2.12. Землетрясения

Землетрясением называется любое сотрясение, колебание земной коры. вызванное тектоническими и другими причинами. Землетрясения проявляются в виде подземных толчков.

Землетрясения представляют собой приход из недр Земли упругих колебаний, возбужденныхмгновенными смещениями масс горных пород в очаге землетрясения.

Простую схему землетрясения можно представить следующим образом. Движению вдоль разрывов предшествует увеличение напряжений в очаге до тех пор, пока не будет превзойден предел упругости. Снимается напряжение, скорее всего, за счет подвижек вдоль границ блоков и разрушения определенного объема горных пород.

На самом деле каждое из этих явлений проявляется несколькими значительно менее сильными ударами, предшествующими главному – «форшоками» и последующими – «афтершоками».

При анализе любого землетрясения используются такие понятия, как очаг землетрясения, гипоцентр, эпицентр, изосейста и некоторые другие (рис. 2.61)

Рис. 2.61 Схема строения землетрясения

Рис. 2.62 Эпицентр и гипоцентр землетрясения.

Цифры – значения изосейст в баллах последовательности напластования

Очагземлетрясения – это объем горных пород в недрах, подвергшихся мгновенному разрушению.

Гипоцентр(фокус) землетрясения – место возникновения землетрясения в недрах Земли.

Эпицентрземлетрясения – проекция гипоцентра на земную поверхность.

Максимальной разрушительной силы землетрясение достигает в эпицентре, по мере удаления от которого сила землетрясения убывает.

Изосейсты– линии равных значений силы землетрясения.

Плейстосейстовая область– внутренняя зона вокруг эпицентра, ограниченная максимальной изосейстой.

Гипоцентры многих землетрясенй располагаются под океанами. В таких случаях возникают моретрясения. При меретрясениях возникают огромные волны – цунами⁵. представляющие собой длиннопериодные колебания воды, которые возникают в результате резкого, сопровождающегося землетрясением смещения пород по под-водному разрыву или подводному оползню. При резком изменении объема воды в зоне моретрясения формируются волны давления, которые на поверхности преобразуются в водяной вал, распространяющийся со скоростью примерно 800 км/ч. В открытом океане высота ценами растет, достигая 30 – 40 м. обрушиваясь на берег, ценами проходят далеко вглубь побережья и причиняют огромные разрушения.

Анализ распространения землетрясений на Земле показывает, что они приурочены в основном к сейсмически активным областям. Наибольшей сейсмической активностью характеризуется периферия Тихого океана, на которую приходится около 80% всех землетрясений. Высока сейсмическая активность в Средиземноморском подвижном поясе, включая Прикарпатье, Южную часть Крыма, Кавказ, Памир. Заметная сейсмическая активность отмечается в Срединном Атлантическом хребте и Восточно-Африканской зоне рифтов.

По своей природе землетрясения бывают денудационные, вулканические и тектонические.

Денудационные (обвальные) землетрясения возникают в местностях, сложенных известняками, гипсами и другими легкорастворимыми породами в которых образуются пещеры. При значительном разрастании последних их кровля обваливается под тяжестью вышележащих пород. Для этого вида землетрясений характерна малая глубина фокуса.

Область распространения вулканических землетрясений обычно не превышает 30–40 км, а изосейсы опоясывают конус вулкана и по форме близки к окружности. Эпицентр находится вблизи от кратера, а гипоцентр – на небольшой глубине от поверхности. Отличительными чертами вулканических землетрясений являются: обязательная связь с деятельностью вулканов, центральный характер, сравнительно небольшая энергия толчков и малая область распространения.

Около 95% всех землетрясений относятся к типу тектонических. Они связаны с движением участков земной коры, с резким смещением блоков горных пород по разрывам, т.е. с процессом горообразования. По глубине залегания гипоцентра различают: поверхностные (до10 км), коровые (30–50 км) и глубинные или плутонические (100–700 км) тектонические землетрясения.

Основными параметрами, характеризующими землетрясения, являются сила и интенсивность сейсмического эффекта, выражаемая в баллах, и магнитуды, оцениваемые выделяемой из очага энергии.

При определении балльностиземлетрясений по шкале интенсивности учитывается совокупность многих признаков. Однако принятая шкала носит описательный характер, т.е. основана не на непосредственных измерениях колебаний грунта с помощью инструментов, а на наблюдениях воздействия землетрясений в зоне сильных колебаний и значительных землетрясений, т.е. плейстосейстовой области.

Для сравнения землетрясений, используют шкалу (12 баллов), оценивающую величину землетрясения, зависящую от их начальной энергии – шкалу магнитуд.

Магнитуда(М) определяется как логарифм отношения максимальных амплитуд данного землетрясения к амплитуде максимальных волн некоторого стандартного (референтного) землетрясения.

Предсказание места и время возникновения будущего землетрясения с указанием возможной силы его является важнейшей задачей. В настоящее время используют следующие методы прогноза:

- геохимический, основанный на изменениях химического и компонентного состава подземных вод;

- геофизический, основанный на изменениях электрических свойств горных пород, силы тяжести, скорости прохождения сейсмических и акустических волн;

- геодинамический, основанный на изучении тектонических движений на геодинамических полигонах, путем построения плановых и высотных геодезических сетей и проведения специальных геодезических наблюдений.

Положительные результаты прогноза могут быть получены при использовании данных всей суммы существующих методов.

Краткая форма сейсмической шкалы показана в табл. 2.14.

Таблица 2.14 Сейсмическая шкала