Concepte despre cutremure, parametrii acestora. Concepte de bază în știința cutremurelor

Este ușor să trimiți munca ta bună la baza de cunoștințe. Utilizați formularul de mai jos

Loc de muncă bun la site">

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

Introducere

În adâncurile planetei noastre au loc continuu procese interne care schimbă fața Pământului. Cel mai adesea aceste schimbări sunt lente și treptate. Măsurătorile precise arată că unele părți ale suprafeței pământului se ridică, altele cad. Nici măcar distanțele dintre continente nu rămân constante. Uneori, procesele interne au loc violent, iar elementele formidabile ale cutremurelor transformă orașele în ruine și devastează regiuni întregi.

Teritorii vaste, multe zone dens populate și chiar țări întregi, precum Japonia, sunt sub amenințarea cutremurelor. Cel mai mare pericol al cutremurelor constă în caracterul neașteptat și inevitabil al acestora. Cu toate acestea, realizările științifice ultimii ani deschide oportunități reale nu numai că prezic cutremure, ci și influențează cursul acestora.

Conceptul de cutremur

Cuvântul „cutremur” este rusesc, iar sensul său este clar: un cutremur este o zguduire a pământului. Mai exact, un cutremur este o vibrație a suprafeței pământului în timpul trecerii undelor dintr-o sursă subterană de energie.

Cuvântul grecesc pentru cutremur este seismos, prin urmare fenomenele seismice sunt cele asociate cutremurelor, și anume undele seismice, instrumentele seismice (seismografele), înregistrările vibrațiilor seismice (sismogramele), stațiile seismice etc.

Cutremurele - importante componentă mediul din jurul nostru și nici o singură regiune a globului nu poate fi considerată complet lipsită de ele. Seismologii lucrează în toate țările dezvoltate, precum și în multe țări în curs de dezvoltare. Sunt interesați de ce și cum au loc cutremurele. Studiind undele care trec prin Pământ în timpul cutremurelor, oamenii de știință reconstruiesc detalii esențiale ale structurii sale interne. Metodele dezvoltate pentru un astfel de studiu s-au dovedit utile și în căutarea petrolului și a altor minerale. În țările în care cutremure au loc frecvent, apar probleme sociale și economice importante, probleme speciale trebuie rezolvate de arhitecți și ingineri. Astfel, seismologia servește atât activității umane practice, cât și cunoașterii legilor fundamentale ale naturii.

Seismologia face parte dintr-o știință mai largă - geofizica, care a apărut ca intersecție și verigă de legătură a două științe mai vechi - geologia și fizica. Geologia, în sensul larg al cuvântului, se ocupă de studiul cuprinzător al Pământului, dar în prezent subiectul său este de obicei considerat a fi în mod predominant un studiu descriptiv al originii și proprietăților rocilor și al fosilelor pe care le conțin, precum și al transformărilor suprafața pământului sub influența temperaturilor ridicate, a presiunii, a electricității și a altor rezistențe Astfel, domeniul de aplicare al geofizicii include secțiuni de geologie legate de măsurători și calcule fizice și secțiuni de fizică care iau în considerare Pământul și atmosfera sa.

Explicații timpurii pentru cauzele cutremurelor

În căutarea cauzelor cutremurelor, Aristotel s-a îndreptat către măruntaiele Pământului. El credea că vârtejurile atmosferice pătrund în pământ, care are multe goluri și prin crăpături. Vârtejele, se gândi el, sunt intensificate de foc și caută o ieșire, provocând astfel cutremure și uneori erupții vulcanice. Aceste idei au durat multe secole, deși nu a dat niciun argument în favoarea ipotezelor sale, ci pur și simplu a dat frâu liber imaginației sale sălbatice. Aristotel este, de asemenea, „responsabil” pentru ideea care există astăzi despre „vremea seismică” specială. El a spus că atunci când aerul este atras în pământ înainte de un cutremur, aerul rămas deasupra solului devine mai calm și mai subțire, îngreunând respirația. Patru secole mai târziu, Pliniu a scris: „Tremurele pământului apar numai când marea este calmă și cerul este atât de nemișcat încât păsările nu se pot înălța deoarece nu există suflare care să le susțină”. Deoarece aceste condiții apar în timpul vremii calde și umede, o astfel de vreme a ajuns să fie numită „vreme seismică”, în credința că semnalează apropierea cutremurelor.

În mitologie națiuni diferite Există o asemănare interesantă în ideile despre cauzele cutremurelor. Este ca și cum ar fi mișcarea unui animal real sau mitic, un gigant ascuns undeva în adâncurile Pământului. Printre vechii hinduși era un elefant, printre Dayakii din Sumatra era un bou uriaș. Vechii japonezi au pus cutremure vina pe seama somnului, care a zguduit pământul. Dacă nu era sub supraveghere Dumnezeule bun Daimezina,

atunci pământul avea să se cutremure neîncetat. Totuși, spiritul bun și-a pierdut din când în când vigilența, iar conștiința somnului rău a fost împovărată de următorul cutremur.

Cutremurele au fost adesea văzute ca o pedeapsă trimisă de zei furioși. ÎN mitologia greacă Cutremurele sunt provocate de înfuriat Poseidon, conducătorul mărilor. Neptun, analogul său în miturile romane, nu numai că a putut să insufle frică oamenilor provocând un cutremur, ci și să trimită inundații pe pământ și valuri uriașe către țărmuri. În Europa secolului al XVIII-lea. Clerul a încercat să insufle oamenilor o viziune moralistă asupra cutremurelor. Iată ce puteți citi într-un ziar londonez din 1752: „Cutremurele au loc de obicei în marile orase. Flagelul pedepsitor este îndreptat către locul în care se află locuitorii, adică. ținta este pentru avertizare, și nu pentru stânci goale și țărmuri nelocuite.” Celebrul cutremur de la Lisabona din 1755 s-a întâmplat de Ziua Tuturor Sfinților, în timp ce oamenii erau în biserică. Numărul mare de victime a fost cauzat de o serie de replici și de un tsunami uriaș care a lovit terasamentul. Situația a fost agravată de incendiile care au făcut ravagii în tot orașul. Cei care au crezut în pedeapsa lui Dumnezeu pentru păcate au văzut aceasta ca pedeapsă.

Explicații moderne ale cauzelor cutremurelor

Știința cutremurelor, seismologia, deși tânără, a făcut progrese serioase în înțelegerea obiectului cercetării sale. Numele A.P. Orlova, I.V. Mushketova, K.I. Bogdanovich, V.N. Weber, B.B. Golitsina, G.A Gamburtseva, S.V. Medvedeva, Yu.V. Riznichenko sunt puncte de referință strălucitoare pe curba de creștere a seismologiei interne și mondiale.

Prin eforturile mai multor generații de cercetători, experții au acum o idee bună despre ce se întâmplă în timpul unui cutremur și cum se manifestă acesta pe suprafața Pământului. Dar fenomenele de suprafață sunt rezultatul a ceea ce se întâmplă în adâncuri. Iar atenția principală a specialiștilor se concentrează acum pe înțelegerea proceselor profunde din intestinele Pământului, a proceselor care duc la un cutremur, a celor care îl însoțesc și a celor care îl urmează.

Teoria cutremurului cum proces geofizicîncă în curs de dezvoltare. Deși modelarea fizică și matematică este acum utilizată pe scară largă în acest tip de cercetare, cunoașterea diferitelor fenomene naturale asociate cutremurelor se bazează în mare parte pe observații de pe suprafața pământului.

Geologia științifică (formarea sa datează din secolul al XVIII-lea) a ajuns la concluzia corectă că în principal zonele tinere ale scoarței terestre tremură. În a doua jumătate a secolului al XIX-lea. a fost deja ales teorie generală, conform căreia scoarța terestră a fost împărțită în scuturi vechi vechi și structuri montane tinere și mobile. S-a dovedit că sistemele montane tinere - Alpii, Pirineii, Carpații, Himalaya, Anzi - sunt susceptibile la cutremure puternice, în timp ce scuturile antice (masivul ceh este unul dintre ele) sunt zone în care nu există cutremure puternice.

Termenii seismologici cei mai des folosiți asociați cu conceptul de „cutremur” includ următorii: sursă, hipocentru, epicentru, magnitudine, punct.

Sursa unui cutremur tectonic este înțeleasă ca un volum închis de materie terestră în care distrugerea a avut loc într-o perioadă destul de scurtă de timp, până la 1-3 minute. De regulă, în zona focală există o deplasare (mișcare) a unei părți a volumului față de alta. Locul în care începe mișcarea se numește hipocentru. Din acest punct începe procesul de generare a undelor seismice, care pot duce la distrugeri în afara sursei. Proiecția verticală a hipocentrului pe suprafața pământului se numește epicentru.

Conceptul de scor caracterizează intensitatea șocului la punctul de observație. În țara noastră, o scară de 12 puncte MSK - 64 a fost folosită din 1964. Trebuie remarcat faptul că non-sismologii caracterizează adesea în puncte însăși puterea unui cutremur la sursă. Acest lucru este incorect, dar apare regulat în rapoartele din ziare. De regulă, acest lucru se aplică scarii Richter, care utilizează valoarea adimensională a magnitudinii M a unui cutremur, proporțională cu logaritmul energiei eliberate la sursă. Confuzia a apărut din două împrejurări: 1) magnitudinea cutremurelor cunoscute până acum nu depășește 9 unități (în cataloage există doar M (max.) egal cu 8,9), adică magnitudinea este numeric apropiată de valorile scorurilor de agitare; 2) suntem obișnuiți cu faptul că orice parametru are o dimensiune (metri, kilograme, grade), dar logaritmii oricăror parametri sunt întotdeauna adimensionali. Prin urmare, dacă în presă apar mesaje precum „cutremurul măsurat 7 pe scara Richter”, atunci, în realitate, aceasta înseamnă că magnitudinea cutremurului este M=7. Și poate fi simțit în diferite puncte cu o putere de 10 puncte, 8 puncte, 5 puncte - depinde de distanța până la sursă. Astfel, dacă mărimea depinde de distanța până la sursă, atunci magnitudinea nu. Scara MSK-64 este compilată în raport cu clădirile și structurile care nu au structuri armate rezistente la cutremur. Voi oferi aici o descriere a primelor patru puncte ale acestei scale fără modificări și, începând cu al cincilea, atunci când deteriorarea clădirilor este posibilă, voi descrie principalele caracteristici distinctive ale cutremurelor și impactul lor probabil asupra clădirilor moderne din Kamchatka. Când descrieți fiecare punct, frecvența de apariție a cutremurelor de o magnitudine dată pentru Petropavlovsk-Kamchatsky este indicată în paranteze.

1 punct. Un cutremur imperceptibil. Intensitatea vibrațiilor se află sub limita de sensibilitate tremuratul solului este detectat și înregistrat doar de seismografe.

2 puncte. Un cutremur slab. Vibrațiile sunt doar simțite de către indivizi situat în interior, în special la etajele superioare.

3 puncte. Un cutremur slab. Nu este simțit de mulți oameni în interior, în aer liber - doar în interior conditii favorabile. Vibrațiile sunt similare cu cele create de un camion ușor care trece. Observatorii atenți observă o ușoară balansare a obiectelor suspendate, ceva mai puternică la etajele superioare.

4 puncte. Tremuratură vizibilă. Un cutremur este resimțit în interiorul unei clădiri de mulți oameni, în aer liber de câțiva. Se trezesc ici și colo, dar nimeni nu se sperie. Vibrațiile sunt similare cu tremuratul creat de un camion greu care trece. Zgomote zgomote lângă uși și vase. Pereți și podele care scârțâie. Scuturarea mobilierului. Obiectele agățate se leagănă ușor. Lichidul în vasele deschise fluctuează ușor. În mașinile care stau pe loc, șocul este vizibil.

5 puncte. (de 15-25 de ori la 100 de ani). Aproape toți cei care dorm se trezesc, apa din vase oscilează și stropește parțial, obiectele ușoare se pot răsturna, iar vasele se pot sparge. Clădirile nu sunt deteriorate.

6 puncte. (de 10-15 ori la 100 de ani). Mulți oameni se sperie și vibrațiile îngreunează mersul. Clădirile tremură, iar luminile cu pandantiv se leagănă sălbatic. Vasele cad și se sparg, obiectele cad de pe rafturi. Mobila se poate muta. Deversarea văruirii, crăpături subțiri în tencuială.

7 puncte (de 4-6 ori la 100 de ani). Frica puternică și ezitarea fac dificil să stai pe picioare. Mobila se mișcă și poate cădea. În orice clădire există crăpături în pereții despărțitori. Fisuri în tencuială, fisuri subțiri în pereți, fisuri în cusături între blocuri și în pereți despărțitori, pierderea etanșării cusăturilor, adesea fisuri subțiri în blocuri.

8 puncte. (1-3 ori la 100 de ani). Te doboară. Crăpături în sol pe pante. În orice clădire - daune, uneori distrugere parțială a partițiilor. Crăpături în pereții portanti, prăbușiri de tencuieli, deplasări de blocuri, fisuri în blocuri.

9 puncte. (aproximativ o dată la 300 de ani). Peste tot sunt crăpături în pământ. Sunt alunecări de teren pe versanți. În orice clădire - prăbușirea pereților despărțitori. Distrugerea unei părți a pereților portanti, deteriorarea și deplasarea unor panouri. Casele din bușteni și grinzi, de regulă, rezistă la șocuri de magnitudine 9 fără distrugere.

Cauzele cutremurelor

Cauzele cutremurelor vor deveni imediat clare de îndată ce ne imaginăm natura dinamică a Pământului și mișcările lente care au loc în scoarța sa - litosferă. Grosimea scoarței este foarte variabilă. Sub continente este egală cu 30-35 km, iar munții mari, semnificativ mai mari decât nivelul mediu al suprafeței pământului, sunt aproape întotdeauna însoțiți de „rădăcini profunde”. Astfel, în Tibet grosimea crustei s-a dovedit a fi mai mare de 70 km. Baza scoarței de sub oceane se află la aproximativ 10 km sub nivelul mării. Grosimea sa mică este bine ilustrată de acest exemplu: dacă Pământul este redus la dimensiunea unui ou, atunci crusta solidă va fi groasă ca o coajă. Acest strat solid, însă, nu este solid: este rupt în mai multe bucăți mari numite plăci.

Sub litosferă, acționează forțe care forțează plăcile să se miște cu o rată de obicei de câțiva centimetri pe an. Motivul acestor forțe subiacente nu este complet clar. Ele pot fi cauzate, de exemplu, de fluxuri lente de materie plastică fierbinte în adâncime. Curenții apar din convecția termică combinată cu efectele dinamice ale rotației Pământului. În unele zone, materie nouă se ridică la vârf din intestinele pământului, împingând plăcile în lateral (asta se întâmplă, de exemplu, în creasta Mid-Atlantic); în alte locuri alunecă unul de-a lungul celuilalt (ca de-a lungul falii San Andreas din California); Există zone numite zone de subducție, unde o placă se întâlnește și este împinsă sub alta (de exemplu, în oceanul de pe coasta de vest a Americii de Sud și Centrală, în largul coastei Alaska și Japonia). Inconsecvența în mișcarea plăcilor în orice direcție face ca masa de rocă să se crape, creând astfel cutremure.

Nu este surprinzător că majoritatea cutremurelor (aproape 95%) au loc la marginile plăcilor. Cutremurele cauzate de mișcarea plăcilor se numesc tectonice. Deși apar în mod obișnuit la limitele plăcilor, o mică proporție apar în interiorul plăcilor. Unele alte cutremure, cum ar fi cel din Hawaii, au origine vulcanicăși foarte rar sunt cauzate de activitatea umană (umplerea rezervoarelor, pomparea apei în puțuri, operațiuni miniere, explozii mari).

Zona de cutremur din jurul Oceanului Pacific se numește centura Oceanului Pacific: aproximativ 90% din toate cutremurele din lume au loc aici. O altă zonă cu seismicitate ridicată, cuprinzând 5-6% din totalul cutremurelor, este centura alpină, care se întinde din estul Mediteranei prin Turcia, Iran și Nordul Indiei. Restul de 4-5% dintre cutremure au loc de-a lungul crestelor oceanice sau în interiorul plăcilor.

Cutremurele catastrofale

Din numărul imens de cutremure care au loc anual, doar unul are o magnitudine de 8 sau mai mare de 8. Orice cutremur cu o magnitudine mai mare de 7 poate deveni un dezastru major. Cu toate acestea, poate trece neobservat dacă apare într-o zonă deșertică. Astfel, enormul dezastru natural - cutremurul Gobi-Altai (1957; magnitudine 8,5, intensitate 11-12 puncte) - rămâne aproape nestudiat, deși din cauza forței enorme, adâncimii mici a sursei și lipsei de vegetație, acest cutremur a lăsat pe loc. suprafața cea mai completă și diversă imagine (au apărut 2 lacuri, s-a format instantaneu o împingere uriașă sub forma unui val de piatră până la 10 m înălțime, deplasarea maximă de-a lungul falii a ajuns la 300 m etc.). O zonă de 50-100 km lățime și 500 km lungime (cum ar fi Danemarca sau Olanda) a fost complet distrusă. Dacă acest cutremur s-ar fi produs într-o zonă dens populată, numărul morților ar fi putut fi de milioane.

Consecințele unuia dintre cele mai puternice cutremure (magnitudinea ar putea fi de 9), care a avut loc în cea mai veche regiune a Europei - Lisabona - în 1755 și a acoperit o suprafață de peste 2,5 milioane de metri pătrați. km, au fost atât de uriașe: 50 de mii de oameni au murit (230 de mii dintre ei erau orășeni), o stâncă a crescut în port, fundul de coastă a devenit uscat și conturul coastei Portugaliei s-a schimbat. Acest lucru i-a uimit atât de mult pe europeni, încât Voltaire i-a răspuns cu „Poemul despre moartea Lisabonei” (1756, traducere rusă 1763). Aparent, impresia acestei catastrofe a fost atât de puternică încât Voltaire a contestat în poemul său doctrina armoniei mondiale prestabilite. Cutremurele puternice, oricât de rare ar fi, nu-i lasă niciodată indiferenți pe contemporani. Astfel, în tragedia lui W. Shakespeare „Romeo și Julieta” (1595), asistenta amintește de cutremurul din 1580, căruia, se pare, însuși autorul a supraviețuit.

Mecanismul cutremurelor și clasificarea lor

Procesele de formare a munților, vulcanice și seismice gravitează geografic unul spre celălalt. Cu toate acestea, în timp ele apar, de regulă, non-simultan și întotdeauna cu de durate diferite. În plus, există zone cu activitate seismică doar pronunțată. De exemplu, multe Asia Centrală Se caracterizează prin seismicitate ridicată, dar nu au vulcani. În Kamchatka și Chile, vulcanii și cutremurele au loc în aceeași zonă, dar rareori în același timp.

Mulți seismologi, vorbind despre mecanismul cutremurelor, aderă la teoria eliberării elastice sau recul elastic. Ele asociază apariția cutremurelor cu eliberarea bruscă de energie deformare elastică. Ca urmare a mișcărilor pe termen lung în zona faliei și a acumulării de tensiuni în legătură cu aceasta, atingerea valorilor maxime pentru rezistența rocilor, are loc o ruptură sau forfecare a acestor roci cu o deplasare bruscă rapidă - recul elastic. , în urma cărora apar unde seismice. Astfel, mișcările tectonice foarte lente și de lungă durată în timpul unui cutremur se transformă în mișcări seismice caracterizate de viteză mare, care apare ca urmare a „descărcării” rapide a energiei elastice acumulate. Această descărcare are loc în doar 10-15 secunde (rar în 40-60 de secunde).

Când are loc un cutremur, distrugerea rocilor are loc într-o zonă limitată situată la o anumită adâncime de suprafața Pământului. Din cauza slăbirii rezultate, se dezvoltă o dislocare la sursa sau partea hipocentrală a regiunii cutremurului. Eșecul va avea loc acolo unde roca este mai puțin puternică și aceasta poate fi în faliile dintre blocuri. Datorită unor procese adânci, secțiuni individuale ale crustei se ridică sau coboară. Cu o schimbare lentă în interior scoarta terestra apar deformari plastice. Cu mișcări mai rapide și cu un gradient mai mare, stresurile care apar în cortex, fără a avea timp să se rezolve, ating valori la care, în aceste condiții, apare o întrerupere a continuității - fie de-a lungul unei rupturi gata făcute, parțial vindecate, sau cu formarea unuia nou. Odată cu creșterea adâncimii, tensiunile de compresiune limită cresc și, prin urmare, apar forțe mari de frecare, prevenind distrugerea rapidă. Poate din acest motiv, cutremurele cu focalizare profundă se caracterizează prin energie și durată ridicate.

În prezent, cele mai comune sunt două modele de propagare a forțelor care provoacă o ruptură la sursă. Primul se bazează pe presupunerea unei perechi de forțe care acționează la sursă, determinând forțe tangențiale de-a lungul liniei de rupere și a unui moment; Conform celui de-al doilea model, în zona sursă există două perechi de forțe reciproc perpendiculare.

Pe lângă cutremurele provocate de mișcările tectonice din scoarța terestră și mantaua superioară, există alte două tipuri de cutremure datorate erupțiilor vulcanice și fenomenelor carstice, care sunt foarte locale, rare și de amplitudine redusă. Cutremurele pot fi cauzate artificial, de exemplu de o explozie subterană. Vibrațiile la suprafață pot fi cauzate și de funcționarea echipamentelor industriale, a traficului etc. Când utilizați echipamente sensibile, vă puteți asigura că suprafața pământului fluctuează constant; aceste vibratii sunt foarte mici si din acest motiv se numesc microseismice. Prezența microseismelor face posibilă extragerea foarte informatii utile, atât pentru seismologi, cât și pentru ingineri civili.

Astfel, în sens larg, termenul de cutremur poate fi înțeles ca orice zguduire a suprafeței Pământului. Într-un sens mai restrâns, un cutremur este înțeles ca o scuturare de scurtă durată a suprafeței Pământului, cauzată de undele seismice care decurg dintr-o discontinuitate locală cu o eliberare bruscă de energie elastică în adâncurile scoarței sau a mantalei superioare (la o adâncime de aproximativ 700 km).

La un moment dat al cutremurului, apare un obstacol în calea deplasării reciproce a blocurilor de-a lungul cusăturilor formate - conexiunile cusăturii rupte sunt parțial restaurate, care pot fi forțe de frecare (aspectul lor este posibil în zonele comprimate) și angajarea pe suprafețe. . Partea de energie care nu este eliberată provoacă stres în noile legături, care după un timp le depășește rezistența, apare o nouă ruptură și o nouă împingere, dar cu o forță mai mică decât la momentul cutremurului principal. De obicei, există până la câteva sute de aceste tremurături repetate - replici - după un cutremur puternic și apar pe parcursul a mai multor luni, slăbind treptat. Procesul de slăbire a șocurilor nu este uniform în timp. Replicile individuale pot fi aproape de puterea cutremurului principal. Uneori, cutremurele sunt precedate de cutremurări slabe - forehocuri. În cazurile în care cutremure sau vulcani au loc sub fundul oceanului, ele excită valurile mării, care, ajungând la țărmurile pământului și întâlnindu-și rezistența, se ridică la o înălțime de câteva zeci de metri. Astfel de valuri - tsunami (în japoneză „tsu” - port, „nami” - val) - aduc uneori mari probleme zonelor de coastă.

Există două grupuri de unde seismice - de corp și de suprafață. Rocile care alcătuiesc Pământul sunt elastice și, prin urmare, pot fi deformate și suferă vibrații la aplicarea bruscă a presiunii (încărcări). Undele corpului se propagă în interiorul volumului rocii. Ele sunt împărțite în două tipuri: longitudinale și transversale. Undele longitudinale din corpul Pământului, ca undele sonore cunoscute nouă în aer, comprimă și întind alternativ substanța rocilor în direcția mișcării lor. Un alt tip de undă oscilează mediul prin care trece pe calea mișcării sale. Ei sunt cei care, ieșind la suprafață, se leagănă dintr-o parte în alta și în sus și în jos tot ce este pe pământ, ducând la cea mai mare distrugere. Tocmai pentru că suprafața pământului solid este o limită cu un mediu mult mai puțin dens, aerul (se numește suprafață liberă), pe suprafața pământului undele seismice volumetrice se pot „umbla” mai liber, ceea ce se întâmplă de obicei. Acest lucru este facilitat și de proprietățile solurilor apropiate de suprafață.

Proprietățile sunt foarte importante grupuri diferiteși tipurile de unde seismice, în special viteza cu care se deplasează prin roci. Se măsoară de obicei la câțiva kilometri pe secundă și, prin urmare, la distanțe diferite de sursă (hipocentru și epicentru), sosirea undelor este resimțită și înregistrată non-simultan. Această proprietate este baza pentru determinarea coordonatelor epicentrului din înregistrările sosirilor undelor la stațiile seismice îndepărtate. La fel de importantă este diferența dintre vitezele grupurilor individuale și ale tipurilor de valuri. Astfel, undele de suprafață se propagă mai lent decât undele de volum și, prin urmare, ajung mai târziu la punctele de observație. În grupul undelor volumetrice, undele transversale se propagă în medie de 1,75 ori mai încet decât undele longitudinale. Acest lucru arată clar de ce oamenii care se află în regiunea epicentrală a unui cutremur puternic cad adesea sub puterea valurilor: sunt împinși, legănați, zdruncinați în direcții diferite cu accelerații diferite.

Martorii oculari „aud” adesea cutremure în sensul literal al cuvântului. Undele longitudinale sunt similare cu undele sonore. La o anumită frecvență de oscilație (în domeniul undelor audibile, adică mai mult de 15 herți), când ajung la suprafață devin unde sonore. Dacă ne amintim că undele longitudinale călătoresc mai repede, iar undele transversale cauzează adesea pagubele principale, este ușor de înțeles de ce se aude un bubuit înaintea unui cutremur. Aici depinde foarte mult de spectrele de radiație.

Cutremurele sunt clasificate în funcție de adâncimea sursei lor. Ele sunt împărțite în următoarele trei tipuri:

· normal - cu o adâncime focală de 0-70 km;

· intermediar - 70-300 km;

· focalizare profundă - mai mult de 300 km.

Concluzie

Cu toate acestea, problema „ce să faci cu prognoza” rămâne. Unii seismologi și-ar considera datoria îndeplinită prin telegrafarea avertismentului lor către prim-ministru, alții încearcă să implice oamenii de științe sociale în explorarea întrebării care va fi cea mai probabilă reacție a publicului la avertisment. Este puțin probabil ca cetățeanul obișnuit să fie mulțumit să audă că consiliul orașului îl invită să vizioneze un film în aer liber în piața orașului, dacă știe că, probabil, casa lui va fi distrusă într-o oră sau două.

Nu există nicio îndoială că problemele sociale și economice care vor apărea în urma avertismentului vor fi foarte grave, dar ceea ce se va întâmpla de fapt într-o măsură mai mare depinde de conținutul avertismentului. În prezent, se pare că seismologii vor emite inițial avertismente timpurii, poate cu câțiva ani înainte, și apoi vor rafina treptat ora, locația și magnitudinea posibilă a cutremurului așteptat pe măsură ce acesta se apropie. La urma urmei, merită să dați un avertisment, iar primele de asigurare, precum și prețurile imobiliare, se vor schimba brusc, migrația populației poate începe, proiectele noi de construcții vor fi înghețate și șomajul va începe în rândul lucrătorilor angajați în reparații și vopsirea clădirilor. . Pe de altă parte, poate exista o cerere crescută de echipamente de tabără, echipamente de stingere a incendiilor și bunuri esențiale, urmată de lipsuri și prețuri mai mari.

Este necesar să se facă distincția clară între predicții, a căror sursă poate fi sau nu de încredere, și avertismente, care ar trebui să fie de natura instrucțiunilor oficiale cu privire la necesitatea implementării anumitor măsuri practice.

Oricare ar fi perspectivele de predicție sau control, este clar că victimele cutremurelor și pierderile economice pot fi reduse semnificativ dacă experții își direcționează ingeniozitatea și munca în primul rând către dezvoltarea unor coduri de construcție mai fiabile și crearea de structuri de construcție mai avansate. tabără de incendii de avertizare cutremur

Fiecare cutremur este atât o lecție, cât și un examen. Și nu numai pentru seismologi, specializați și poate cei mai capabili studenți din clasa de cutremur de la Școala Naturii, ci și pentru designeri, administratorii de terenuri și economiști. Mai mult, pentru toți locuitorii zonelor afectate de furtunile subterane.

Lista literaturii folosite

Vikulin A.V., Semenets N.V., Shirokov V.A. „Mâine va fi un cutremur” P-Kamchatsky, 1989.

Zdenek Kukal „Dezastrele naturale” Editura „Znanie” Moscova, 1985.

Nikonov A.A. Editura „Cutremurele” „Znanie” Moscova, 1984.

Polyakov S.V. „Consecințele cutremurelor puternice” Editura „Stroyizdat” Moscova, 1978.

Abie J.A. Editura „Cutremurele” „Nedra”, Moscova 1982

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Teoria cutremurelor ca proces geofizic, explicații timpurii și moderne ale cauzelor acestora. Mecanismul cutremurelor, clasificarea lor, concepte de bază: sursă, hipocentru, epicentru, magnitudine, punct. Perspective pentru predicții, dificultăți și probleme de prognoză.

rezumat, adăugat 03.07.2011


Studiul conceptelor de sursă și epicentru al unui cutremur. Clasificarea cutremurelor după cauzele producerii lor. Studiul scalei de evaluare a magnitudinii. Descrieri ale celor mai mari cutremure catastrofale din secolul al XX-lea. Consecințele cutremurelor pentru orașe și oameni.

prezentare, adaugat 22.05.2013


Studiul principalelor cauze și esență ale cutremurelor - deplasări rapide, vibrații ale suprafeței pământului ca urmare a cutremurelor. Caracteristicile cutremurelor cu focalizare profundă. Caracteristicile tehnicilor și instrumentelor de detectare și înregistrare a undelor seismice.

rezumat, adăugat 06.04.2010


Probleme contemporane seismologie. Distribuția geografică a cutremurelor, cauzele acestora, mecanismul de producere, clasificare. Informații generale despre metodele de prognoză a acestora și masuri antiseismice. Distribuția centurilor de seismicitate pe glob.

lucrare curs, adaugat 18.07.2014


Cunoștințe moderne despre cutremure. Clasificarea cutremurelor după modul de formare a acestora. Tipuri de unde seismice generate în timpul cutremurelor. Propagarea undelor elastice. Mărimea undelor de suprafață. Rolul apei în producerea cutremurelor.

lucrare de curs, adăugată 07.02.2012


Ce se întâmplă în timpul cutremurelor puternice. Tipuri de unde seismice generate în timpul cutremurelor. Alunecare de-a lungul falii; argilă de frecare. Încercări de a prezice cutremure. Particularități distribuție spațială surse de cutremur.

lucrare curs, adaugat 14.03.2012


Informații istoriceși rezultatele monitorizării evenimentelor seismice de pe glob în a doua jumătate a secolului XX. Concepte de bază și caracteristici ale cutremurelor. Metode de evaluare a puterii (intensității) cutremurelor. Tipuri de falii geologice.

rezumat, adăugat 06.05.2011


Cauze și clasificare, exemple și prognoza cutremurelor. Denudare, cutremure vulcanice, tectonice. Cutremurele maritime, formarea valurilor maritime amenintatoare - tsunami. Crearea de puncte de observare a precursorilor în zone periculoase din punct de vedere seismic.

rezumat, adăugat 13.09.2010


Definirea cutremurelor ca impact dinamic puternic de natură tectonă. Comportarea solurilor în timpul cutremurelor și cauzele distrugerii. Principalele tipuri de zone seismogenice. Cartografierea activității seismice și vulcanice.

rezumat, adăugat 03.09.2012


Analiza relației dintre radiația electromagnetică pulsată naturală și activitatea seismică globală pe baza observațiilor departe de sursele locale de perturbare. Studiul perturbațiilor ionosferei care apar cu câteva zile înainte de cutremure puternice.

CUTREMURILE

Fenomenul cutremurelor este studiat de știință seismologie.În seismologie s-au dezvoltat metode fizice și matematice, cu ajutorul cărora cauzele cutremurelor, principalele fenomene care le însoțesc, seismologia studiază și ele. structura internă Pământ, caută zăcăminte minerale. Observațiile cutremurelor sunt efectuate de către special serviciu seismic.

UNDE SEISMICE

unde seismice, vibrații care se propagă pe Pământ de la cutremure, explozii și alte surse. Aproape de sursele cutremurelor puternice din nord. au forță distructivă cu o perioadă dominantă de zecimi sec. La distante considerabile de epicentrele Nordului. sunt unde elastice.

Longitudinal S. v. ( R) tolerează modificări de volum în mediu - compresie și tensiune. Oscilațiile în ele apar în direcția de propagare ( orez. 1 , A). transversal S. v. ( S) nu formează modificări volumetrice în mediu și reprezintă vibrații ale particulelor care apar perpendicular pe direcțiile de propagare a undelor ( orez. 1 , b) . În fiecare moment și în fiecare punct al mediului, vibrațiile seismice satisfac (pentru RŞi S valuri) ecuații de undă.

Orez. 1. Schema bloc a vibrațiilor în unde seismice longitudinale (a) și transversale (b).

Caracteristici ale răspândirii secolului S.. (unde elastice într-un mediu solid) este aceea că, atunci când incidente oblic pe interfața mediilor cu parametri diferiți (viteze și densități), apar unde de același tip, de exemplu longitudinale, pe lângă undele longitudinale reflectate și refractate ( orez. 2 ), unde transversale reflectate și refractate. Aproape de suprafete

Orez. 2. Reflexia si refractia undelor longitudinale (P) la interfata.

împărțire în Pământ, suprafață S. v. naștere. Când se propagă o undă neuniformă SH apare de-a lungul stratului orizontal Val de dragoste. În cazul unei unde care cade pe planul limită R Unde reflectate pot apărea în strat RŞi SV. În același timp, dacă O 2 > V 2 > O 1 > V 1 unde o 1 și V 1 - viteze în strat, a o 2 și V 2 - într-un mediu neadiacent, apoi ca reflectat R, atât de reflectat SV la e 1 mic au proprietatea reflexiei interne totale. Ca urmare, în strat se formează unde Rayleigh. Ele, ca și undele de dragoste, au o dispersie de viteză. Undele Rayleigh apar într-un semispațiu fără stratificare. Apoi nu se împrăștie și viteza lor Cu» 0,9 V.

Valuri RŞi S răspândit dintr-o sursă în întregul volum al Pământului. Se numesc volumetrice. Amplitudinea lor pentru un mediu omogen și izotrop scade invers cu distanța. Undele de suprafață care se propagă de-a lungul suprafeței au o amplitudine care scade invers proporțional cu rădăcina pătrată a distanței. Din acest motiv, oscilațiile de la cutremure îndepărtate sunt dominate în amplitudine de undele de suprafață.

Datorită modificărilor proprietăților Pământului, viteza de propagare a vulcanilor volumetrici se modifică și cu adâncimea. Acest lucru duce la refracția lor în intestinele Pământului.

Observații pe suprafața Pământului asupra distribuției energiei solare. ne permit să studiem structura Pământului. Dependența vitezei de propagare a undelor RŞi S din adâncime ( orez. 3 ) a făcut posibilă identificarea unui număr de învelișuri ale Pământului „solid”. Pentru detalii despre structura Pământului, vezi art. Pământ.

Orez. 3. Dependența vitezei undelor longitudinale (P) și transversale (S) de adâncimea Pământului.

CONCEPTE DE BAZĂ ALE ȘTIINȚEI CUTREMURILOR

Cutremurele,șocuri subterane și vibrații ale suprafeței Pământului cauzate de cauze naturale (în principal procese tectonice). În unele locuri de pe Pământ, cutremurele au loc frecvent și uneori ating o forță mare, perturbând integritatea solului, distrugând clădirile și provocând victime. Numărul de boli înregistrate anual pe glob se ridică la sute de mii. Cu toate acestea, majoritatea covârșitoare dintre ele sunt slabe și doar o mică parte atinge nivelul de catastrofă. Până în secolul al XX-lea De exemplu, astfel de cutremure catastrofale sunt cunoscute sub numele de Lisabona în 1755, Vernenskoye în 1887, care a distrus orașul Verny (acum Alma-Ata), dezastrul din Grecia în 1870-73 și altele secol. sunt prezentate în tabel. 3. După intensitatea lor, adică în funcție de manifestarea lor pe suprafața Pământului, cutremurele sunt împărțite, conform scalei seismice internaționale MSK-64, în 12 gradații - puncte (vezi Tabelul 1).

Zona de producere a unui impact subteran - sursa cutremurului - este un anumit volum în grosimea Pământului, în cadrul căruia procesul de eliberare a acumularii. perioadă lungă de timp energie. În sens geologic, o sursă este o ruptură sau un grup de rupturi de-a lungul cărora are loc o mișcare aproape instantanee a masei. În centrul focarului există un punct numit hipocentru. Proiecția hipocentrului pe suprafața Pământului se numește epicentru. În jurul său există o zonă cu cea mai mare distrugere - regiunea pleistoseistă. Liniile care leagă puncte cu aceeași intensitate a vibrațiilor (în puncte) se numesc isoseiste.

Relația dintre numărul de tremurături Nși intensitatea lor la epicentru eu 0 se exprimă aproximativ prin formula: lg N= a+b eu 0, unde a și b sunt niște constante. De la sursa bolii, elastic unde seismice, printre care se numără longitudinale Rși transversal S. Undele seismice de suprafață ale lui Rayleigh și Love diverg de-a lungul suprafeței Pământului în toate direcțiile de la epicentru. Focalele de cancer apar la diferite adâncimi ( h). Cele mai multe dintre ele se află în scoarța terestră (la o adâncime de aproximativ 20-30 km). În unele zone se remarcă număr mare tremurături emanate de la adâncimi de sute km(Manta superioară a Pământului).

Z. este o manifestare puternică a forțelor interne ale Pământului. Cu fiecare cutremur, o cantitate imensă de energie cinetică este eliberată la sursă E. Deci, în Așgabat în 1948 E ~10 15 j, la San Francisco în 1906 E~10 16 j,în Alaska în 1964 E~10 18 j. Pe întregul Pământ, energia elastică (sub formă de energie) este eliberată pe an de ordinul a 0,5 10 19 j, care constituie însă mai puţin de 0,5% din energia totală a proceselor endogene (interne) ale Pământului.

Intensitatea undelor, măsurată în puncte, caracterizează gradul de scuturare pe suprafața Pământului, care depinde de adâncimea sursei cutremurului Măsura energiei totale a undelor este magnitudinea undelor (M). - un anumit număr convențional proporțional cu logaritmul amplitudinii maxime de deplasare a particulelor de sol, această valoare se determină din observațiile la stațiile seismice și se exprimă în unități relative. Cel mai puternic cutremur are o magnitudine de cel mult 9.

Masă 1. - Scara seismică (schematizată)

Punct	Numele cutremurului	Scurtă descriere
	De neobservat	Marcat numai de instrumente seismice
	Foarte slab	Simțit de indivizi care se află într-o stare de odihnă completă
	Slab	Resimțit doar de o mică parte a populației
	Moderat	Recunoaște prin zdârâit și vibrații ușoare ale obiectelor, vesela și geamurile ferestrelor, scârțâitul ușilor și pereților
	Destul de puternic	Scuturarea generală a clădirilor, vibrația mobilierului. Crăpături în sticlă și tencuială. Trezirea Dormitorilor
	Puternic	Se simte de toata lumea. Imaginile cad de pe pereți. Bucăți de tencuială se desprind, provocând ușoare daune clădirilor.
	Foarte puternic	Crăpături în pereții caselor de piatră. Clădirile antiseismice și din lemn rămân nevătămate.
	Distructiv	Fisuri pe pante abrupte si sol umed. Monumentele se mută de la locul lor sau se răstoarnă. Casele sunt grav avariate.
	Devastator	Deteriorări grave și distrugeri ale caselor de piatră.
	Distructiv	Crăpături mari în sol. Alunecări de teren și prăbușiri. Distrugerea clădirilor din piatră. Curbura căii ferate șine
	Catastrofă	Crăpături largi în pământ. Numeroase alunecări de teren și prăbușiri. Casele de piatră sunt complet distruse
	Dezastru major	Modificările în sol ating proporții enorme. Numeroase crăpături, prăbușiri, alunecări de teren. Apariția cascadelor, diguri pe lacuri, abaterea debitelor râurilor. Nicio structură nu poate rezista

Masă 2. - Raport aproximativ al mărimii și intensității în funcție de adâncimea sursei

Masă 3. Cele mai puternice cutremure din secolul XX.

Noua dată de stil (în funcție de Greenwich Mean Time)	Localizarea epicentrului (țara, regiune, sistem montan)	Magnitudinea	Putere, puncte	Nota
	EUROPA
1908, 28 decembrie	Insula Sicilia (Italia)	7,5	-	Orașul Messina și o serie de alte așezări din sudul Italiei au fost distruse. Valurile de tsunami au ajuns la 14 m înălțime; 100-160 de mii de oameni au murit.
1927, 11 septembrie	Coasta de sud a Crimeei, la sud de Yalta (URSS)	6,5	Până la 8	Multe clădiri au fost avariate (de la Sevastopol la Feodosia)
1953, 12 august	Insulele Ionice (Grecia)	7,5	-	Zonele populate ale insulei Kefalonia au fost distruse; o parte a insulei s-a scufundat sub nivelul mării
1963, 26 iulie	Orașul Skopje (Skopje, Iugoslavia)		9 - 10	Aproape 80% din clădirile orașului sunt distruse sau deteriorate; peste 2 mii de oameni au murit.
1969, 8 februarie	În largul coastei de sud-vest a Portugaliei		-	Orașele Lisabona, Casablanca și altele au fost avariate, suprafața pământului a fost acoperită de crăpături
1969, 27 octombrie	Partea de sud-vest a Iugoslaviei	6,4		Catastrofal. Orașul Banja Luka a fost redus la ruine
	ASIA
1902, 16 decembrie	Valea Fergana, Andijan (URSS)	-		Peste 4,5 mii de oameni au murit.
1905, 4 aprilie	Himalaya		-
1905, 23 iulie	Bolnai Ridge (MPR)	8,2	-	În zona Lacului Sangiin-Dalai-Nur s-a format o crăpătură lungă de 400 km - creasta Khan-Khuhei.
1907, 21 octombrie	Versantul sudic al crestei Gissar (URSS)	-		Karatag și alte aproximativ 150 de așezări au fost distruse; 1,5 mii de oameni au murit.
1911, 3 ianuarie	Valea râului Kebin, versantul sudic al crestei Trans-Ili Alatau (URSS)			Orașul Verny (acum Alma-Ata) a fost distrus; alunecări de teren, diguri pe râuri de munte
1911, 15 iunie	Insulele Ryukyu (Japonia)	8,2	-	Alunecări și prăbușiri uriașe de teren; 100 de mii de oameni au murit.
1923, 1 septembrie	Insula Honshu (Japonia)	8,2	-	Catastrofal. Tokyo, Yokohama sunt devastate; au murit aproximativ 150 de mii de oameni. În Golful Sagami, valurile de tsunami au ajuns la 10 m înălțime
1927, 7 martie	Insula Honshu (Japonia)	7,8	-	Catastrofal. Orașul Mineyama este redus la ruine; aproximativ 1 mie de oameni au murit.
1938, 1 februarie	Marea Banda (Indonezia)	8,2	-
1939, 26 decembrie	Munții Taur interior (Türkiye)	8,0	-	Catastrofal; au murit aproximativ 30-40 de mii de oameni. Pe coasta Mării Negre, apa s-a retras 50 m, apoi a inundat-o cu 20 m mai mult decât de obicei
1941, 20 aprilie	Valea râului Surkhob, satul Garm (URSS)	6,5	8 - 9	Peste 60 de așezări distruse
1946, 2 noiembrie	Partea de nord Gama Chatkal (URSS)	7,5		Sute de clădiri au fost avariate în Tașkent și în alte orașe; deformarea crustalei
1948, 5 octombrie	Ashgabat (URSS)			Catastrofal. În 20 de secunde, o parte semnificativă a orașului a fost distrusă
1949, 10 iulie	Sistemul muntos Gissar-Alay, Khait (URSS)	7,5	Sf. 9	Peste 150 de așezări au fost afectate
1952, 4 noiembrie	Insulele Kurile la sud-est. din Peninsula Shipunsky (URSS)	8,2	-	Catastrofal. Tsunami de până la 18 m înălțime au provocat pagube majore pe țărmurile Kamchatka și în partea de nord Insulele Kurile
1957, 27 iunie	Transbaikalia, creasta Muisky (URSS)	7,5	9 - 10	Distrugerea în Chita, Bodaibo și alte așezări
1958, 6 noiembrie	Insulele Kurile la sud-est. din Insula Iturup (URSS)	8,7		Tsunami
1960, 24 aprilie	Lar (Iran)		-	Orașul este grav distrus; 3 mii de oameni au murit.
1962, 1 septembrie	Munții Iranului Central (Iran)	7,8	-	Distructiv. Distrugerea completă a satului Rudak; 12 mii de oameni au murit.
1966, 25 aprilie	Taşkent	5,3		Distrugere în partea centrală a orașului. Tremurul s-a repetat în mai-iulie 1966
1970, 28 martie	Vestul Turciei		-	Catastrofal. O serie de așezări au fost transformate în ruine; au murit peste 1 mie de oameni.
1970, 14 mai	Daghestan	6,5		S-au făcut multe pagube aşezări Buynaksky, Gumbetovsky, Kazbekovsky, Kizilyurtsky și alte districte
1971, 22 mai	Estul Turciei	6,8	-	Orașele Bingol și Gench au fost distruse; au murit peste 1 mie de oameni.
1971, 5 octombrie	Marea Japoniei	7,3	-	Unul dintre cele mai puternice cutremure din istoria Insulei Sakhalin
	Australia și Oceania
1906, 14 octombrie	Depresiunea Bougainville	8,1	-
1931, 2 februarie	Noua Zeelandă (Insula de Nord)	7,8		Catastrofal. Distrugeri și incendii
1966, 31 decembrie	Insulele St. Croix (britanice)		-
	AFRICA
1960, 29 februarie	Orașul Agadir (Maroc)			Orașul Agadir a fost complet distrus; 12-15 mii de oameni au murit.
	AMERICA DE NORD
1906, 18 aprilie	Coastal Cordillera Ranges (California, SUA)	8,2	-	O mare parte din San Francisco a fost distrusă
1964, 28 martie	Prince William Sound (SUA)	8,6	10-11	Tsunami de până la 9 m înălțime au ajuns pe coastele Canadei, SUA, Hawaii și Japonia
1971, 9 februarie	California (SUA)	6,7	-	Cel mai puternic cutremur din Los Angeles din ultimii 40 de ani
	AMERICA DE SUD
1906, 17 august	Cordillera de coastă (Chile)	8,4	-	În Valparaiso, aceasta a fost însoțită de o creștere a coastei; tsunami a traversat oceanul, a ajuns în Japonia și Hawaii
1960, 22 mai	Districtul Concepción (Chile)	8,8	-	Distructiv. Tsunami-urile au ajuns în SUA, Hawaii și Insulele Kuril, Australia și Japonia; aproximativ 10 mii de oameni au murit.
1961, 19 august	Brazilia		-
1970, 10 decembrie	Coasta Peruului	7,3	-	Aproximativ 5 mii de case au fost distruse. Peste 20 de mii de oameni. rămas fără adăpost

Între numărul Z. ( N) și amploarea lor ( M) există o dependență, care se exprimă aproximativ prin formula: lg N= a-bM, Unde OŞi b- permanentă. Energia Z. ( E) este legată de mărime printr-o relație de forma: lg E= a 1 + b 1 M. Pentru cote a 1Şi b 1 sunt date sensuri diferite, dar ar trebui luată în considerare cea mai potrivită a 1 aproape de 4, dar b 1- la 1,6. Magnitudinea K= jurnal E numită uneori clasa energetică Z. Când Z., pentru care M= 5, energia eliberată de la sursă este ~10 12 j, LA= 12; la M= 8, O E~ 10 17 j, LA= 17.Mărimea ( M), intensitate ( eu o) și adâncimea focală ( h) sunt interconectate. Pentru a determina aproximativ una dintre aceste cantități din celelalte două, puteți folosi tabelul. 2.

În ultimele decenii, s-au dezvoltat pe scară largă metode detaliate de analiză statistică a pământului, cu ajutorul lor, hărți ale activității seismice și hărți de tremur (frecvența medie a cutremurelor dintr-o anumită clasă energetică la un anumit punct), precum și grafice de frecvență (. dependența frecvenței cutremurelor de magnitudinea lor) au fost compilate. Z. sunt distribuite foarte neuniform pe suprafața pământului (vezi. hartă* ). Ele sunt asociate cu zone ale scoarței terestre în care se manifestă ultimele mișcări tectonice diferențiate. Sunt 2 principale cunoscute curele seismice lume - Mediterana, care se întinde pe partea de sud a Eurasiei de la coasta Portugaliei în vest până la Arhipelagul Malaez în est și Pacificul, încercuind coasta într-un inel Oceanul Pacific. Aceste centuri includ structuri montane tinere pliate, adică orogene epigeosinclinale (Alpi, Apenini, Carpați, Caucaz, Himalaya, Cordillera, Anzi etc.), precum și zone mobile ale marginilor continentale subacvatice, pe care mulți cercetători le interpretează ca zone geosinclinale moderne sau pliate. sisteme aflate în stadiul inițial de dezvoltare (periferia vestică a Oceanului Pacific cu arcurile insulare ale Aleutinei, Kurilului, Japoniei, Malaiei, Noii Zeelande etc.; Caraibe, Mediterane și alte mări). Dincolo de granițele acestor centuri din interiorul continentelor, epicentrele pământului sunt limitate la zonele cu activare tectonă recentă (orogene epiplatformă de tip Tien Shan), precum și la zonele de rift însoțite de formarea de sisteme de falii (rifturi). Africa de Est, Marea Roșie, Sistemul de rupturi Baikal etc.). În oceane, există o activitate seismică semnificativă crestele mijlocii oceanice. Pe platforme și pe cea mai mare parte a fundului oceanului, Z. Apare rar și nu atinge o putere mare.

O analiză amănunțită a mecanismului de producere a unui impact subteran arată că cutremurele reprezintă reacția substanței scoarței sau a mantalei terestre la solicitările tectonice care se acumulează constant în intestinele pământului. În acest caz predomină tensiunile de compresiune, deși pe alocuri se observă tensiuni de tracțiune.

Analiza datelor seismice, geologice și geofizice face posibilă identificarea în avans a acelor zone în care ar trebui să fie așteptate cutremure în viitor și estimarea intensității maxime a acestora. Aceasta este esența zonarea seismică. În URSS, o hartă de zonare seismică este un document oficial pe care organizațiile de proiectare trebuie să-l ia în considerare zone seismice. Respectarea strictă a standardelor de construcție rezistente la cutremur poate reduce semnificativ impactul distructiv al cutremurelor asupra clădirilor și a altor structuri de inginerie. În viitor, probabil că va fi posibil să se rezolve problema prognozării pământului. Principala modalitate de a rezolva această problemă este de a înregistra cu atenție „prevestitorii” pământului - șocuri preliminare slabe (șocuri anticipate), deformarea suprafeței pământului, modificări ale pământului. parametrii câmpurilor geofizice și alte modificări ale stării și proprietăților materiei în zona viitorului focar de Z.

Z. a început să fie descris din cele mai vechi timpuri. În secolul al XIX-lea au fost întocmite cataloage pentru întreaga lume (J. Mealy, R. Malle), pt Imperiul Rus(I.V. Mushketov, A.P. Orlov) și alții, au fost publicate monografii despre cel mai puternic și mai bine studiat Z. (mai ales în Italia). La începutul secolului al XX-lea. Atenția principală a fost acordată părții geologice a pământului (lucrări de K. I. Bogdanovich, V. N. Weber, D. I. Mushketov și mulți alții din Rusia; F. Montessus de Ballora, A. Zieberg și mulți alții în străinătate), dezvoltarea echipamentelor seismometrice și crearea de stații seismice (B. B. Golitsyn, P. M. Nikiforov, A. V. Wikhert, D. A. Kharin, D. P. Kirnos etc.). Z. a devenit obiectul de studiu al unei ramuri speciale a cunoașterii - seismologie.

Cutremurele sunt una dintre cele mai teribile dezastre naturale, provocând nu numai distrugeri devastatoare, ci și ucigând zeci și sute de mii. vieți umane. Cutremurele au provocat întotdeauna groază cu puterea, imprevizibilitatea și consecințele lor. În astfel de cazuri, o persoană se simte predată puterii „mâniei lui Dumnezeu”. Firmamentul pământului, cel mai de neclintit lucru din mintea unei persoane, se dovedește dintr-o dată a fi mobil, se ridică în valuri și se desparte în chei adânci.

Se cunosc un număr mare de cutremure catastrofale, în timpul cărora numărul victimelor s-a ridicat la multe mii (Fig. 18.0). În 1556 în China teribil cutremur a dus la moartea a 830 de mii de oameni, iar multe sute de mii au fost rănite. Cutremurul de la Lisabona din Portugalia din 1755 a făcut peste 60 de mii de morți. Cutremur Messina în 1923 - 150 mii; Tangshan în China în 1976 - 650 mii. Această listă tristă continuă și continuă. În Armenia, la 7 decembrie 1888, în urma cutremurului de la Spitak, peste 25 de mii de oameni au murit și 250 de mii au fost răniți. La 28 mai 1995, în nordul Sahalinului, un puternic cutremur a distrus orașul Neftegorsk, unde au murit peste 2.000 de oameni.

Cutremurele de diferite intensități și în diferite părți ale globului au loc în mod constant, ducând la pagube materiale enorme și victime în rândul populației. Prin urmare, oamenii de știință diferite țări Ei nu renunță la încercările de a determina natura cutremurului, de a-i identifica cauzele și, cel mai important, de a învăța să-l prezică, ceea ce, din păcate, cu excepția cazurilor izolate, nu a fost încă posibil.

Mecanismul producerii cutremurului și parametrii acestuia. Un cutremur de tip tectonic, de ex. asociat cu forțele endogene interne ale pământului, este un proces de fisurare care are loc la o anumită viteză finită și nu instantaneu. Implica formarea și reînnoirea multor goluri de scară diferită, cu ruperea fiecăruia dintre ele nu numai cu eliberarea, ci și cu redistribuirea energiei într-un anumit volum. Când vorbim despre faptul că forța de influență externă asupra rocilor a depășit rezistența lor, ar trebui să ținem cont de faptul că în geomecanică există o distincție clară între rezistența rocilor ca material, care este relativ mare, și rezistența masa de rocă, care include, pe lângă materialul de rocă, și zone structurale slăbite. Datorită acestuia din urmă, rezistența masei de rocă este semnificativ mai mică decât rezistența rocilor în sine.

Viteza de propagare a rupturilor este de câțiva km/sec și acest proces de distrugere acoperă un anumit volum de roci, care se numește sursa cutremurului.

Hipocentrul este centrul focarului, o sursă punctuală convențională a oscilațiilor de scurtă perioadă (Fig. 18.1.1).

Orez. 18.1.1. Sursa cutremurului și propagarea tremurului în volumul rocii: 1 - zona sursei sau hipocentrul, 2 - proiecția hipocentrului pe suprafața pământului - epicentrul.

Liniile izoiste de pe suprafață sunt linii de șocuri egale în puncte. În cele mai multe cazuri, deși nu întotdeauna, rupturile sunt de natură de forfecare și sursa cutremurului acoperă un anumit volum în jurul acesteia. Seismologia studiază undele elastice care se propagă dinamic în intervalul de frecvență 10-3 –102 Hz cu viteze de 2-5 km/sec. Proiecția hipocentrului pe suprafața pământului se numește epicentrul unui cutremur. Intensitatea unui cutremur la epicentru este reprezentată de linii de intensitate egală a cutremurelor - izoseisme. Zona de scoruri maxime din jurul epicentrului se numește zonă pleistoseistă.

Principalul șoc seismic subteran, un cutremur, este de obicei precedat de cutremure sau șocuri premergătoare, indicând o creștere critică a tensiunii în roci. După șocul seismic principal, se observă de obicei mai multe șocuri seismice, dar mai slabe decât șocul principal. Ele se numesc replici și indică procesul de eliberare a stresului în timpul formării de noi rupturi în masa de rocă.

Pe baza adâncimii hipocentrelor (focurilor), cutremurele sunt împărțite în 3 grupe:

focalizare fină 0-60 km;

focalizare mijlocie - 60-150 km;

focalizare profundă 150-700 km.

Dar cel mai adesea, hipocentrii de cutremur sunt concentrați în partea superioară a scoarței terestre la adâncimi de 10-30 km, unde crusta este caracterizată de cea mai mare rigiditate și fragilitate.

Deplasările rapide, deși neuniforme, ale maselor de rocă de-a lungul planului de rupere provoacă unde de deformare - vibrații elastice în masa de rocă, care, răspândindu-se în toate direcțiile și ajungând la suprafața pământului, produc principala activitate distructivă asupra acesteia. Capitolul a discutat deja principalele tipuri de unde seismice de corp și de suprafață. Primele includ unde longitudinale - p (viteză mai mare) și transversale - s (viteză mai mică) (vezi Fig. 2.2.2). Al doilea include undele de dragoste - l și undele Rayleigh - r. Undele P reprezintă compresie și tensiune alternativă și sunt capabile să treacă prin substanțe solide, lichide și gazoase, în timp ce undele s, atunci când se propagă, deplasează particulele de materie în unghi drept pe direcția traseului lor.

Viteza undei longitudinale:

Unde μ este modulul de forfecare; ρ este densitatea mediului în care se propagă unda; λ -

Coeficientul asociat cu modulul vrac la raport

Viteza undei de forfecare:

Deoarece modulul de forfecare μ în lichid și gaz este egal cu 0, atunci undele transversale nu trec prin lichide și gaze.

Undele de suprafață sunt ca valuri de apă pe un lac. Undele de dragoste fac ca particulele de rocă să oscileze într-un plan orizontal paralel cu suprafața pământului, în unghi drept cu direcția de propagare a acestora. Iar undele Rayleigh, a căror viteză este mai mică decât undele Love, apar la interfața dintre două medii și, acționând asupra particulelor, le forțează să se miște vertical și orizontal într-un plan vertical orientat în direcția de propagare a undei. Undele de suprafață călătoresc mai încet decât undele corpului și se atenuează destul de repede atât la suprafață, cât și în adâncime. Undele P, care ajung la suprafața Pământului, pot fi transmise în atmosferă sub formă de unde sonore la frecvențe de peste 15 Hz. Așa se explică „răbușitul teribil” auzit uneori de oameni în timpul cutremurelor. Undele seismice cauzate de cutremure pot fi înregistrate folosind așa-numitele. seismografele sunt instrumente bazate pe pendule care își mențin poziția atunci când suportul pe care sunt amplasate oscilează. Primele seismografe au apărut acum o sută de ani. În fig. 18.1.2 sunt prezentate scheme de circuite seismografe verticale și orizontale, precum și un exemplu de seismogramă - înregistrări ale vibrațiilor seismice în care se observă în mod clar primele sosiri ale undelor v și S Notând momentul primei sosiri a undelor, adică. apariţia unei unde pe seismogramă şi cunoscând viteza de propagare a acestora se determină distanţa până la epicentrul cutremurului (Fig. 18.1.4). În zilele noastre, multe sute de seismografe sunt instalate pe suprafața pământului, care înregistrează imediat orice cutremur, chiar și foarte slab, și coordonatele acestuia.

Acum există peste 140 de astfel de stații în Rusia, ceea ce este de 25 de ori mai mic decât în ​​Germania și doar 15% dintre aceste stații sunt echipate cu seismografe digitale moderne. De asemenea, există 9 centre de colectare și prelucrare a datelor care funcționează în modurile de prelucrare curente și urgente. Informațiile despre situația seismică actuală sunt publicate periodic în buletine și cataloage seismologice. În prezent, rețelele seismice rusești sunt în curs de dezvoltare și reechipate cu echipamente moderne. Determinarea adâncimii sursei cutremurului este o sarcină mai complexă și metode existente nu sunt exacte.

Intensitatea cutremurului. Intensitatea sau puterea cutremurelor este caracterizată atât prin puncte (o măsură a distrugerii), cât și prin conceptul de magnitudine (energie eliberată). În Rusia, se utilizează o scară de intensitate a cutremurului de 12 puncte.

Orez. 18.1.2. Diagrama unui seismograf orizontal cu înregistrarea mecanică a unei seismograme cu vârf pe un tambur de înregistrare afumat (a): 1 – cadru instrument, 2, 3 – puncte de atașare a firelor de oțel la cadru, 4, 5 – puncte de atașare a fire la tija de greutate a seismografului, 6 – greutatea seismografului, 7 - tambur afumat. Acțiunea unui seismograf vertical (b).

Dispozitivul reacționează foarte slab la șocurile orizontale. Conform acestei scale, este acceptată următoarea gradare a intensității sau a intensității cutremurelor:

1–3 puncte – slab

4 – 5 puncte – tangibil

6 – 7 puncte - puternic (clădirile dărăpănate sunt distruse)

8 – distructiv (clădirile puternice și țevile fabricii sunt parțial distruse)

9 – devastator (majoritatea clădirilor sunt distruse)

10 – distructiv (aproape toate clădirile, podurile sunt distruse, au loc prăbușiri și alunecări de teren)

11 – catastrofal (toate clădirile sunt distruse, peisajul se schimbă)

12 – dezastre dezastruoase (distrugere completă, schimbare a terenului pe o zonă vastă).

Orez. 18.1.4. Timpul de călătorie al undelor seismice de la epicentrul cutremurului, utilizat pentru a determina distanța de la epicentru la punctul de înregistrare a cutremurului

Gradul de scuturare pe suprafața pământului, precum și suprafața acoperită de acesta, depinde de multe motive, inclusiv de natura sursei, adâncimea acesteia, tipuri de roci, sedimente libere sau aflorimente stâncoase, conținut de apă etc.

În acest scop cuantificare măsuri ale energiei totale a undelor seismice eliberate în timpul unui cutremur, scara de magnitudine (m) conform lui C. F. Richter, profesor la Institutul de Tehnologie din California, este utilizată pe scară largă.

M = log(a/t) + blg δ+ ε

Unde a și m sunt amplitudinea și perioada oscilațiilor în undă, δ este distanța de la stația de observare la epicentrul cutremurului, iar ε sunt constante în funcție de condițiile de amplasare a stației de observare.

Aceasta este o magnitudine calculată din undele de suprafață, deși sunt utilizate magnitudini din unde longitudinale și de forfecare. Magnitudinea 0 înseamnă un cutremur cu o amplitudine maximă de deplasare de 1 µm la o distanță epicentrală de 100 km. O magnitudine de 5 cauzează pagube minore clădirilor, în timp ce o magnitudine de 7 marchează un cutremur devastator. Cele mai puternice cutremure înregistrate au avut o magnitudine de 8,9-9,0. Trebuie subliniat că cutremurele cu focalizare profundă, de obicei, nu generează unde seismice de suprafață, prin urmare există și alte scări de magnitudine, de exemplu, teleseism pentru cutremure îndepărtate (la mai mult de 2000 km de epicentru) sau magnitudinea unificată a lui B. Gutenberg, determinată prin amplitudinea undelor longitudinale ale corpului. Există multe modificări ale scalelor care permit estimarea energiei tuturor cutremurelor care au loc pe glob, inclusiv a tuturor exploziilor nucleare subterane și industriale. În special, evaluarea momentului seismic este

Mo = μs π d φ

Unde μ este rezistența la forfecare a rocilor din zona de falie, s este aria suprafeței falii,

- deplasarea medie de-a lungul faliei permite o evaluare destul de obiectivă a magnitudinii cutremurului.

Magnitudine calculată din momentul seismic: Există o anumită relație între magnitudinea (m) și puterea cutremurului, exprimată în puncte (j0).

Jo = 1,7m − 2,2;m = 0,6jo +1,2

Relația dintre magnitudinea (m), intensitatea cutremurelor în puncte (j0) și adâncimea focală. (n) se exprimă prin formula:

Jo = am − blgh + c

unde a, b și c sunt coeficienți determinați empiric pentru fiecare zonă specifică în care au avut loc cutremure.

Energia eliberată în timpul cutremurelor atinge valori enorme și este exprimată prin formula:

E =π 2ρv (a/t)

unde ρ este densitatea straturilor superioare ale pământului, v este viteza undelor seismice, a este amplitudinea deplasării, t este perioada de oscilație. Energia poate fi calculată folosind datele citite din seismograme.

Geofizicieni celebri, B. Gutenberg, care, la fel ca C. F. Richter, a lucrat la Institutul de Tehnologie din California, a propus o ecuație pentru relația dintre energia cutremurului și magnitudinea acesteia pe scara Richter

Lge=9,9+1,9m-0,024m2.

Această formulă demonstrează o creștere colosală a energiei odată cu creșterea magnitudinii cutremurului. Astfel, o creștere a magnitudinii unui cutremur cu o unitate determină o creștere a energiei de 32 de ori, în timp ce amplitudinea vibrațiilor suprafeței pământului crește de numai 10 ori. Dacă explozia este standard bombă atomică 100 kt eliberează aproximativ 1000 ⋅ 1018 erg, apoi pentru toate cutremurele puternice eliberarea de energie a fost mult mai mare, iar cel mai puternic cutremur înregistrat vreodată a eliberat energie comparabilă cu energia unei explozii cu hidrogen (Fig. 18.1.3). O creștere a mărimii cu două unități corespunde unei creșteri a energiei cu un factor de 1000.

Orez. 18.1.3. Relația dintre magnitudinea cutremurului și energia eliberată

Lge(erg) = am+b

Unde a este 1,5 și b este 11,8

Cantitatea de energie eliberată pe unitatea de volum de rocă, de exemplu, 1 m3 pe 1 secundă, se numește putere seismică specifică.

În seismologia rusă, clasa energetică K este folosită și pentru a estima magnitudinea unui cutremur. K este egal cu logaritmul zecimal al energiei seismice exprimat în jouli. Deci cu k=15 e=1015 J sau 1022 erg.

Există o relație între valorile lui m și k = 1,8 m + 4,6, stabilită pentru regiunile sudice ale Rusiei sau pentru Orientul Îndepărtat k=1,5 m + 4,6.

Intensitatea unui cutremur la epicentrul unui cutremur și în regiunea pleistoseistă este mai mare, cu cât sursa este mai aproape de suprafață. Cu toate acestea, odată cu distanța de la epicentru în acest caz, oscilațiile se diminuează rapid. În timpul cutremurelor la adâncimi mari, de exemplu, la aproximativ 100 km în zona Vrancea în Carpații Români, în ciuda M = 5, vibrațiile s-au simțit chiar și la Moscova în decembrie 1978. În timpul cutremurelor foarte puternice cu m = 8, vibrațiile seismice acoperă o mare parte. zonă cu o rază de aproximativ 1000 km. Suprafața acoperită de distrugere crește în funcție de amploare. Deci, cu M=5 și o adâncime a sursei de 40 km, zona de distrugere va fi de aproximativ 100 km2, iar cu M=8 – aproximativ 20.000 km2.

Surse de cutremure. S-a spus deja că majoritatea covârșitoare a cutremurelor au loc în partea superioară, relativ mai fragilă, a scoarței terestre, la adâncimi de 7-30 km. Mecanismul acestor cutremure arată că toate s-au format ca urmare a deplasării de-a lungul faliilor cu o componentă de alunecare aproape obligatorie. Deoarece Deoarece sursa cutremurului este situată adânc în scoarța terestră, este imposibil să se efectueze observații directe acolo și să se monitorizeze, de exemplu, activarea acestuia. Prin urmare, orice descriere a sursei cutremurului se bazează pe observații de la distanță, pe utilizarea legilor mecanicii fracturii, modelare etc. Calcule teoretice sunt folosite pentru a determina posibile planuri de rupere în sursă și parametrii dinamici ai acesteia. Acestea din urmă, la o primă aproximare, fac posibilă înțelegerea care a fost mecanismul distrugerii. A fost tensiune sau compresie, care a fost componenta de forfecare și orientarea ei (Fig. 18.1.5).

Dimensiunea focarelor de cutremur crește în general odată cu creșterea magnitudinii. Dacă sursa este situată la mică adâncime, atunci o ruptură seismogenă poate ieși la suprafață, așa cum sa întâmplat, de exemplu, în timpul cutremurului Spitak. Sursa nu este un plan, ci un anumit bloc volumetric al litosferei, în interiorul căruia au loc mișcări de-a lungul unui număr de falii individuale, fuzionând într-o singură ruptură seismogenă mare.

La 27 mai 1995, în nordul insulei Sahalin, a puternic cutremur cu m=7,7. Epicentrul cutremurului a fost satul Neftegorsk, care a fost complet distrus. Orez. 18.1.5. Zona focală a cutremurului de la Tașkent din 1966, sub oraș. Cercurile mari sunt locul șocului principal, cele mai mici sunt replici. Săgeți – direcția de mișcare. La suprafața săgeții - cantitatea de umflătură conform datelor de nivelare repetate.

Peste 2.000 de locuitori au murit. Pe scara MSK, intensitatea cutremurului a fost de 9 puncte. Sursa cutremurului a fost situată în apropierea suprafeței și a ajuns la ea sub forma unui sistem de rupturi cu o lungime totală de 40 km. Ruptura principala este o falie de alunecare inversa dreapta, cu o deplasare orizontala de pana la 8 m si o deplasare verticala de pana la 2 m Ruptura generala este sustinuta de un numar de altele mai mici, formand un sistem dinamic complex care poate fi urmărit până la o adâncime de 15 km. Această ruptură seismică principală s-a dovedit a fi moștenită de la binecunoscuta falie geologică de sus a Piltunului de sus, lateral-dreaptă inversă, care coboară abrupt spre nord-vest. Când structura aproape de suprafață a acestei rupturi a fost studiată în detaliu, s-au dezvăluit orizonturi de paleosol care, conform lui E.A Rogozhin, au fost perturbate de rupturi seismogenice de acum 1800, 1400 și 1000 de ani, în timpul cutremurelor chiar mai puternice decât cutremurul de la Neftegorsk. Surse de cutremure în Kuril-Kamchatka miez cu m = 7,9-8,3 au dimensiuni de deja primele sute de km, mișcările seismogenice în ele depășesc 10 m și, în general, sursele acoperă un volum mare al litosferei în partea superioară a plăcii oceanice subductive.

Mecanismul cutremurelor. Luxații paleoseismice. Urme de cutremure care au avut loc în trecutul geologic recent - în timpul Holocenului, i.e. În ultimii 10.000 de ani, poate fi găsit în relief, datorită metodelor speciale dezvoltate aici, în Rusia. Cutremurele puternice lasă întotdeauna urme, „răni” pe suprafața pământului. Când zonele acestora din urmă au fost studiate în detaliu cutremure majore, care a avut loc în 1988 în Spitak și în 1995 în Neftegorsk, au fost scoase la iveală urme ale unor cutremure din trecut, la fel de puternice, sub formă de margini tectonice; deplasări ale orizontului paleosol; fisuri care traversează diverse elemente de relief moderne - văi, râpe, versanți de munți și dealuri, bazine hidrografice.

Astfel de tulburări seismogenice sunt de obicei suprapuse reliefului, complet inconsecvente cu elementele sale. Ca urmare a cutremurelor, apar alunecări mari, alunecări, alunecări și alunecări de teren, care sunt perfect descifrabile pe fotografiile aeriene, iar falii și fisuri mari sunt vizibile pe fotografiile din satelit. De exemplu, pe versanții muntilor din partea centrală a Caucazului Mare, șanțurile și marginile de mică adâncime sunt clar vizibile, tăind aceste pante și situate, indiferent de caracteristici structura geologică teren. Prospețimea lor relativă indică aparent cutremure puternice recente. Prin urmare, studiul luxațiilor paleoseismice are un mare sens practic, deoarece prezența lor indică în mod clar o seismicitate activă în zonă în trecutul geologic recent și, prin urmare, zona poate fi din nou supusă unui cutremur puternic.