10.2. Основные понятия сейсмологии

В результате многочисленных исследований в сейсмологии сложилась модель схемы землетрясения, показанная на рис. 10.2.1.

Рис. 10.2.1. Модель схемы землетрясения: 1 - гипоцентр (фокус); 2 - эпицентр; h - глубина очага; Δ-эпицентральное расстояние; с - гипоцентральное расстояние с =

В соответствии с существующими воззрениями сейсмологии землетрясение, вызванное разрывами, сдвижками или трещинами в литосфере, зарождается в некоторой ограниченной её области, размеры которой могут составлять от нескольких километров до нескольких десятков или сотен километров. Эту область зарождения землетрясений, характеризуемую максимальным значением выделяемой энергии, принято называть очагом землетрясения. Учитывая, что размеры очага обычно на несколько порядков меньше размеров области, где ощущается воздействие данного землетрясения, для удобства и простоты очаг землетрясения можно отождествлять с некоторой точкой - точка 1 на рис. 10.2.1, называется гипоцентром или фокусом землетрясения. Проекция этой точки на дневную поверхность называется эпицентром землетрясения (точка 2). Соответствующее расстояние между этими точками h будем называть глубиной очага землетрясения. Зона, где землетрясение вызывает значительные повреждения сооружений, называется мейзосейсмической или плейстосейстовой (обычно она ограничивается 6-7-балльной изосейстой). Интенсивность проявления землетрясений на поверхности Земли, а следовательно, и их разрушительный эффект зависят от ряда факторов и, в первую очередь, от гипоцентрального расстояния с и энергии, выделяющейся при внезапном разрыве материала в очаге (рис. 10.3.1).

Если на поверхности Земли вокруг эпицентра найти точки, где землетрясения проявляются с одинаковой интенсивностью, и соединить их между собой линиями, то получаются замкнутые кривые - изосейсты (рис. 10.2.1). Вблизи эпицентра форма изосейст в известной мере повторяет форму очага. По мере удаления от эпицентральной зоны (или области) интенсивность эффекта землетрясений ослабевает. Объясняется это, во-первых, тем обстоятельством, что источником распространяющихся волн является не гипотетическая точка - фокус, а область, имеющая сложную форму, во-вторых тем, что интенсивность проявления землетрясений на поверхности в значительной степени зависит от гидрологических особенностей верхних пластов, которые могут либо уменьшать, либо увеличивать сейсмические эффекты.

Основной характеристикой землетрясения является его интенсивность, определяющая оценку мощности очага. В настоящее время для оценки мощности, или интенсивности землетрясения, используются два подхода: инструментальный и описательный, основанный на регистрации повреждений зданий, остаточных явлений в грунтах, изменений гидрогеологического режима и прочих признаков. В основе инструментального подхода лежит понятие магнитуды (авторы Ч. Рихтер и Б. Гутенберг, США).

Магнитуда М характеризует происшедшие явления в очаге землетрясения, но не дает информации о разрушительном эффекте его на поверхности Земли, который оценивается интенсивностью I в баллах. Выявлена приближенная эмпирическая зависимость между М и I (баллы):

I=1,5M - 3,5 lg +3

Между числом землетрясений, происходящих за один год, и их энергией выявлен закон повторяемости: землетрясения с малой энергией происходят намного чаще, чем с большой (см. табл. 10.2.1).

Таблица 10.2.1

Характеристика землетрясений	Mагнитуда	Среднее число (в год)
Катастрофические, планетарного масштаба	8	1—2
Сильное, с обширными разрушениями, регионального масштаба	7-8	10—15
Сильное, с разрушительными толчками, локального масштаба	6-7	100—150
Среднее, с отдельными повреждениями сооружений	5-6	до 1000
Слабое, без особых повреждений сооружений	4-5	7000—10000
Слабое, регистрируемое только инструментально	<4	>10000

Для оценки интенсивности землетрясений многими авторами из различных стран было предложено около 50 шкал сейсмической интенсивности. Во всех этих шкалах приведена градация интенсивности землетрясений по баллам или по степеням. Следует отметить, что шкалы MSK, ИФЗ, а также американская шкала ММ и европейская шкала Меркалли-Канкани-Зиберга близки между собой.