальной зоны сила землетрясения повсеместно одинакова. Однако в той же изосейсмальной зоне даже в одном городе некоторые дома подвергаются разрушению, а соседние с ними — сохраняются. Эти местные колебания силы землетрясений в пределах одной изосейсмальной зоны объясняются тем, что местами подходят две или три сейсмические волны сразу. Они интерферируют между собой, увеличивая или уменьшая силу сотрясения. При увеличении силы сотрясения созда

.        Определение магнитуды землетрясений

Магниту́да  землетрясе́ния — величина, характеризующая энергию, выделившуюся при землетрясении в виде сейсмических волн. Первоначальная шкала магнитуды была предложена американским сейсмологом Чарльзом Рихтером в 1935 году, поэтому в обиходе значение магнитуды называют шкалой Рихтера.

Шкала Рихтера содержит условные единицы (от 1 до 9,5) – магнитуды, которые вычисляются  по колебаниям, регистрируемых сейсмографом. Эту шкалу часто путают со шкалой оценки силы землетрясения в баллах (по 12-балльной системе), которая основана на внешних проявлениях подземного толчка (воздействие на людей, предметы, строения, природные объекты). Когда происходит землетрясение, то сначала становится известной именно его магнитуда, которая определяется по сейсмограммам, а не интенсивность, которая выясняется только спустя некоторое время, после получения информации о последствиях.

Шкала Рихтера

Рихтер предложил для оценки силы землетрясения (в его эпицентре) десятичный логарифм перемещения (в микрометрах) иглы стандартного сейсмографа Вуда-Андерсона, расположенного на расстоянии не более 600 км от эпицентра: M_L = lg A + f, где f — корректирующая функция, вычисляемая по таблице в зависимости от расстояния до эпицентра. Энергия землетрясения примерно пропорциональна A^{3 / 2}, то есть увеличение магнитуды на 1,0 соответствует увеличению амплитуды колебаний в 10 раз и увеличению энергии примерно в 32 раза.

Эта шкала  имела несколько существенных недостатков:

• Рихтер использовал для градуировки своей шкалы малые и средние землетрясения южной Калифорнии, характеризующиеся малой глубиной очага.
• Из-за ограничений используемой аппаратуры шкала Рихтера была ограничена значением около 6,8.
• Предложенный способ измерения учитывал только поверхностные волны, в то время как при глубинных землетрясениях существенная часть энергии выделяется в форме объёмных волн.

В течение  следующих нескольких десятков лет  шкала Рихтера уточнялась и приводилась  в соответствие с новыми наблюдениями. Сейчас существует несколько производных  шкал, самыми важными из которых  являются:

Магнитуда объёмных волн

m_b = lg(A / T) + Q(D,h),

где A — амплитуда колебаний земли (в микрометрах), T — период волны (в секундах), и Q — поправка, зависящая от расстояния до эпицентра D и глубины очага землетрясения h.

Гравитационные  процессы

Гравитационные  процессы развиваются только на крутых склонах с углом наклона более 30°. Главной областью их распространения  являются горы. На равнинах они встречаются  там, где имеются очень крутые склоны. При обрывистых и нависающих склонах развивается процесс обваливания — внезапное обрушение громадных блоков горных пород. На склонах меньшей крутизны возникает процесс осыпания, при котором основную роль играет скатывание обломков на поверхности склона. Обвальные процессы, или горные обвалы представляют собой обрушения крупных массивов горных пород, происходящие внезапно и сопровождающиеся дроблением сорвавшейся массы при ее падении к подножию склона. При обвалах значительная доля обломков проходит часть пути в свободном падении и лишь ниже по склону основная масса обвала приобретает скользящее движение, развивая огромную скорость, достигающую 150 м/с. Трение о ложе или встреча с крупным препятствием гасит скорость, и обвальная масса останавливается. Важнейшими условиями образования обвалов являются крутизна склонов, сложная тектоника, присутствие крупных трещин, длительная подготовка склона, выражающаяся в развитии трещиноватости в скальных породах. Непосредственной причиной обвалов могут быть землетрясения, сильные ливни, удары молнии. Как правило, горные обвалы имеют катастрофический характер. В историческое время одним из грандиознейших был обвал, произошедший в 1911 г. в ущелье р.Мургаб на Памире. Масса горных пород около 7 млрд. т обрушилась в долину и засыпала ущелье, образовав плотину до 740 м высотой. За ней образовалось озеро, получившее название Сарезского, достигающее и в настоящее время 60 км длины и до 505 м глубины. Другим примером может служит так называемые сейсмодислокации виде обрушения части склона Северо-Муйского хребта в речную долину р.Амундакан в Северном Прибайкалье. В результате обвальной денудации склонов возникают гравитационные или обвальные обрывы и обвальные цирки и ниши. К аккумулятивным формам относятся обвальные гряды и холмы. Гряды располагаются обычно вдоль склона, но встречаются и поперечные гряды, расположенные под обвальными цирками. Поверхность обвальных гряд имеет крайне неправильный, хаотический рельеф и изобилует беспорядочно расположенными скальными выступами и глыбами. Обвальные отложения, слагающие эти формы рельефа, характеризуются полным отсутствием сортировки обломков, совместным нахождением очень крупных глыб, мелко раздробленного материала, средних и мелких обломков, хаотически сгруженных и совершенно не скатанных. Петрографический состав обломков обычно однороден и полностью соответствует составу пород, слагающих обрыв. Особым типом обвалов являются лавинные обвалы, связанные с лавинами, деятельность которых подробно изучена Г.К.Тушинским. Снежные лавины увлекают за собой большое количество земли, щебня, глыб и с огромной скоростью проносят все это к подножью склона, где образуются лавинно-обвальные гряды и холмы. Главной денудационной формой являются лавинные лотки — желобообразные углубления на склонах. Осыпные процессы развиваются намного медленнее обвальных, но распространены несравненно шире. Осыпи являются характернейшим элементом горного ландшафта. Они имеют большое значение для хозяйственной деятельности человека в горах. Под осыпями понимают скопления обломков, скатывающихся по склону под действием силы тяжести и отлагающихся у его подножия. Важнейшими условиями для образования осыпей являются крутой уклон земной поверхности, обилие скальных выходов коренных пород, сухой или морозный климат с интенсивным накоплением продуктов выветривания в виде щебня. Осыпи очень характерны для высокогорной зоны, т. е. там, где продукты выветривания не закрепляются растительностью.