Сейсмическое районирование и прогноз землетрясений

Сильные землетрясения часто происходят в малонаселённых районах, и приносимый ими ущерб невелик. Однако рост городов и строительство сейсмоопасных объектов (атомные электростанции, хим. заводы, высокие плотины) увеличивают сейсмическую опасность. Так, при Таншаньском 3. 28 июля 1976 в Китае погибло несколько сотен тысяч человек. При Спитакском 3. в Армении (1988) погибло несколько десятков тысяч человек, материальный ущерб достиг мн. млрд. рублей. Радикальный способ противостоять сильным 3.- сейсмостойкое строительство. Высокая стоимость этого строительства вызывает необходимость районирования тектонически активных территорий по степени сейсмической опасности. Оценка макс. балла для определенной территории основана на опыте, свидетельствующем, что сильные 3., как правило, происходят на разломах земной коры, уже неоднократно порождавших похожие 3. в прошлом. Характерный интервал времени между сильными 3. на одном и том же участке разлома определяется индивидуальными особенностями разлома и может варьировать в пределах от десятков до тысяч лет. Сильные 3., происходившие в доисторические времена, оставили следы на местности, распознавание и интерпретация которых выполняется методами палеосейсмологии.

Предсказание 3.- сложнейшая задача С. Для того чтобы предсказание имело практический смысл, оно должно содержать три характеристики будущего 3.: время, место, силу. Различают долгосрочный, среднесрочный и краткосрочный прогнозы 3. Соответствующие сроки находятся в пределах от нескольких лет до десятков лет, от нескольких недель до нескольких лет, менее нескольких недель. Существ. прогресс достигнут только в долгосрочном прогнозе сильных 3. Особенно полезной оказалась идея сейсмических брешей: сильнейшие (М ~ 8) 3. Тихоокеанского пояса происходят таким образом, что очаг каждого нового 3. заполняет область, где такого 3. не было в течение последних ~100 лет. Идея брешей позволила сделать несколько оправдавшихся долгосрочных прогнозов.

Краткосрочные прогнозы основаны на аномальных изменениях различных геофизических полей и деформациях земной поверхности, изменениях уровня грунтовых вод и их хим. состава, появлении предваряющих толчков - форшоков. Трудности прогноза связаны с тем, что явления-предвестники трудно отличить от фоновых вариаций полей. Известен только один бесспорный случай успешного краткосрочного прогноза, позволившего принять меры для спасения населения: предсказание Хайчэнского 3. (1975) с магнитудой 7,3 в китайской провинции Ляонин. Решающим фактором в этом прогнозе было появление форшоков. Разработка эффективных методов краткосрочного прогноза требует длит. и систематические изучения 3. и предваряющих их явлений в различных геологических условиях.

При подводных 3. опасность представляют очень длинные волны на поверхности воды - цунами. В наиб. степени воздействию цунами подвержены берега Тихого океана. Сравнительно низкая скорость распространения этих волн позволяет заблаговременно предупредить население о приближении цунами.

Сейсмология и строение Земли

Представления о внутреннем строении Земли в очень большой степени основаны на сейсмических данных. В соответствии с этими данными Земля разделяется на кору, мантию, жидкую внешнюю и твёрдую внутреннюю части ядра. Кора отделяется от мантии границей Мохоровичича, находящейся под океанами на глубине ~10 км и погружающейся под материками до глубин порядка нескольких десятков км. В большей части мантии скорости упругих волн растут с глубиной; исключениями являются зона на глубинах 100-300 км и слой в подошве мантии. Наиб. рост наблюдается на глубинах 300-700 км, называемых зоной фазовых переходов или переходной зоной. Резкое увеличение скоростей происходит на сейсмических границах, находящихся на глубинах приблизительно 400- 650 км; последняя часто рассматривается как граница между верхней и нижней частями мантии.

Механическая добротность мантии различна для продольных и поперечных волн; слой пониженной скорости на глубинах 100-300 км одновременно является зоной пониженной добротности. Пониженной добротностью характеризуется также внешняя зона внутреннего ядра. Вопросы зависимости добротности от частоты носят дискуссионный характер.

Схема строения и принцип действия электродинамического сейсмографа конструкции Б.Б.Голицына:

1 - инерционный вертикальный маятник, стремящийся сохранить состояние покоя при колебаниях грунта и основания прибора; для регистрации горизонтальной составляющей колебаний используются горизонтальные маятники;  

2 - проволочная рамка на подвижном конце маятника в поле постоянного магнита, в которой индуцируется электрический сигнал, по форме подобный механическим колебаниям грунта;

3 - гальванометр, преобразующий электрический сигнал, поступающий от рамки маятника и оснащенный пером для регистрации на бумагу или зеркальцем - в случае фотобумаги;

4 - рулон бумаги (или фотобумаги) на барабане с записью сейсмограммы.

Для получения трёхмерного представления о пространственных сейсмических колебаниях грунта используется трёхкомпонентная установка сейсмографов (один - вертикальный и два взаимно-перпендикулярных горизонтальных маятника, обычно ориентированных по странам света).

До создания Б.Б.Голицыным электродинамических сейсмографов на конце маятника вместо проволочной рамки непосредственно крепилось механическое перо.

Литература:

1.Сесмические опасности/Под ред. Г.А.Соболева. - М.:КРУК,2000.-296 с.

2. Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии. Вып. 1

Институт физики Земли Ран; редкол.: В.И.Уломов[и др.]. – М.: ИФЗ РАН, 1993.-303 с.

3.Методические рекомендации по сейсмическому районированию территории СССР; редкол.: М.А. Садовский [и др.].- М.: АН СССР 1974. – 195 с.

4.Уломов В.И., Шумилина Л.С. Сейсмогеодинамика и вероятное сейсмическое районирование Северной Евразии// Геофизика на Рубеже веков. Избр. Труды ученых ОИФЗ РАН. – 2000. – С.216-252

5.Айзберг Р.Е., Аронов А.Г., Гарецкий Р.Г., Карабанов А.К., Сафронов О.Н., Сероглазов Р.Р., Аронова Т.И. Сейсмотектоническое районирование западной части Восточно-Европейской платформы: в 2 кн./ Кн.1: Землетрясения; под редакцией Н.В. Шарова, А.А. Маловичко, Ю.К. Щукина. – Петрозаводск: Карельский научный центр Ран, 2007.- С.368-381.