Причины и сила землетрясений

Скоростью распространения сейсмических волн луч прямолинеен. В первом приближении для Земли считается, что скорость является функцией глубины. При возрастании скорости с глубиной лучи становятся криволинейными, обращенными выпуклостью вниз и симметричными относительно своей вершины.

Все землетрясения можно разделить на естественные и искусственные. К естественным относятся тектонические, вулканические и обвальные; к искусственным (называемым еще техногенными) относятся землетрясения, возникающие при взрывах. Причина тектонического землетрясения заключается в возникновении разрыва в горных породах. Разрыв горных пород образуется вследствие релаксации напряжений, накопленных в земных недрах. О наличии глубинных динамических процессов, генетически связанных с накоплением энергии в литосфере, свидетельствуют не только проявления сейсмичности. Тектонические силы проявляют себя в относительно медленных, но, при этом, очень масштабных процессах горообразования на протяжении всей истории развития Земли. О современных деформациях земной коры говорят результаты триангуляционных съемок и повторных нивелирований. Триангуляция дает возможность судить о горизонтальных перемещениях, а нивелирование - о вертикальных. Величина этих подвижек может составлять до нескольких сантиметров в год. Но, учитывая размеры перемещающихся блоков и их массу, можно представить себе, какая колоссальная энергия на это затрачивается.

В период подготовки землетрясения происходит медленное движение блоков горных пород. Изгиб толщи горных пород на участке сопряжения блоков, перемещающихся друг относительно друга, не может происходить бесконечно долго. В определенный момент и происходит разрыв сплошности со вспарыванием разлома. Эта теория, названная теорией упругой отдачи, была предложена американским ученым Ридом после землетрясения 1906 г. в Сан-Франциско. При этом землетрясении произошло впечатляющее поперечное смещение по разлому Сан-Андреас на протяжении порядка 400 км. Этот разлом планетарного масштаба разделяет Тихоокеанскую и Северо-Американскую плиты. Таким образом, землетрясение - это не внезапное нарушение нормального состояния горных пород, а наоборот, возвращение к норме после длительного периода напряжения.

Упругая энергия высвобождается частично в виде тепла и, частично, в виде упругих волн, вызывающих землетрясение. При этом вдоль разрыва могут возникнуть сдвиги или сбросовые уступы иногда со значительными смещениями. Например, при катастрофическом землетрясении в Японии (Канто) в 1923 г. глубина залива Сагами к югу от Токио местами изменилась на 250 м. Т.к. разломы имеют значительную протяженность, то смещение происходит не одновременно вдоль всей длины. Оно начинается в достаточно локальной области, называемой фокусом (или гипоцентром) землетрясения. Где именно будет находиться гипоцентр – зависит от множества факторов. Здесь важную роль играет влагонасышенность породы. Нарастание напряжений приводит к возникновению микротрещиноватости, заполняемой грунтовой водой. При этом, не смотря на сжимающее действие напряжений, объем влажных пород не уменьшается, а увеличивается. Это явление носит название дилатансии. Дилатансия приводит к ослаблению горных пород, особенно в зоне разлома. Затем процесс подвижек распространяется в плоскости разлома по всем направлениям. Процесс продолжается до достижения точек, где величины напряжений недостаточны для дальнейшего вспарывания разлома. Так в общих чертах выглядит механизм возникновения тектонического землетрясения.

Землетрясения, случавшиеся на протяжении истории человечества, оставляли глубокий след в памяти людей. Пожалуй, это самые грозные и масштабные по своим разрушительным последствиям явления природы. Об этом говорит хотя бы то, что многие века хранится память о сильных землетрясениях. Например, в результате землетрясения в Греции (в Коринфе) в 856 г. погибло 45 тыс. человек, 11 октября 1737 г. в Индии (в Калькутте) - 300 тыс. В результате уже упоминавшегося землетрясения 1923 г. в Канто погибло 143 тыс. человек, а землетрясение 27 июля 1976 г. в Китае (Таншань) унесло жизни 650 тыс. человек.

С развитием письменности люди стали собирать описания сильных землетрясений. Старейшее из таких собраний – китайское, описывающее все умеренные и сильные землетрясения с 780 г. до н.э.

Началом современной сейсмологии считается появление в 1862 г. книги «Великое неаполитанское землетрясение 1857 года: основные принципы сейсмологических наблюдений», написанной Робертом Маллетом. В ней представлено разделение территории на 4 категории по степени разрушений. Это первая шкала землетрясений. Позже были предприняты разработки более совершенных шкал интенсивности сотрясений. Одна из таких шкал, разработанная в конце 19 века - шкала Росси-Фореля с 10 степенями сотрясений. В большинстве современных шкал их 12. По-видимому, это максимальное число градаций, которые можно надежно различить между собой. В англоязычных странах наиболее распространена шкала Меркалли (ММ). В России принята шкала MSK-64 (табл.1). В основе как этой шкалы, так и других шкал интенсивности - бытовые последствия землетрясений. Вследствие этого возникают сложности для принятия единой международной шкалы. Например, в Австралии одну из степеней сотрясения сравнивают с тем, как «лошадь трется о столб веранды», а в Европе существует описание «начинают звонить церковные колокола»; также понятие «крепко стоящее строение» различно, например, для Японии и стран Европы. Следует подчеркнуть, что шкалы интенсивности не имеют отношения к инструментальным наблюдениям. При этом, казалось бы, слишком умозрительном подходе, такая оценка интенсивности несомненно имеет право на существование, т.к. в большинстве случаев оценить распределение интенсивности сотрясений на большой территории лишь по данным регистрирующей аппаратуры не представляется возможным ввиду разреженности сети точек наблюдений. Поэтому проводится опрос

Таблица 1

Дата добавления: 2014-01-06