3.11.2. Фізичні явища в породах, що відбуваються під час землетрусів.

Всякий землетрус пов‘язується з руйнуванням гірських порід і великими залишковими деформаціями у земній корі. Область, у якій відбуваються руйнування, називається осередком, (фокусомабогіпоцентром) землетрусу. Проекція осередку на поверхню Землі називаєтьсяепіцентром. Область найбільших руйнувань носить назвуплейстосейстовоїобласті.

Пружні хвилі, які виникають в осередку і поширюються в товщах Землі, називаються сейсмічними хвилями. Спочатку від гіпоцентру землетрусу в усі боки розходяться так званіглибинніхвилі. Вони мають два види:поздовжніхвилі (вони викликають послідовне розширення і стискання часток вздовж радіусів, по яких розповсюджуються хвилі) іпоперечніхвилі (викликають зрушення тих же часток у поперечному напрямку). Поперечні хвилі розповсюджуються повільніше, ніж поздовжні. Ці дві групи хвиль називають попередніми.

За ними йдуть так звані поверхневі хвилі, які утворюються внаслідок інтерференції поздовжніх і поперечних хвиль і поширюються від гіпоцентру до поверхні Землі. Під час великих землетрусів ці хвилі мають вигляд валу, що біжить по поверхні Землі як хвиля в морі.

Описана картина ускладнюється явищами відбивання, заломлення та розсіювання хвиль, які створюють нові системи хвиль і значно ускладнюють хвильовий спектр. Коливання часток грунту під час землетрусу є неперіодичним і утворює хаотичну криву. Величини її амплітуди під час сильних землетрусів змінююється від 2-5 мм у скельних гірських породах до 25-50 мм в ущільнених пухких породах і до 100 мм в недоущільнених пухких породах. Довжина хвиль коливається в межах від 10 до 100 км, висота гребеня досягає 10 см.

3.11.3. Оцінка сили землетрусів.

Частина енергії, що виділяється осередком землетрусу, витрачається (поглинається) на роботу, яка виконується пружними хвилями під час їх поширення. Тому енергія сейсмічних хвиль, що досягають поверхні Землі, послаблюється. Вона залежить від глибини залягання осередка землетрусу, відстані до епіцентру, геологічної будови ділянки і властивостей гірських порід, які її складають. Отже, інтенсивність землетрусу визначається, в першу чергу, кількістю енергії, яка виділяється в області осередка землетрусу, а потім енергією сейсмічних хвиль.

Енергія землетрусу оцінюється в ергах і джоулях (1 ерг = 1 дж/см; 1 дж = 10⁷ерг). При землетрусах, які викликають руйнування, енергія оцінюється в 10¹²–10¹³дж, а при катастрофічних досягає 10¹⁷–10²⁰дж. Така енергія в декілька мільйонів разів перевищує енергію атомного вибуху. Оскільки енергію, яку виділяє осередок землетрусу, визначити важко, то на сьогодні у світовій практиці її оцінюють умовною енергетичною характеристикою, яку називаютьмагнітудою(М).

М = lg A/A* = lg A – lg A*, (3.1)

де А – максимальна амплітуда зміщення частинки породи, яка визначається за

сейсмограмою при даному землетрусі, мкм;

А* - амплітуда зміщення частинки породи при деякому дуже слабкому землетрусі,

обраному за еталон або стандарт, мкм.

Магнітуда змінюється від 0 при слабких землетрусах до 8,8 при дуже сильних, катастрофічних.

Інтенсивність землетрусу на поверхні Землі оцінюється в балах. Для її визначення користуються спеціальними класифікаціями – шкалами сейсмічної інтенсивності. На сьогодні в Україні застосовують 12-бальну шкалу MSK-64, розроблену групою вчених. В ній використовують декілька ознак. Головними з них є: ступінь пошкодження будівель і споруд, залишкові явища в гірських породах, зміна режиму поверхневих і підземних вод, порушення рельєфу. Для землетрусів низьких балів, коли пошкоджень споруд немає, основними ознаками стають відчуття людей. У районах із сейсмічністю 6 балів і менше пошкодження будівель і споруд безпечні для життя людей і не знижують міцності споруд. При землетрусах 7 балів і вище у багатьох спорудах з‘являються різноманітні, в тому числі й значні, пошкодження і руйнування.