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.

Таблица 1

Балл	Хо,мм	Краткая характеристика землетрясений
1 2 3	- - -	Колебания почвы определяются приборами. Ощущаются в отдельных случаях людьми, находящимися в спокойном состоянии. Колебания отмечаются немногими людьми.	слабые
4 5	<0,5 0,5-1	Землетрясение отмечается многими людьми. Возможно колебание окон, дверей. Качание висячих предметов, скрип полов, дребезжание стекол, осыпание побелки.	ощутимые
6 7	1,1-2 2,1-4	Легкие повреждения в некоторых зданиях, тонкие трещины в штукатурке, трещины в печах и т.п. Значительные повреждения в некоторых зданиях, трещины в штукатурке и откалывание отдельных кусков, тонкие трещины в стенах, повреждение дымовых труб.	сильные
8	4,1-8	Большие трещины в стенах некоторых прочных зданий, падение карнизов, повреждение дымовых труб.	разрушительные
9	8,1-16	Разрушение большинства зданий: обрушение стен, перекрытий, кровли.	опустошительные
10	16,1-32	Разрушение зданий, мостов, оползни и обвалы. Трещины в грунтах около метра шириной.	уничтожающие
11	>32	Изменение рельефа, многочисленные трещины в грунте, большие обвалы в горах.	катастрофическая
12	-	Изменение рельефа местности на значительном пространстве.	катастрофа

Вопросы для самопроверки

1. Чем отличаются, новейшие тектонические движения от современных?

2. Как отображаются на топографических картах признаки поднятия или опускания местности?

3. Как выражаются в рельефе структуры, образующиеся при деформациях горных пород?

4. Расскажите о типах тектонических движений.

5. Расскажите о формах интрузивных тел.

6. В чем заключается сущность вулканизма?

7. Дайте характеристику географии вулканизма.

8. Для чего определяются элементы залегания горных пород?

9. Какие деформации возникают при прохождении сейсмических волн?

10. Расскажите о шкале интенсивности землетрясений.

11. Расскажите об областях распространения землетрясений.

12. В чем заключается прогноз землетрясений.

13. Что такое цунами?