2.3. Сейсмические явления

Землетрясения характеризуются быстрыми колебаниями земной коры, возникающими на глубинах, которые вызывают различные по интенсивности упругие деформации. Они выражаются в волновых упругих колебаниях, возникающих как толчок, вызванный переходом кинетической энергии в потенциальную с возникновением устойчивых деформаций земной коры. Сейсмические волны, возникающие в очаге землетрясения (гипоцентре), относятся к трем типам. Первичные (продольные), имеющие наибольшую скорость распространения (в среднем 8 км/с), продольные волны (волны сжатия – растяжения горных пород) проходят через твердые и жидкие среды Земли. Вторичные – поперечные волны (волны сдвига) проходят только в твердой среде и имеют скорость почти в 2 раза меньше, чем продольные. За продольными и поперечными волнами, проходящими через тело Земли, следуют поверхностные волны, передаваемые по свободной (дневной) поверхности Земли горизонтальные и вертикальные колебания.

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 30-40км, а изосейсы (линии равных сотрясений) опоясывают конус вулкана и по форме близки к окружности. Эпицентр (проекция гипоцентра на дневную поверхность Земли) 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.

Более 95% всех известных землетрясений приходится на долю 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 (до 10 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 балльности землетрясений 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 – шкалы магнитуд.

В целях количественной оценки меры полной энергии сейсмических волн, выделившихся при землетрясении используется шкала магнитуд по Рихтеру Ч. Ф.

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

Цунами. Сейсмогенные морские волны (цунами), представляют собой длиннопериодные колебания воды, которые возникают в результате резкого, сопровождающегося землетрясением смещения пород по подводному разрыву или подводному оползню.

В открытом океане волны цунами по своей длине во много раз превосходят все другие виды волн, у которых расстояние между гребнями бывает более 100 м, тогда как расстояние для волн цунами достигает величины более 100 км.

Скорость распространения волн определяется по формуле V= VgH (g-ускорение силы тяжести ,Н-глубина океана (моря). Так, при средней глубине океана в 4 км, скорость составит более 600 км/час.

При подходе цунами к мелководью во много раз возрастает высота волны. С приближением цунами к берегу уровень моря вдоль побережья понижается, а затем приходят цунами. Промежуток времени между отдельными сериями волн могут длиться от нескольких минут до часа и больше

Энергия цунами обычно составляет от 1 до 10% энергии вызывающих их землетрясений. Во время цунами высота волны у берега может достигать 30-40 м, а в 1971 году у о. Рюкю в Японии высота волны цунами достигла 85 м.

Материальные потери, связанные с землетрясениями исчисляются в сотни миллионов долларов. Поэтому, 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 таблице 1.