Mecanismul producerii cutremurului.

Acasă

Procesele de formare a munților, vulcanice și seismice gravitează geografic unul spre celălalt. Cu toate acestea, în timp ele apar, de regulă, non-simultan și întotdeauna cu durate diferite. În plus, există zone cu activitate seismică doar pronunțată. De exemplu, multe din Asia Centrală sunt foarte seismice, dar nu au vulcani. În Kamchatka și Chile, vulcanii și cutremurele au loc în aceeași zonă, dar rareori în același timp.

Când are loc un cutremur, distrugerea rocilor are loc într-o zonă limitată situată la o anumită adâncime de suprafața Pământului. Din cauza slăbirii rezultate, se dezvoltă o dislocare la sursa sau partea hipocentrală a regiunii cutremurului. Eșecul va avea loc acolo unde roca este mai puțin puternică și aceasta poate fi în faliile dintre blocuri. Datorită unor procese adânci, secțiuni individuale ale crustei se ridică sau coboară. Cu o deplasare lentă, în scoarța terestră apar deformații plastice. Cu mișcări mai rapide și cu un gradient mai mare, stresurile care apar în cortex, fără a avea timp să se rezolve, ating valori la care, în aceste condiții, apare o întrerupere a continuității - fie de-a lungul unei rupturi gata făcute, parțial vindecate, sau cu formarea unuia nou. Odată cu creșterea adâncimii, tensiunile de compresiune limită cresc și, prin urmare, apar forțe mari de frecare, prevenind distrugerea rapidă. Poate din acest motiv, cutremurele cu focalizare profundă se caracterizează prin energie și durată ridicate.

În prezent, cele mai comune sunt două modele de propagare a forțelor care provoacă o ruptură la sursă. Primul se bazează pe presupunerea unei perechi de forțe care acționează la sursă, determinând forțe tangențiale de-a lungul liniei de rupere și a unui moment; Conform celui de-al doilea model, în zona sursă există două perechi de forțe reciproc perpendiculare.

Pe lângă cutremurele provocate de mișcările tectonice din scoarța terestră și mantaua superioară, există alte două tipuri de cutremure datorate erupțiilor vulcanice și fenomenelor carstice, care sunt foarte locale, rare și de amplitudine redusă. Cutremurele pot fi cauzate artificial, de exemplu de o explozie subterană. Vibrațiile la suprafață pot fi cauzate și de funcționarea echipamentelor industriale, a traficului etc. Când utilizați echipamente sensibile, vă puteți asigura că suprafața pământului fluctuează constant; aceste vibratii sunt foarte mici si din acest motiv se numesc microseismice. Prezența microseismelor oferă informații foarte utile atât pentru seismologi, cât și pentru inginerii civili.

Astfel, în sens larg, termenul de cutremur poate fi înțeles ca orice zguduire a suprafeței Pământului. Într-un sens mai restrâns, un cutremur este înțeles ca o scuturare de scurtă durată a suprafeței Pământului, cauzată de undele seismice care decurg dintr-o discontinuitate locală cu o eliberare bruscă de energie elastică în adâncurile scoarței sau a mantalei superioare (la o adâncime de aproximativ 700 km).

La un moment dat al cutremurului, apare un obstacol în calea deplasării reciproce a blocurilor de-a lungul cusăturilor formate - conexiunile cusăturii rupte sunt parțial restaurate, care pot fi forțe de frecare (aspectul lor este posibil în zonele comprimate) și angajarea pe suprafețe. . Partea de energie care nu este eliberată provoacă stres în noile legături, care după un timp le depășește rezistența, apare o nouă ruptură și un nou șoc, dar cu o forță mai mică decât la momentul cutremurului principal. Aceste tremurături repetate - replici - după un cutremur puternic numără de obicei până la câteva sute și apar pe parcursul mai multor luni, slăbind treptat. Procesul de slăbire a șocurilor nu este uniform în timp. Replicile individuale pot fi aproape de puterea cutremurului principal. Uneori, cutremurele sunt precedate de cutremurări slabe - forehocuri.

În cazurile în care cutremure sau vulcani au loc sub fundul oceanului, ele excită valurile mării, care, ajungând la țărmurile pământului și întâlnindu-și rezistența, se ridică la o înălțime de câteva zeci de metri. Astfel de valuri - tsunami (în japoneză "tsu" - port, "nami" - val) - aduc uneori mari probleme zonelor de coastă.

Există două grupuri de unde seismice - de corp și de suprafață. Rocile care alcătuiesc Pământul sunt elastice și, prin urmare, pot fi deformate și suferă vibrații la aplicarea bruscă a presiunii (încărcări). Undele corpului se propagă în interiorul volumului rocii. Ele sunt împărțite în două tipuri: longitudinale și transversale. Undele longitudinale din corpul Pământului, ca undele sonore cunoscute nouă în aer, comprimă și întind alternativ substanța rocilor în direcția mișcării lor. Un alt tip de undă oscilează mediul prin care trece pe calea mișcării sale. Ei sunt cei care, ieșind la suprafață, balansează totul pe pământ dintr-o parte în alta și în sus și în jos, ducând la cea mai mare distrugere. Tocmai pentru că suprafața pământului solid este o limită cu un mediu mult mai puțin dens, aerul (se numește suprafață liberă), pe suprafața pământului undele seismice volumetrice se pot „umbla” mai liber, ceea ce se întâmplă de obicei. Acest lucru este facilitat și de proprietățile solurilor apropiate de suprafață.

Proprietățile diferitelor grupuri și tipuri de unde seismice sunt foarte importante, în special viteza de trecere a acestora prin roci. Se măsoară de obicei la câțiva kilometri pe secundă și de aceea, la distanțe diferite față de sursă (hipocentru și epicentru), sosirea undelor este resimțită și înregistrată non-simultan. Această proprietate este baza pentru determinarea coordonatelor epicentrului din înregistrările sosirilor undelor la stațiile seismice îndepărtate. Nu mai puțin importante sunt diferențele de viteză ale grupurilor individuale și ale tipurilor de valuri. Astfel, undele de suprafață se propagă mai lent decât undele de volum și, prin urmare, ajung mai târziu la punctele de observație. În grupul undelor volumetrice, undele transversale se propagă în medie de 1,75 ori mai încet decât undele longitudinale. Acest lucru arată clar de ce oamenii care se află în regiunea epicentrală a unui cutremur puternic cad adesea sub puterea valurilor: sunt împinși, legănați, zdruncinați în direcții diferite cu accelerații diferite.

Martorii oculari „aud” adesea cutremure în sensul literal al cuvântului. Undele longitudinale sunt similare cu undele sonore. La o anumită frecvență de oscilație (în domeniul undelor audibile, adică mai mult de 15 herți), când ajung la suprafață devin unde sonore. Dacă ne amintim că undele longitudinale călătoresc mai repede, iar undele transversale cauzează adesea pagubele principale, este ușor de înțeles de ce se aude un bubuit înaintea unui cutremur. Aici depinde foarte mult de spectrele de radiație.

Cutremurele sunt clasificate în funcție de adâncimea sursei lor. Ele sunt împărțite în următoarele trei tipuri: 1) normal - cu o adâncime focală de 0-70 km 2) intermediar - 70-300 km 3) deep-focus - mai mult de 300 km;

Pe suprafața Pământului și în straturile adiacente ale atmosferei se dezvoltă multe procese fizice, fizico-chimice și biochimice complexe, însoțite de schimbul și transformarea reciprocă a diferitelor tipuri de energie. Sursa de energie o constituie procesele de reorganizare a materiei care au loc în interiorul Pământului, interacțiunile fizice și chimice ale învelișurilor sale exterioare și câmpurile fizice, precum și influențele heliofizice. Aceste procese stau la baza evoluției Pământului și a mediului său natural, fiind sursa unor transformări constante în aspectul planetei noastre – geodinamica acesteia.

Transformările geodinamice și heliofizice sunt sursa diferitelor procese și fenomene geologice și atmosferice care se dezvoltă pe scară largă pe pământ și în straturile atmosferei adiacente suprafeței sale, creând un pericol natural pentru oameni și mediu. Cele mai răspândite sunt diversele fenomene tectonice sau geofizice: cutremure, erupții vulcanice și explozii de roci

Cele mai periculoase, greu de prezis, dezastrele naturale incontrolabile sunt cutremure.

Un cutremur este înțeles ca tremurături și vibrații subterane ale suprafeței pământului ca urmare a rupurilor și deplasărilor în scoarța terestră sau în partea superioară a mantalei și transmise pe distanțe mari sub formă de vibrații de unde elastice.

Un cutremur se referă la un dezastru natural care are loc brusc și se răspândește rapid. În acest timp, este imposibil să se efectueze măsuri pregătitoare și de evacuare, astfel încât consecințele cutremurelor sunt asociate cu pierderi economice uriașe și numeroase victime. Numărul victimelor depinde de puterea și locația cutremurului, densitatea populației, înălțimea și rezistența seismică a clădirilor, ora zilei, posibilitatea unor factori secundari de deteriorare, nivelul de pregătire a populației și a unităților speciale de căutare și salvare (SRF). ).

Sub influența forțelor tectonice profunde, apare stres, straturile de roci ale pământului sunt deformate, comprimate în pliuri și, odată cu apariția supraîncărcărilor critice, se deplasează și se rupe, formând falii în scoarța terestră. Ruptura se realizeaza printr-un soc instantaneu sau o serie de socuri care au natura unei lovituri. În timpul unui cutremur, energia acumulată în adâncuri este descărcată. Energia eliberată în adâncime este transmisă prin unde elastice în grosimea scoarței terestre și ajunge la suprafața Pământului, unde are loc distrugerea.

În mitologia diferitelor popoare există o asemănare interesantă în cauzele cutremurelor. Este ca și cum mișcarea vreunui animal real sau mitic, gigantic, ascuns undeva în adâncurile pământului. Printre hindușii antici era un elefant, printre popoarele din Sumatra era un bou uriaș, iar japonezii antici dădeau vina cutremurelor pe somnul uriaș.

Geologia științifică (formarea sa datează din secolul al XVIII-lea) a ajuns la concluzia că în principal zonele tinere ale scoarței terestre tremură. În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, a apărut o teorie generală conform căreia scoarța terestră era împărțită în scuturi vechi, stabile și sisteme montane tinere și mobile. Într-adevăr, sistemele montane tinere din Alpi, Pirinei, Carpați, Himalaya și Anzi sunt susceptibile la cutremure puternice, în timp ce în Urali (munti vechi) nu există cutremure.

Sursa sau hipocentrul unui cutremur este locul din intestinele pământului de unde are originea un cutremur. Epicentrul este locul de pe suprafața pământului care este cel mai aproape de focar. Cutremurele de pe pământ sunt distribuite inegal. Ele sunt concentrate în zone înguste separate. Unele epicentre sunt limitate la continente, altele la periferia lor, iar altele la fundul oceanelor. Date noi privind evoluția scoarței terestre au confirmat că zonele seismice menționate sunt limitele plăcilor litosferice.

Litosfera este partea solidă a învelișului pământului, extinzându-se până la o adâncime de 100-150 km. Include scoarța terestră (a cărei grosime ajunge la 15-60 km) și o parte din mantaua superioară, care stă la baza scoarței. Este împărțit în plăci. Unele dintre ele sunt mari (de exemplu, plăcile din Pacific, America de Nord și Eurasia), altele sunt mai mici (plăcile arabe, indiene). Plăcile se deplasează de-a lungul unui strat subiacent de plastic numit astenosferă.

Geofizicianul german Alfred Wegener a făcut o descoperire remarcabilă la începutul secolului al XX-lea:

țărmurile estice ale Americii de Sud și țărmurile vestice ale Africii pot fi combinate la fel de precis ca părțile corespunzătoare din imaginea de puzzle decupată a unui copil. De ce este asta? - a întrebat Wegener, - Și de ce țărmurile ambelor continente, separate de mii de kilometri, au o structură geologică similară și forme de viață similare? Răspunsul a fost teoria „mișcării continentale”, expusă în cartea „Apariția oceanelor și a continentelor”, publicată în 1912. Wegener a susținut că continentele de granit și fundul de bazalt al oceanelor nu formează o acoperire continuă, dar par a pluti, ca plute, pe roca vâscoasă topită, pusă în mișcare de o forță asociată cu rotația Pământului. Acest lucru a contrazis opiniile oficiale ale vremii.

Suprafața Pământului, așa cum se credea atunci, nu putea fi decât un solid, o înveliș neschimbător deasupra magmei lichide a pământului. Când această coajă s-a răcit, s-a îngrozit ca un măr uscat și au apărut munții și văile. De atunci, scoarța terestră nu a suferit alte modificări.

Teoria lui Wegener, care a fost o senzație la început, a stârnit în scurt timp critici acerbe, iar apoi un zâmbet simpatic și chiar ironic. Timp de 40 de ani, teoria lui Wegener a căzut în uitare.

Astăzi știm că Wegener a avut dreptate. Studiile geologice folosind instrumente moderne au demonstrat că scoarța terestră este formată din aproximativ 19 (7 mici și 12 mari) plăci sau platforme, schimbându-și constant locația pe planetă. Aceste plăci tectonice rătăcitoare ale scoarței terestre au o grosime de 60 până la 100 km și, asemenea bancurilor de gheață, uneori scufundându-se și alteori urcându-se, plutesc pe suprafața magmei vâscoase. Acele locuri în care intră în contact unele cu altele (defecțiuni, cusături) sunt principalele cauze ale cutremurelor: aici suprafața pământului aproape că nu rămâne calmă.

Cu toate acestea, marginile plăcilor tectonice nu sunt lustruite fără probleme. Au destulă rugozitate și zgârieturi, există margini ascuțite și crăpături, nervuri și proeminențe gigantice care se lipesc unele de altele ca dinții fermoarului. Când plăcile se mișcă, marginile lor rămân pe loc deoarece nu își pot schimba poziția.

În timp, acest lucru duce la un stres enorm în scoarța terestră. La un moment dat, marginile nu pot rezista presiunii tot mai mari: secțiunile proeminente, strâns interconectate se desprind și, parcă, ajung din urmă cu placa lor.

Există 3 tipuri de interacțiuni între plăcile litosferice: fie se depărtează, fie se ciocnesc, una se mișcă pe cealaltă, fie una se mișcă de-a lungul celeilalte. Această mișcare nu este constantă, ci intermitentă, adică apare episodic datorită frecării lor reciproce. Fiecare mișcare bruscă, fiecare smucitură poate fi marcată de un cutremur.

Acest fenomen natural, care nu este întotdeauna previzibil, provoacă pagube enorme. 15.000 de cutremure sunt înregistrate anual în lume, dintre care 300 sunt distructive.

În fiecare an, planeta noastră se scutură de peste un milion de ori. 99,5% dintre aceste cutremure sunt ușoare, puterea lor nu depășește 2,5 pe scara Richter.

Deci, cutremurele sunt vibrații puternice ale scoarței terestre, cauzate de cauze tectonice și vulcanice și care duc la distrugerea clădirilor, structurilor, incendiilor și victimelor umane.

Istoria cunoaște o mulțime de cutremure cu moartea unui număr mare de oameni:

1920 - 180 de mii de oameni au murit în China.

1923 - peste 100 de mii de oameni au murit în Japonia (Tokyo).

1960 - Peste 12 mii de oameni au murit în Maroc.

1978 în Ashgabat - mai mult de jumătate din oraș a fost distrus, mai mult de 500 de mii de oameni au fost răniți.

1968 - 12 mii de oameni au murit în estul Iranului.

1970 - peste 66 de mii de oameni au fost afectați în Peru.

1976 - în China - 665 de mii de oameni.

1978 - 15 mii de oameni au murit în Irak.

1985 - în Mexic - aproximativ 5 mii de oameni.

1988, în Armenia, peste 25 de mii au fost răniți, 1,5 mii de sate au fost distruse, 12 orașe au fost avariate semnificativ, dintre care 2 au fost complet distruse (Spitak, Leninakan).

În 1990, un cutremur din nordul Iranului a ucis peste 50 de mii de oameni și a lăsat aproximativ 1 milion de oameni răniți și fără adăpost.

Sunt cunoscute două centuri seismice principale: mediteraneo-asiatică, care acoperă Portugalia, Italia, Grecia, Turcia, Iran, Nord. India și mai departe de Arhipelagul Malaez și Pacific, inclusiv Japonia, China, Orientul Îndepărtat, Kamchatka, Sakhalin, creasta Kuril. În Rusia, aproximativ 28% din zone sunt periculoase din punct de vedere seismic. Zone cu posibile cutremure de 9 grade sunt situate în regiunea Baikal, Kamchatka și Insulele Kuril, iar cutremure de 8 grade în sudul Siberiei și Caucazul de Nord.

Un cutremur de tip tectonic, de ex. asociat cu forțele endogene interne ale Pământului, este un proces de crăpare care are loc la o anumită viteză finită și nu instantaneu. Implica formarea și reînnoirea multor goluri de scară diferită, cu ruperea fiecăruia dintre ele nu numai cu eliberarea, ci și cu redistribuirea energiei într-un anumit volum. Când vorbim despre faptul că forța de influență externă asupra rocilor a depășit rezistența lor, ar trebui să ținem cont de faptul că în geomecanică rezistența rocilor se distinge clar ca material, care este relativ înalt și durabil masiv stâncos, incluzând, pe lângă materialul de rocă, și slăbit structural

zone. Datorită acestuia din urmă, rezistența masei de rocă este semnificativ mai mică decât rezistența rocilor în sine.

Viteza de propagare a rupturilor este de câțiva km/sec și acest proces de distrugere acoperă un anumit volum de roci numit sursa de cutremur. Hipocentru numită centrul sursei, în mod convențional o sursă punctuală a oscilațiilor de scurtă perioadă (Fig. 18.1.1).

Orez. 18.1.1. Sursa cutremurului și propagarea tremurului în volumul rocii: 1 – zona focală sau hipocentru, 2 – proiecția hipocentrului pe suprafața Pământului – epicentrul. Linii izoiste la suprafață - linii de șocuri egale în puncte

În cele mai multe cazuri, deși nu întotdeauna, rupturile sunt de natură de forfecare și sursa cutremurului acoperă un anumit volum în jurul acesteia. Studii de seismologie

unde elastice care se propagă dinamic în intervalul de frecvenţă 10 -3 –10 2 Hz cu viteze de 2-5 km/sec. Proiecția hipocentrului pe suprafața pământului se numește epicentru cutremure Intensitatea cutremurului la epicentru este reprezentată prin linii de intensitate egală a cutremurelor - izozeiști. Zona de scoruri maxime din jurul epicentrului se numește regiune pleistoseistă.

Principalul șoc seismic subteran, un cutremur, este de obicei precedat de cutremure sau şocuri premergătoare, indicând o creștere critică a stresului în roci. După șocul seismic principal, se observă de obicei mai multe șocuri seismice, dar mai slabe decât șocul principal. Sunt numiti repliciși indică procesul de eliberare a tensiunilor în timpul formării de noi rupturi în masa rocă.

Pe baza adâncimii hipocentrelor (focurilor), cutremurele sunt împărțite în 3 grupe: 1) focar superficial 0-60 km; 2) focus mediu – 60-150 km; 3) focalizare profundă 150-700 km. Dar cel mai adesea, hipocentrii de cutremur sunt concentrați în partea superioară a scoarței terestre la adâncimi de 10-30 km, unde crusta este caracterizată de cea mai mare rigiditate și fragilitate.

Deplasările rapide, deși neuniforme, ale maselor de rocă de-a lungul planului de rupere provoacă unde de deformare - vibrații elastice în masa de rocă, care,

răspândindu-se în toate direcțiile și, ajungând la suprafața Pământului, efectuează principala lucrare distructivă asupra acestuia. Capitolul II a discutat deja principalele tipuri de unde seismice de corp și de suprafață. Primele includ undele longitudinale - P (viteză mai mare) și transversale - S (viteză mai mică) (vezi Fig. 2.2.2). Al doilea sunt undele Love - unde L și Rayleigh - R. Undele P reprezintă o alternanță de compresie și tensiune și sunt capabile să treacă prin substanțe solide, lichide și gazoase, în timp ce undele S, atunci când se propagă, deplasează particulele de materie în unghi drept către direcția drumului lor.

Viteza undei longitudinale:

Unde µ este modulul de forfecare; ρ este densitatea mediului în care se propagă unda; λ - coeficient asociat cu modulul de compresie generală K prin raport

λ =LA− 2 3 µ

Viteza undei de forfecare:

Vs= µ

deoarece Modulul de forfecare µ în lichid și gaz este egal cu 0, atunci undele transversale nu trec prin lichide și gaze.

Undele de suprafață sunt ca valuri de apă pe un lac. Undele de dragoste fac ca particulele de rocă să oscileze într-un plan orizontal paralel cu suprafața pământului, în unghi drept cu direcția de propagare a acestora. Iar undele Rayleigh, a căror viteză este mai mică decât undele Love, apar la interfața dintre două medii și, acționând asupra particulelor, le forțează să se miște vertical și orizontal într-un plan vertical orientat în direcția de propagare a undei.

Undele de suprafață călătoresc mai încet decât undele corpului și se atenuează destul de repede atât la suprafață, cât și în adâncime. Undele P, care ajung la suprafața Pământului, pot fi transmise în atmosferă sub formă de unde sonore la frecvențe de peste 15 Hz. Așa se explică „răbușitul teribil” auzit uneori de oameni în timpul cutremurelor.

Undele seismice cauzate de cutremure pot fi înregistrate folosind așa-numitele. seismografe– dispozitive pe bază de pendul care își mențin poziția atunci când suportul pe care sunt amplasate oscilează. Primele seismografe au apărut acum o sută de ani. În fig. 18.1.2 prezintă scheme de circuit

seismografe verticale și orizontale, precum și un exemplu seismograme– înregistrări ale vibrațiilor seismice, în care se observă în mod clar primele sosiri ale undelor V și S Notând momentul primei sosiri a undelor, i.e. apariţia unei unde pe seismogramă şi cunoscând viteza de propagare a acestora se determină distanţa până la epicentrul cutremurului (Fig. 18.1.4). În zilele noastre, multe sute de seismografe sunt instalate pe suprafața pământului, care înregistrează imediat orice cutremur, chiar și foarte slab, și coordonatele acestuia. Pornind de la primele stații seismice echipate cu seismografe extrem de sensibile create de academicianul B.B. Golitsyn la începutul secolului al XX-lea, rețeaua unor astfel de stații din Rusia s-a extins continuu, deși stațiile erau amplasate inegal, ținând cont de seismicitatea diferită a regiuni. Acum există mai mult de 140 de aceste stații în Rusia, care

De 25 de ori mai mic decât în Germania și doar 15% dintre aceste stații sunt echipate cu seismografe digitale moderne. De asemenea, există 9 centre de colectare și prelucrare a datelor care funcționează în modurile de prelucrare curente și urgente. Informațiile despre situația seismică actuală sunt publicate periodic în buletine și cataloage seismologice. În prezent, rețelele seismice rusești sunt în curs de dezvoltare și reechipate cu echipamente moderne. Determinarea adâncimii unui cutremur este mai dificilă, iar metodele existente nu sunt foarte precise.

Intensitatea cutremurului.

Intensitatea sau puterea cutremurelor este caracterizată atât în puncte (o măsură a distrugerii), cât și prin concept magnitudinea ( energie eliberată). În Rusia, se utilizează o scară de intensitate a cutremurului în 12 puncte MSK - 64, compilată de S.V Medvedev, V. Sponheuer și V. Karnik (vezi abrevierea).

Orez. 18.1.2. Diagrama unui seismograf orizontal cu o înregistrare mecanică a unei seismograme cu un vârf pe un tambur de înregistrare cu funingine (A): 1 – rama dispozitivului, 2, 3 – puncte pentru atașarea firelor de oțel pe cadru, 4, 5 – puncte pentru atașarea fileturilor la tija de greutate seismograf, 6 - sarcina seismografului, 7 - tobă afumată. Acțiunea unui seismograf vertical (B). Dispozitivul reacționează foarte slab la șocurile orizontale

Conform acestei scale, se acceptă următoarea gradație a intensității sau intensității cutremurelor:

1–3 puncte – slab

4 – 5 puncte – tangibil

6 – 7 puncte - puternic (clădirile dărăpănate sunt distruse)

8 – distructiv (clădirile puternice și țevile fabricii sunt parțial distruse)

9 – devastator (majoritatea clădirilor sunt distruse)

10 – distructiv (aproape toate clădirile, podurile sunt distruse, au loc prăbușiri și

11 – catastrofal (toate clădirile sunt distruse, peisajul se schimbă)

12 – dezastre dezastruoase (distrugere completă, modificări ale terenului pe o zonă vastă).

Orez. 18.1.4. Timpul de călătorie al undelor seismice de la epicentrul cutremurului, utilizat pentru a determina distanța de la epicentru la punctul de înregistrare a cutremurului

Gradul de scuturare de pe suprafața Pământului, precum și suprafața acoperită de acesta, depinde de multe motive, inclusiv de natura sursei, adâncimea acesteia, tipuri de roci, sedimente libere sau aflorimente stâncoase, conținut de apă etc.

Pentru a cuantifica măsura energiei totale a undelor seismice eliberate în timpul unui cutremur, scara magnitudini(M) conform lui C. F. Richter, profesor la Institutul de Tehnologie din California.

M = log( O/T) + B log ∆+ ε

Unde A și T sunt amplitudinea și perioada oscilațiilor în undă, ∆ este distanța de la stația de observare la epicentrul cutremurului, B și ε sunt constante în funcție de condițiile de amplasare a stației de observare.

Aceasta este o magnitudine calculată din undele de suprafață, deși sunt utilizate magnitudini din unde longitudinale și de forfecare.

Magnitudinea 0 înseamnă un cutremur cu o amplitudine maximă de deplasare de 1 μm la o distanță epicentrală de 100 km. O magnitudine de 5 cauzează pagube minore clădirilor, în timp ce o magnitudine de 7 marchează un cutremur devastator. Cele mai puternice cutremure înregistrate au avut o magnitudine de 8,9-9,0. Trebuie subliniat că cutremurele cu focalizare profundă, de obicei, nu generează unde seismice de suprafață, prin urmare există și alte scări de magnitudine, de exemplu, teleseism pentru cutremure îndepărtate (la mai mult de 2000 km de epicentru) sau magnitudinea unificată a lui B. Gutenberg, determinată prin amplitudinea undelor longitudinale ale corpului. Există multe modificări ale scalelor care permit estimarea energiei tuturor cutremurelor care au loc pe glob, inclusiv a tuturor exploziilor nucleare subterane și industriale. În special, evaluarea moment seismic –

Lu=µSπ dφ

Unde µ este rezistența la forfecare a rocilor din zona de falie, S este aria suprafeței falii, - deplasarea medie de-a lungul faliei permite o evaluare destul de obiectivă a magnitudinii cutremurului. Magnitudine calculată din momentul seismic:

Mw= 2 3 log Lu−10,7

Cel mai mare moment seismic cunoscut a fost stabilit pentru cutremurul din

Chile în 1960 – M W = 9,6; M o = 2,5 ⋅ 10 30 din⋅cm.

Există o anumită relație între magnitudinea (M) și puterea cutremurului, exprimată în puncte (J 0).

Jo=1,7M−2,2;M=0,6Jo+1,2

Relația dintre magnitudinea (M), intensitatea cutremurelor în puncte (J 0) și adâncimea focală. (H) se exprimă prin formula:

Jo=a.m−b lg H+C

unde a, b și c sunt coeficienți determinați empiric pentru fiecare zonă specifică în care au avut loc cutremure.

Energie, eliberat în timpul cutremurelor atinge cantități enorme și se exprimă prin formula:

E = π 2 ρV(O/T)

Unde ρ este densitatea straturilor superioare ale Pământului, V este viteza undelor seismice, A este amplitudinea deplasării, T este perioada de oscilație. Energia poate fi calculată folosind datele citite din seismograme.

Geofizicieni celebri, B. Gutenberg, care, la fel ca C. F. Richter, a lucrat la Institutul de Tehnologie din California, a propus o ecuație pentru relația dintre energia unui cutremur și magnitudinea acestuia pe scara Richter

LgE=9,9+1,9M-0,024M 2

Această formulă demonstrează o creștere colosală a energiei odată cu creșterea magnitudinii cutremurului. Astfel, o creștere a magnitudinii unui cutremur cu o unitate determină o creștere a energiei de 32 de ori, în timp ce amplitudinea vibrațiilor suprafeței pământului crește de numai 10 ori.

Dacă explozia unei bombe atomice standard de 100 kt eliberează aproximativ 1000 ⋅ 10 18 erg, atunci

Toate cutremurele puternice au eliberat mult mai multă energie, iar cel mai puternic cutremur înregistrat vreodată a eliberat energie comparabilă. cu energia exploziei unei bombe cu hidrogen (Fig. 18.1.3). O creștere a M cu două unități corespunde unei creșteri a energiei cu un factor de 1000.

Orez. 18.1.3. Relația dintre magnitudinea cutremurului și energia eliberată

LgE (erg) = aM+b

Unde a este 1,5 și b este 11,8

Se numește cantitatea de energie eliberată pe unitatea de volum de rocă, de exemplu, 1 m 3 pe 1 secundă putere seismică specifică.

În seismologia rusă, clasa energetică K este folosită și pentru a estima magnitudinea unui cutremur. K este egal cu logaritmul zecimal

energia seismică exprimată în jouli. Deci la K=15 E=10 15 J sau 10 22 erg. Există o relație între valorile lui M și K: K = 1,8 M + 4,6, stabilită pentru regiunile sudice ale Rusiei sau pentru Orientul Îndepărtat K = 1,5 M + 4,6.

Intensitatea unui cutremur la epicentrul unui cutremur și în regiunea pleistoseistă este mai mare, cu cât sursa este mai aproape de suprafață. Cu toate acestea, odată cu distanța de la epicentru în acest caz, oscilațiile se diminuează rapid. În timpul cutremurelor la adâncimi mari, de exemplu, la aproximativ 100 km în zona Vrancea în Carpații Români, în ciuda M = 5, vibrațiile s-au simțit chiar și la Moscova în decembrie 1978. În timpul cutremurelor foarte puternice cu M = 8, vibrațiile seismice acoperă o mare parte. zonă cu o rază de aproximativ 1000 km. Suprafața acoperită de distrugere crește în funcție de amploare. Deci când

M=5 și o adâncime focală de 40 km, zona de distrugere va fi de aproximativ 100 km 2 , iar cu M=8 – aproximativ 20.000 km 2 .

Surse de cutremure. S-a spus deja că majoritatea covârșitoare a cutremurelor au loc în partea superioară, relativ mai fragilă, a scoarței terestre, la adâncimi de 7-30 km. Mecanismul acestor cutremure arată că toate s-au format ca urmare a deplasării de-a lungul faliilor cu o componentă de alunecare aproape obligatorie. Deoarece Deoarece sursa cutremurului este situată adânc în scoarța terestră, este imposibil să se efectueze observații directe acolo și să se monitorizeze, de exemplu, activarea acestuia. Prin urmare, orice descriere a sursei cutremurului se bazează pe observații de la distanță, pe utilizarea legilor mecanicii fracturii, modelare etc. Calcule teoretice sunt folosite pentru a determina posibile planuri de rupere în sursă și parametrii dinamici ai acesteia. Acestea din urmă, la o primă aproximare, fac posibil să înțelegem cum a fost mecanism de distrugere. A fost tensiune sau compresie, care a fost componenta de forfecare și orientarea ei (Fig. 18.1.5).

Dimensiunea focarelor de cutremur crește în general odată cu creșterea magnitudinii. Dacă sursa este situată la mică adâncime, atunci o ruptură seismogenă poate ieși la suprafață, așa cum sa întâmplat, de exemplu, în timpul cutremurului Spitak. Sursa nu este un plan, ci un anumit bloc volumetric al litosferei, în interior

în care mișcările au loc de-a lungul unui număr de falii individuale, fuzionand într-o ruptură seismogenă mare.

Pe 27 mai 1995, în nordul insulei Sahalin s-a produs un cutremur puternic cu M=7,7. Epicentrul cutremurului a fost satul Neftegorsk, care a fost complet distrus.

Orez. 18.1.5. Zona focală a cutremurului de la Tașkent din 1966 sub oraș. Cercurile mari sunt locul șocului principal, cele mai mici sunt replici. Săgeți – direcția de mișcare. La suprafața săgeții - cantitatea de umflătură conform datelor de nivelare repetate

Peste 2.000 de locuitori au murit. Conform scalei MSK, intensitatea cutremurului a fost de 9 puncte. Sursa cutremurului a fost situată aproape de suprafață și a ajuns la ea

sub forma unui sistem de discontinuităţi cu o lungime totală de 40 km. Ruptura principala este o falie de alunecare inversa dreapta, cu o deplasare orizontala de pana la 8 m si o deplasare verticala de pana la 2 m Ruptura generala este sustinuta de un numar de altele mai mici, formand un sistem dinamic complex care poate fi urmărit până la o adâncime de 15 km. Această ruptură seismică principală s-a dovedit a fi moștenită de la binecunoscuta falie geologică de sus a Piltunului de sus, lateral-dreaptă inversă, care coboară abrupt spre nord-vest. Când structura aproape de suprafață a acestei rupturi a fost studiată în detaliu, au fost dezvăluite orizonturi

paleosolurile, perturbate, conform lui E.A Rogozhin, de rupturi seismogenice de acum 1800, 1400 si 1000 de ani, in timpul cutremurelor chiar mai puternice decat cel de la Neftegorsk.

Sursele de cutremure din zona activă Kuril-Kamchatka cu M = 7,9-8,3 sunt deja în primele sute de km ca dimensiune, mișcările seismogenice în ele depășesc 10 m și, în general, sursele acoperă un volum mare al litosferei din partea superioară. parte a plăcii oceanice subductive.

Mecanismul cutremurelor. Luxații paleoseismice. Urme de cutremure care au avut loc în trecutul geologic recent - în timpul Holocenului, i.e. în ultimii 10.000 de ani, poate fi găsită în relief, datorită metodelor speciale dezvoltate aici, în Rusia. Cutremurele puternice lasă întotdeauna urme, „răni” pe suprafața Pământului. Când au fost studiate în detaliu zonele ultimelor cutremure majore care au avut loc în 1988 în Spitak și în 1995 în Neftegorsk, s-au scos la iveală urme ale unor cutremure din trecut, la fel de puternice, sub formă de margini tectonice; deplasări ale orizontului paleosol; fisuri care traversează diverse elemente de relief moderne - văi, râpe, versanți de munți și dealuri, bazine hidrografice. Astfel de tulburări seismogenice sunt de obicei suprapuse reliefului, complet inconsecvente cu elementele sale. Ca urmare a cutremurelor, au loc alunecări mari de teren, alunecări de roci, alunecări și prăbușiri, care sunt perfect descifrabile pe fotografiile aeriene, iar falii și fisuri mari sunt vizibile pe fotografiile din satelit. De exemplu, pe versanții muntilor din partea centrală a Caucazului Mare, șanțurile și marginile de mică adâncime sunt clar vizibile, tăind aceste pante și situate, indiferent de particularitățile structurii geologice a zonei. Prospețimea lor relativă indică aparent cutremure puternice recente. Prin urmare, studiul luxațiilor paleoseismice are un mare sens practic, deoarece prezența lor indică în mod clar o seismicitate activă în zonă în trecutul geologic recent și, prin urmare, zona poate fi din nou supusă unui cutremur puternic.

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL FEDERATIEI RUSE

Instituția de învățământ bugetară de stat federală

Studii profesionale superioare

„UNIVERSITATEA DE STAT KUBAN”

(FSBEI HPE „KubSU”)

LUCRARE DE CURS

CUTREMUR. MECANISME DE APARIȚIE. PROGNOZA

A terminat lucrarea

Filatova

Facultatea de geologie curs 1

Directia de instruire 020700.62 Geologie

Supraveghetor stiintific

Controler standard

Conf. univ. dr. O.L. Dontsova

Krasnodar 2013

Lucrarea cursului constă dintr-o introducere, două capitole și o concluzie.

Lucrarea examinează problemele moderne ale seismologiei. Sunt prezentate informații generale despre cutremure, precum și clasificarea acestora după tip. Pe baza analizei distribuției geografice a zonelor seismice s-au tras concluzii despre distribuția spațială a zonelor focale seismice. Sunt furnizate informații despre metodele de predicție și măsurile antiseismice ale acestora.

CUVINTE CHEIE. Zone seismice; regiune pleistoseistă; hipocentrul cutremurului; unde seismice; cutremure tectonice, vulcanice și provocate de om; prognoza; masuri antiseismice.

Alcătuit de V.V Filatova

INTRODUCERE

Prognoza cutremurelor este în prezent una dintre cele mai stringente probleme ale științelor Pământului și, în mare măsură, una dintre principalele probleme ale fizicii Pământului. Cutremurele sunt vibrații elastice foarte rapide ale mantalei și litosferei și zguduirea suprafeței terestre cauzate de acestea, care au loc odată cu degajarea explozivă de energie mecanică în focare la adâncimi de la 3 la 750 km. Sursa unui cutremur este un anumit volum de roci în care ruperea lor dinamică are loc sub influența tensiunilor acumulate în procesul deformațiilor tectonice.

O prognoză înseamnă o predicție a locului și a timpului de producere a viitoarelor cutremure, indicând puterea lor posibilă și natura manifestării pe suprafața Pământului. În multe țări s-au făcut încercări de a stabili problema predicției în momentul unor cutremurări puternice, mai ales în legătură cu cutremure distructive.
Până în prezent, capacitatea de a prezice momentul producerii cutremurelor puternice a crescut semnificativ datorită descoperirii unui număr mare de fenomene - vestigii ale cutremurelor apropiate, când probabilitatea de predicție poate fi confirmată de numeroase observații instrumentale. Cu toate acestea, în comunitatea cercetătorilor din domeniul prognozării cutremurelor, s-a format o viziune sceptică cu privire la prezența precursorilor cutremurelor catastrofale, bazați fizic, fiabil instrumental, pe baza cărora este posibil să se prezică timpul, locul și puterea. a evenimentelor viitoare.

1. INFORMAȚII GENERALE DESPRE CUTRETREE

1.1. Cauzele cutremurelor

Prin eforturile mai multor generații de cercetători, experții au acum o idee bună despre ce se întâmplă în timpul unui cutremur și cum se manifestă acesta pe suprafața Pământului. Dar fenomenele de suprafață sunt rezultatul a ceea ce se întâmplă în adâncuri. Iar atenția principală a specialiștilor se concentrează acum pe înțelegerea proceselor profunde din intestinele Pământului, a proceselor care duc la un cutremur, a celor care îl însoțesc și a celor care îl urmează.

Majoritatea cutremurelor produc forțe enorme care apar atunci când două plăci se ciocnesc una cu cealaltă, fie în zonele de subducție, unde o placă alunecă sub alta, fie de-a lungul transformărilor, unde două plăci trec una pe cealaltă. În timpul șlefuirii, roca de pe ambele părți se poate îndoi și se poate întinde puțin, dar mai devreme sau mai târziu stresul va crește până la un asemenea nivel încât se va despica brusc. Separarea rapidă generează unde de șoc (seismice) care se răspândesc pe pământ în toate direcțiile de la sursă, sau hipnocentru, - punctul în care roca a fost smulsă.

Ruptura se extinde de-a lungul limitei plăcii, ca o crăpătură în sticlă. Cu cât crăpătura este mai lungă, cu atât cutremurul este mai puternic. De exemplu, în timpul cutremurului din 2004 din Asia de Sud, o ruptură de-a lungul graniței plăcii indo-australiene s-a extins pe 1.000 de kilometri. Un cutremur major din 1964 în Alaska a ridicat munții până la 12 metri.

Majoritatea cutremurelor mișcă solul cu doar câțiva centimetri. Cu toate acestea, impactul cumulativ asupra peisajului al cutremurelor succesive este destul de semnificativ. Dacă rocile de pe fiecare parte a golului se mișcă doar cu 10 centimetri pe secol, atunci într-un milion de ani s-ar putea ridica sau scădea până la un kilometru.

1.2. Mecanismul de apariție

Orice cutremur este o eliberare instantanee de energie datorită formării unei rupturi de rocă care are loc într-un anumit volum numit focar de cutremur, ale cărui limite nu pot fi definite suficient de strict și depind de structura și starea de efort-deformare a rocilor din o locație dată. Deformarea care apare brusc emite unde elastice. Volumul rocilor deformate joaca un rol important in determinarea fortei socului seismic si a energiei eliberate.

Spațiile mari ale scoarței terestre sau ale mantalei superioare, în care apar rupturi și deformații tectonice neelastice, dau naștere la cutremure puternice: cu cât volumul sursei este mai mic, cu atât tremurăturile seismice sunt mai slabe. Hipocentrul sau focarul unui cutremur este centrul condiționat al sursei la adâncime. Adâncimea sa de obicei nu depășește 100 km, dar uneori ajunge la 700 de kilometri. Iar epicentrul este proiecția hipocentrului pe suprafața Pământului. Zona de vibrații puternice și de distrugere semnificativă la suprafață în timpul unui cutremur se numește regiunea pleistoseistă (Fig. 1.2.1.)

Orez. 1.2.1.Regiunea pleistoseistă

În funcție de adâncimea hipocentrilor lor, cutremurele sunt împărțite în trei tipuri:

1) focalizare fină (0-70 km),

2) focalizare medie (70-300 km),

3) focalizare profundă (300-700 km).

Cel mai adesea, focarele de cutremur sunt concentrate în scoarța terestră la o adâncime de 10-30 de kilometri. De regulă, principalul șoc seismic subteran este precedat de tremurături locale - forehocks. Tremorurile seismice care apar după șocul principal sunt numite replici Apar pe o perioadă considerabilă de timp, replicile contribuie la eliberarea stresului în sursă și la apariția de noi rupturi în grosimea rocilor din jurul sursei.

Orez. 1.2.2 Tipuri de unde seismice: a - P longitudinal; b - S transversal; c - Dragoste superficialaL; d - suprafața Rayleigh R. Săgeata roșie arată direcția de propagare a undei

Undele seismice generate de cutremur se propagă în toate direcțiile de la sursă cu o viteză de până la 8 kilometri pe secundă.

Există patru tipuri de unde seismice: P (longitudinale) și S (transversale) trec în subteran, unde Love (L) și Rayleigh (R) trec de-a lungul suprafeței (Fig. 1.2.2.) Toate tipurile de unde seismice se deplasează foarte repede . Undele P, care scutură pământul în sus și în jos, sunt cele mai rapide, mișcându-se cu o viteză de 5 kilometri pe secundă. Undele S, oscilații dintr-o parte în alta, sunt doar puțin inferioare ca viteză față de cele longitudinale. Undele de suprafață sunt mai lente, dar sunt cele care provoacă distrugeri atunci când impactul lovește orașul. În roca solidă, aceste valuri se deplasează atât de repede încât nu pot fi văzute de ochi. Cu toate acestea, undele Love și Rayleigh sunt capabile să transforme depozitele libere (în zonele vulnerabile, de exemplu, în locurile în care se adaugă pământ) în unele fluide, astfel încât să se vadă valurile trecând prin ele, ca prin mare. Undele de suprafață pot răsturna case. Atât la cutremurul de la Kobe (Japonia) din 1995, cât și la cutremurul de la San Francisco din 1989, clădirile construite pe soluri de umplutură au suferit cele mai grave daune.

Sursa unui cutremur se caracterizează prin intensitatea efectului seismic, exprimată în puncte și magnitudine. În Rusia, se utilizează scara de intensitate Medvedev-Sponheuer-Karnik cu 12 puncte. Conform acestei scale, se adoptă următoarea gradare a intensității cutremurului (1.2.1.)

Masă 1.2.1. Scala de intensitate cu 12 puncte

Puncte de intensitate	Caracteristici generale	Caracteristici principale
	De neobservat	Marcat numai de instrumente.
	Foarte slab	Este resimțit de indivizi care sunt în deplină liniște în clădire.
		Simțit de puțini oameni din clădire.
	Moderat	Simțit de mulți. Vibrațiile obiectelor agățate sunt vizibile.
		Frica generală, pagube ușoare ale clădirilor.
		Panică, toată lumea fuge din clădiri. Pe stradă, unii își pierd echilibrul; cade tencuiala, apar fisuri subțiri în pereți, iar coșurile de fum de cărămidă sunt deteriorate.
	Distructiv	Sunt crăpături în pereți, sunt cornișe și coșuri de fum sunt mulți răniți și câteva victime.
	Devastator	Distrugerea pereților, tavanelor, acoperișurilor în multe clădiri, clădirile individuale sunt distruse până la pământ, mulți au fost răniți și uciși.
	Distructiv	Multe clădiri se prăbușesc, se formează crăpături de până la un metru lățime în sol. Mulți uciși și răniți.
	Catastrofal	Distrugerea completă a tuturor structurilor. În sol se formează fisuri cu deplasări orizontale și verticale, alunecări de teren, alunecări de teren și modificări la scară largă ale topografiei.

Uneori, sursa unui cutremur poate fi aproape de suprafața Pământului. În astfel de cazuri, dacă cutremurul este puternic, podurile, drumurile, casele și alte structuri sunt rupte și distruse.

1.3. Tipuri de cutremure

Pe baza naturii proceselor la surse, se disting mai multe tipuri de cutremure, principalele fiind tectonice, vulcanice și antropice.

Cutremurele tectonice. Acestea apar ca urmare a unei eliberări bruște de stres, de exemplu, în timpul mișcării de-a lungul unei falii din scoarța terestră (cercetările din ultimii ani arată că cutremurele profunde pot fi cauzate și de tranzițiile de fază în mantaua Pământului care au loc la anumite temperaturi și presiuni). Uneori, defecte profunde ies la suprafață. În timpul cutremurului catastrofal din San Francisco din 18 aprilie 1906, lungimea totală a rupturilor de suprafață în zona faliei San Andreas a fost de peste 430 km, deplasarea orizontală maximă a fost de 6 m Valoarea maximă înregistrată a deplasărilor seismogenice de-a lungul falii 15 m.

Cutremurele vulcanice. Apar ca urmare a mișcărilor bruște de topire magmatică în intestinele Pământului sau ca urmare a apariției unor rupturi sub influența acestor mișcări.

Cutremurele provocate de om. Acestea pot fi cauzate de teste nucleare subterane, de umplere a rezervoarelor, de extracția de petrol și gaze prin injectarea de lichid în puțuri, explozie în timpul exploatării miniere etc. Cutremurele mai puțin puternice apar atunci când se prăbușește bolțile peșterilor sau lucrările miniere.

1.4. Distribuția geografică a cutremurelor

Distribuția cutremurelor pe glob este destul de naturală și este în general bine explicată de teoria tectonicii plăcilor litosferice. Cel mai mare număr de cutremure este asociat cu granițele de plăci convergente și divergente, adică cu zone în care plăcile fie se ciocnesc între ele, fie diverg și cresc datorită formării unei noi cruste oceanice (Fig. 1.4.1.). Regiunea puternic seismică - marginile active ale Oceanului Pacific, unde plăcile oceanice se subduc, adică se scufundă sub cele continentale, iar tensiunile care apar în placa rece și grea sunt descărcate sub forma a numeroase cutremure, ai căror hipocentri formează o înclinație. zona seismofocală, extinzându-se în mantaua superioară până la adâncimi de 600-700 de kilometri.

Astfel de zone seismofocale ultra-profunde înclinate au fost stabilite și descrise de geofizicianul olandez S.V. Visser în 1936, geofizicianul japonez K. Vadativ în 1938 și omul de știință rus A.N. Zavaritsky în 1946. Cu toate acestea, datorită cercetărilor ulterioare ale seismologului american H. Benioff în 1949, acestea au fost numite zone seismofocale Benioff.

Cutremurele însoțesc, de asemenea, formarea rifturilor în crestele oceanice și pe continente, dar acolo, spre deosebire de condițiile de compresie din zonele de subducție, ele apar în condiții geodinamice de extindere sau forfecare.

Orez. 1.4.1 Structura zonei focale seismice de sub Insulele Japoneze

O altă regiune cu cutremure puternice și frecvente este centura muntoasă îndoită alpină, care se întinde de la Gibraltar prin Alpi, Balcani, Anatolia, Caucaz, Iran, Himalaya până în Birmania și a apărut în urmă cu doar 15-10 milioane de ani ca urmare a coliziunii. de plăci litosferice enorme: africano-arabe și hindustane, pe de o parte, și eurasiatice, pe de altă parte. Procesul de comprimare continuă până în zilele noastre, astfel încât tensiunile care se acumulează constant sunt descărcate continuu sub formă de cutremure. Cel mai mare număr de hipocentri de cutremur din această centură se limitează la scoarța terestră, adică la adâncimi de până la 50 de kilometri, deși există și unele adânci (până la 300 de kilometri), dar zonele seismofocale înclinate sunt slab exprimate și sunt rare. . Este interesant că distribuția epicentrelor în plan conturează, de exemplu, în Iran și Afganistan blocuri mari aproape aseismice care s-au dovedit a fi „sudate” împreună în procesul de coliziune, zonele articulației lor sunt încă active. În cadrul CSI, regiunile cele mai active din punct de vedere seismic includ Carpații Orientali, Munții Crimeei, Caucazul, Kopet Dag, Tien Shan și Pamir, Altai și regiunea lacurilor. Baikal și Orientul Îndepărtat, în special Kamchatka, Insulele Kuril și Insula Sahalin, unde s-a produs cutremurul devastator de la Neftegorsk, cu magnitudinea de 7,5 grade, la 28 mai 1995, iar numărul morților a fost de 2 mii de oameni.

Toate aceste regiuni au topografie muntoasă, adesea montană înaltă, ceea ce indică faptul că în prezent se confruntă cu mișcări tectonice active, iar rata verticală de ridicare a suprafeței pământului depășește rata de eroziune. În multe regiuni, de exemplu în Transcarpatia, Caucaz și Lacul Baikal, ultimele erupții vulcanice au avut loc recent din punct de vedere geologic, iar în Kamchatka și Insulele Kurile au loc și astăzi. Aceste zone sunt caracterizate de o activitate seismică ridicată, direct corelată cu activitatea tectonică. De menționat că cutremurele au loc și în zone stabile ale scoarței terestre, pe platforme, inclusiv cele antice. Adevărat, aceste cutremure sunt destul de rare și, în general, relativ slabe. Cu toate acestea, există și unele puternice, cum ar fi, de exemplu, pe placa tânără Epipaleozoică Turan din deșertul Kyzylkum din regiunea Gazli în 1976 și 1984, iar satul Gazli a fost complet distrus de două ori.

Majoritatea covârșitoare a cutremurelor (mai mult de 85%) au loc în condiții de compresie și doar 15% - în condiții de tensiune, ceea ce este în concordanță cu geodinamica modernă a structurilor geologice și natura mișcărilor plăcilor litosferice.

2. PROGNOZA CUTREMULUI

2.1. Prognoza

Interesul agențiilor guvernamentale pentru prognoza cutremurelor este extrem de mare - mii de vieți umane pot fi salvate dacă previziunile se dovedesc a fi corecte. Orașe întregi ar putea fi evacuate în zadar dacă se dovedește a fi fals. Datorită numeroaselor incertitudini asociate cutremurelor, predicția de succes este rară. Cu toate acestea, posibilitatea unei predicții precise este atât de tentantă încât astăzi sute de oameni de știință, în special din Statele Unite, Japonia, China și Rusia, sunt implicați în cercetări privind predicția cutremurelor.

Au fost adoptate o serie de semne ca posibilă bază pentru prognoză. Cele mai importante și de încredere dintre ele sunt următoarele:

· metode statistice,

· identificarea zonelor active din punct de vedere seismic care nu au suferit cutremure de mult timp,

· studiul deplasărilor rapide ale scoarței terestre,

· studiul modificărilor raporturilor vitezei undelor longitudinale și transversale,

· modificări ale câmpului magnetic și conductivității electrice a rocilor,

· înregistrarea șocurilor preliminare de „preșocuri”,

· studiul distribuției focarelor în timp și spațiu.

Metodele statistice sunt simple. Acestea se bazează pe o analiză a istoriei seismologice a zonei: date privind numărul, mărimea și frecvența cutremurelor. Presupunând că seismicitatea zonei nu se modifică în timp, putem folosi aceste date pentru a estima probabilitatea unor viitoare cutremure. Cu cât este mai lungă perioada de timp pentru care avem date despre cutremur, cu atât prognoza va fi mai precisă.

Studiul statistic al regimului seismic a făcut posibilă introducerea conceptelor de ciclu seismic și așa-numitele zone de liniște - zone din zonele active din punct de vedere seismic în care s-a observat o activitate seismică slabă de mult timp. Durata medie a unui ciclu seismic este de aproximativ 140 de ani - timpul dintre cele mai puternice evenimente seismice dintr-un singur loc. Zonele liniștite sunt locuri în care se acumulează energie elastică maximă, unde se poate aștepta un cutremur puternic. Aceasta a fost baza pentru prognoza seismică pe termen lung.
Dacă se cunoaște frecvența cu care au avut loc cutremure în trecut, se poate face o inferență statistică generalizată cu privire la probabilitatea unui cutremur în viitor.

Prognozele statistice nu ajută la prezicerea locației specifice și a momentului specific al unui cutremur. Astfel, acestea nu sunt foarte utile în ceea ce privește măsurile prealabile de securitate. Pe de altă parte, ele sunt de mare importanță pentru inginerii care trebuie să proiecteze structuri cu o durată de viață de 50-100 de ani.
Principiul unei alte metode - identificarea zonelor active din punct de vedere seismic fără cutremure - este logic. Se bazează pe identificarea zonelor din zonele active din punct de vedere seismic în care nu au existat tremurături de mult timp și unde, prin urmare, nu a existat o descărcare de energie de mult timp. Aici se poate aștepta un cutremur catastrofal. Această metodă este corectă și testată, dar nu oferă o prognoză precisă. Nu vă permite să denumiți ziua, săptămâna sau luna în care va avea loc evenimentul. Dar asta nu înseamnă că acest tip de cercetare nu este important: va asigura pregătirea în timp util în zonele amenințate și ar trebui să fie luate în considerare în toate standardele pentru construcția clădirilor și a instalațiilor industriale.

O creștere a vitezei de mișcare a scoarței terestre poate indica, de asemenea, un cutremur iminent. Această metodă de cercetare este utilizată în Rusia, Japonia și Statele Unite ale Americii. Înainte de unele cutremure, suprafața pământului s-a ridicat rapid (rapid în sens geologic, cu o viteză de câțiva milimetri pe an), apoi mișcările s-au oprit și a avut loc un cutremur distructiv.
Se acordă multă atenție metodei de studiu a relației dintre vitezele undelor longitudinale și transversale. Viteza undelor seismice depinde de starea de stres a rocilor prin care se propagă valurile, precum și de conținutul de apă și alte caracteristici fizice ale rocilor. Vitezele undelor sunt măsurate folosind explozii mici în foraje; aceasta generează unde seismice care sunt înregistrate de stațiile din apropiere.

Înainte de cutremure individuale, intensitatea câmpului magnetic și conductibilitatea electrică a rocilor cresc. Câmpul magnetic al Pământului poate suferi modificări locale datorită deformării rocilor și mișcărilor scoarței terestre. Pentru a schimba câmpul magnetic, au fost dezvoltate magnetometre speciale. Măsurătorile conductivității electrice a rocilor se efectuează cu ajutorul electrozilor plasați în sol la o distanță de câțiva kilometri unul de celălalt. În acest caz, se măsoară rezistența electrică a pământului dintre ele.

Unele cutremure puternice sunt precedate de șocuri mai slabe, numite afterstocks. Secvența evenimentelor care au precedat mai multe cutremure puternice în Noua Zeelandă și California a fost stabilită. În primul rând, există o serie strâns grupată de tremurături de magnitudine aproximativ egală, care se numește „pre-roi”. Aceasta este urmată de o perioadă numită „pre-break”, în timpul căreia nu se observă tremurături seismice nicăieri în apropiere. Urmează apoi „cutremurul principal”, a cărui putere depinde de dimensiunea roiului de cutremur și de durata pauzei. Se presupune că roiul este cauzat de deschiderea crăpăturilor. În Japonia, cercetările asupra acestui fenomen sunt recunoscute ca fiind de încredere, dar această metodă nu va fi niciodată 100% fiabilă, deoarece multe cutremure catastrofale au avut loc fără șocuri preliminare.

Se știe că sursele de cutremur nu rămân în același loc, ci se deplasează în interiorul zonei seismice. Cunoscând direcția acestei mișcări și viteza ei, s-ar putea prezice un viitor cutremur. Din păcate, acest tip de mișcare a focarelor nu are loc uniform. În Japonia, rata de migrare a focarelor este determinată a fi de 100 km pe an. În zona Matsushiro din Japonia, au fost înregistrate multe tremurături slabe - până la 8.000 pe zi. După câțiva ani, s-a dovedit că focarele se apropiau de suprafață și se deplasau spre sud. S-a calculat locația probabilă a sursei următorului cutremur și a fost forat direct în ea o sondă. Tremurul s-a oprit.

2.2. Măsuri antiseismice

Măsurile antiseismice trebuie luate în considerare la proiectarea sistemelor de canalizare, precum și în timpul construcției și exploatării. Astfel, în anumite zone, sistemele de canalizare descentralizate ar trebui proiectate ori de câte ori este posibil. La rutarea rețelei, aceasta trebuie proiectată în mijlocul pasajelor, iar ieșirile de urgență trebuie instalate de-a lungul traseelor colectoarelor și canalelor care circulă în apropierea rezervoarelor, rigole și râpe.

La cladirile construite cu masuri antiseismice, la evaluarea gradului de deteriorare se iau in considerare doar deteriorarea elementelor structurale portante.

Experiența în exploatarea structurilor demonstrează o eficacitate suficientă a măsurilor antiseismice, care vizează consolidarea structurală a structurilor. Pentru a le dezvolta, sunt necesare date privind posibilele deformații dinamice și reziduale ale solurilor de la baza structurilor care apar sub influențe seismice.

O complicație semnificativă a condițiilor de sol în timpul cutremurelor este eterogenitatea secțiunii geologice, conținutul său de apă și gradul de umiditate din roci.

CONCLUZIE

Problema „ce să faci cu prognoza” rămâne. Legătura oricărui parametru geofizic cu un cutremur nu a fost încă stabilită, iar utilizarea metodelor matematice este puțin probabil să reducă această incertitudine. Problema prognozei nu a depășit sfera cercetării științifice toate componentele sale principale rămân nerezolvate.

Cu toată abundența de observații făcute și analizate, locația, timpul și magnitudinea viitoarelor cutremure distructive, chiar și în regiuni bine studiate, se dovedește încă a fi neașteptate. Cu toate acestea, este necesar să colectați toate datele noi, suplimentare, dar ce fel? Setul de parametri posibili dintr-un anumit factor poate fi variat și extins la nesfârșit, dar sfera posibilităților reale forțează întotdeauna să fie cumva limitat. Este această cale chiar promițătoare?

Între timp, nu există un răspuns la aceasta și la multe alte întrebări, umanitatea are doar o singură modalitate de a se proteja - să dezvolte și să îmbunătățească construcțiile rezistente la cutremure în zonele susceptibile la cutremure puternice.

Fiecare cutremur este atât o lecție, cât și un examen. Și nu numai pentru seismologi, specializați și poate cei mai capabili studenți din clasa de cutremur de la Școala Naturii, ci și pentru designeri, administratorii de terenuri și economiști. Mai mult, pentru toți locuitorii zonelor afectate de furtunile subterane.

centura de cutremur seismicitate terestră

Lista literaturii folosite

1. Farndon D. Pietre prețioase și semiprețioase, minerale și minerale. Enciclopedia de colecție. - Editura Eksmo, 2005.

2. Koronovski N.V. Geologie generală. Manual, ediția a III-a. - Editura KDU, 2012.

4. Ismailova S. Marea enciclopedie școlară. - Editura Olma-Press, 2005.

5. Koronovsky N.V., Abramov V.A. Geoștiințe. - Universitatea de Stat din Moscova, 1998.

Documente similare

Informații istorice și rezultate ale monitorizării evenimentelor seismice de pe glob în a doua jumătate a secolului XX. Concepte de bază și caracteristici ale cutremurelor. Metode de evaluare a puterii (intensității) cutremurelor. Tipuri de falii geologice.

rezumat, adăugat 06.05.2011

Studiul conceptelor de sursă și epicentru al unui cutremur. Clasificarea cutremurelor după cauzele producerii lor. Studiul scalei de evaluare a magnitudinii. Descrieri ale celor mai mari cutremure catastrofale din secolul al XX-lea. Consecințele cutremurelor pentru orașe și oameni.

prezentare, adaugat 22.05.2013

Teoria cutremurelor ca proces geofizic, explicații timpurii și moderne ale cauzelor acestora. Mecanismul cutremurelor, clasificarea lor, concepte de bază: sursă, hipocentru, epicentru, magnitudine, punct. Perspective pentru predicții, dificultăți și probleme de prognoză.

rezumat, adăugat 03.07.2011

Cunoștințe moderne despre cutremure. Clasificarea cutremurelor după modul de formare a acestora. Tipuri de unde seismice generate în timpul cutremurelor. Propagarea undelor elastice. Mărimea undelor de suprafață. Rolul apei în producerea cutremurelor.

lucrare de curs, adăugată 07.02.2012

Cauze și clasificare, exemple și prognoza cutremurelor. Denudare, cutremure vulcanice, tectonice. Cutremurele maritime, formarea valurilor maritime amenintatoare - tsunami. Crearea de puncte de observare a precursorilor în zone periculoase din punct de vedere seismic.

rezumat, adăugat 13.09.2010

Ce se întâmplă în timpul cutremurelor puternice. Tipuri de unde seismice generate în timpul cutremurelor. Alunecare de-a lungul falii; argilă de frecare. Încercări de a prezice cutremure. Caracteristici ale distribuției spațiale a surselor de cutremur.

lucrare curs, adaugat 14.03.2012

Contextul activității seismice. Studiul activității seismice. Vulcanii și activitatea vulcanică. Răspândirea activității vulcanice. Pericolul vulcanic. Cutremurele, mecanismele și consecințele lor, propagarea undelor seismice.

lucrare curs, adaugat 28.01.2004

Structura și originea sistemului solar. Structura Pământului, compoziția materialului. Procese geologice endogene. Modele de bază de dezvoltare a scoarței terestre. Distribuția apei pe glob. Clasificarea apelor subterane și condițiile de apariție a acesteia.

tutorial, adăugat 23.02.2011

Caracteristici generale ale erupțiilor vulcanice: condiții, cauze și mecanism de apariție a acestora. Caracteristici geografice de distribuție și clasificare a vulcanilor în funcție de compoziția chimică a lavei. Măsuri de protecție și reducere a consecințelor erupțiilor.

lucrare curs, adaugat 27.08.2012

Studiul principalelor cauze și esență a cutremurelor - deplasări rapide, vibrații ale suprafeței pământului ca urmare a cutremurelor. Caracteristicile cutremurelor cu focalizare profundă. Caracteristicile tehnicilor și instrumentelor de detectare și înregistrare a undelor seismice.

Un cutremur de tip tectonic, adică asociat cu forțele endogene interne ale Pământului, este un proces de cracare care are loc la o anumită viteză finită și nu instantaneu. Implica formarea și reînnoirea multor lacune la scară diferită cu ruperea fiecăruia dintre ele nu numai cu eliberarea, ci și cu redistribuirea energiei într-un anumit volum. Când vorbim despre faptul că forța de influență externă asupra rocilor a depășit rezistența lor, ar trebui să ținem cont de faptul că în geomecanică există o distincție clară între rezistența rocilor ca material, care este relativ mare, și rezistența masa de rocă, care include, pe lângă materialul de rocă, Există și zone structurale slăbite. Datorită acestuia din urmă, rezistența masei de rocă este semnificativ mai mică decât rezistența rocilor în sine.

Viteza de propagare a rupturilor este de câțiva kilometri pe secundă, iar acest proces de distrugere acoperă un anumit volum de roci, care se numește sursa cutremurului. Hipocentrul este centrul focarului, o sursă punctuală convențională a oscilațiilor de scurtă perioadă (Fig. 18.1).

În cele mai multe cazuri, deși nu întotdeauna, rupturile sunt de natură de forfecare și sursa cutremurului acoperă un anumit volum în jurul acesteia. Seismologia studiază undele elastice care se propagă dinamic în intervalul de frecvență 10" 3 - 10 2 Hz cu o viteză de 2-5 km/s. Proiecția hipocentrului pe suprafața pământului se numește epicentrul cutremurului. Intensitatea epicentrului cutremurului. este reprezentată prin linii de intensitate egală a cutremurelor – izoseisme Zona Punctele maxime din jurul epicentrului se numesc regiunea pleistoseistă.

Principalul șoc seismic subteran - un cutremur - este de obicei precedat de cutremure sau șocuri premergătoare, indicând o creștere critică a tensiunii în roci. După șocul seismic principal, de obicei apar mai multe șocuri seismice, dar mai slabe decât șocul principal. Ele se numesc replici și indică procesul de eliberare a stresului în timpul formării de noi rupturi în masa de rocă.

Pe baza adâncimii hipocentrelor (focurilor), cutremurele sunt împărțite în trei grupe: 1) focar superficial - 0-60 km; 2) focus mediu - 60-150 km; 3) focalizare profundă - 150-700 km. Dar cel mai adesea, hipocentrii de cutremur sunt concentrați în partea superioară a scoarței terestre la o adâncime de 10-30 km, unde scoarța este caracterizată de cea mai mare rigiditate și fragilitate.

Deplasările rapide, deși neuniforme, ale maselor de rocă de-a lungul planului de ruptură provoacă unde de deformare - vibrații elastice în masa de rocă, care, răspândindu-se în toate direcțiile și ajungând la suprafața Pământului, produc principala activitate distructivă asupra acesteia. În cap. 2 am discutat deja despre principalele tipuri de unde seismice de corp și de suprafață. Primele includ undele longitudinale - P (viteză mai mare) și transversale - S (viteză mai mică) (vezi Fig. 2.2). Al doilea sunt undele Love - unde L și Rayleigh - R. Undele P reprezintă o alternanță de compresie și tensiune și sunt capabile să treacă prin substanțe solide, lichide și gazoase, în timp ce undele S, atunci când se propagă, deplasează particulele de materie în unghi drept către direcția drumului lor.

Viteza undei longitudinale:

unde p este modulul de forfecare; p este densitatea mediului în care se propagă unda; X - coeficient asociat cu modulul de compresie generală K prin raport

Viteza undei de forfecare:

Deoarece modulul de forfecare p în lichide și gaze este 0, undele transversale nu trec prin lichide și gaze.

Undele de suprafață călătoresc mai lent decât undele corpului și se atenuează destul de repede atât la suprafață, cât și la adâncime. Undele P, care ajung la suprafața Pământului, pot fi transmise în atmosferă sub formă de unde sonore la frecvențe de peste 15 Hz. Așa se explică „răbușitul teribil” auzit uneori de oameni în timpul cutremurelor.

Undele seismice provocate de cutremure pot fi înregistrate cu ajutorul așa-numitelor seismografe - aparate bazate pe penduluri care își mențin poziția atunci când suportul pe care sunt amplasate oscilează. Primele seismografe au apărut acum 100 de ani. În fig. 18.2 prezintă diagrame schematice ale seismografelor verticale și orizontale, precum și un exemplu de seismogramă - înregistrări ale vibrațiilor seismice în care se observă clar primele sosiri ale undelor V și S, notând momentul primei sosiri a undelor, adică apariția unei unde pe seismogramă și cunoscând viteza de propagare a acestora, se determină distanța până la epicentrul cutremurului (Fig. 18.3, 18.4). În zilele noastre, pe tot globul sunt instalate multe sute de seismografe, care înregistrează imediat orice cutremur, chiar și foarte slab, și coordonatele acestuia. Pornind de la primele stații seismice echipate cu seismografe extrem de sensibile create de academicianul B.B. Golitsyn la începutul secolului XX, rețeaua unor astfel de stații din Rusia s-a extins continuu, deși stațiile erau amplasate inegal, ținând cont de seismicitatea diferită a regiuni. Acum există peste 140 de astfel de stații în Rusia, ceea ce este de 25 de ori mai mic decât în Germania și doar 15% dintre aceste stații sunt echipate cu seismografe digitale moderne. Există, de asemenea, nouă centre de colectare și procesare a datelor care funcționează în moduri de procesare de rutină și urgentă. Informațiile despre situația seismică actuală sunt publicate periodic în buletine și cataloage seismologice. În prezent, rețelele seismice rusești sunt în curs de dezvoltare și reechipate cu echipamente moderne. Determinarea adâncimii unui cutremur este mai dificilă, iar metodele existente nu sunt foarte precise.

Intensitatea cutremurului. Intensitatea sau puterea cutremurelor este caracterizată atât prin puncte (o măsură a distrugerii), cât și prin conceptul de magnitudine (energia eliberată). Folosit în Rusia

Orez. 18.2. Diagrama unui seismograf orizontal cu înregistrarea mecanică a unei seismograme cu vârf pe un tambur de înregistrare cu funingine (A): 1 - cadru instrument; 2, 3 - puncte de atașare a firelor de oțel la cadru; 4, 5 - puncte de atașare a filetelor la tija de greutate seismograf; 6 - sarcina seismograf; 7 - tobă afumată. Acțiunea unui seismograf vertical (B). Dispozitivul reacționează foarte slab la șocurile orizontale

Seismogramă

Orez. 18.3. Timpul de călătorie al undelor seismice de la epicentrul cutremurului, utilizat pentru a determina distanța de la epicentru la punctul de înregistrare a cutremurului

-------- \f\jjfj

Hipocentru

Epicentru

Hipocentru

Orez. 18.4. În funcție de distanța benzii seismice de înregistrare de la epicentrul cutremurului, timpul de sosire a undelor P, S și L și intervalul dintre ele crește.

Scara de intensitate a cutremurului în 12 puncte MSK-64, compilată de S. V. Medvedev, V. Sponheuer și V. Karnik (vezi abrevierea). Conform acestei scale, se acceptă următoarea gradație a intensității sau intensității cutremurelor (Fig. 18.5):

1-3 puncte - slab;

4-5 puncte - tangibil;

6-7 puncte - puternic (cladirile dărăpănate sunt distruse);

8 - distructiv (clădirile puternice și conductele fabricii sunt parțial distruse);

9 - devastatoare (majoritatea clădirilor sunt distruse);

10 - distructiv (aproape toate clădirile, podurile sunt distruse, au loc prăbușiri și alunecări de teren);

11 - catastrofal (toate clădirile sunt distruse, peisajul se schimbă);

12 - dezastre dezastruoase (distrugere completă, modificări ale terenului pe o zonă vastă).

Gradul de scuturare pe suprafața Pământului, precum și zona acoperită de acesta, depinde de multe motive, inclusiv de natura sursei,

Cel mai puternic înregistrat

cutremur ^ ViEoroZ Bomb ~~

Cutremur din Alaska I96U.J Cutremur din San Francisco 1906f

Consum zilnic / energie electrică B US "

Cutremur din Guatemala 1976z.jpl

italiană / cutremur 1980 t.ji

Cutremur în San Fercano 1971 Cutremur în Coalinga 1983

Cutremur din Santa Barbara din 1978/

Magnituba după Richter

Orez. 18.5. Relația dintre magnitudinea cutremurului și energia eliberată

adâncimea apariției sale, tipuri de roci, sedimente afanate sau aflorințe stâncoase, conținut de apă etc.

Pentru a cuantifica măsura energiei totale a undelor seismice eliberate în timpul unui cutremur, scara de magnitudine (M) conform lui C. F. Richter, profesor la Institutul de Tehnologie din California, este utilizată pe scară largă.

M = log(A/T) + MgA + b,

unde A și T sunt amplitudinea și perioada oscilațiilor în undă, A este distanța de la stația de observare până la epicentrul cutremurului, B și 8 sunt constante în funcție de condițiile de amplasare a stației de observare.

Aceasta este o magnitudine calculată din undele de suprafață, deși sunt utilizate magnitudini din unde longitudinale și de forfecare.

Magnitudinea 0 înseamnă un cutremur cu o amplitudine maximă de deplasare de 1 μm la o distanță epicentrală de 100 km. O magnitudine de 5 cauzează pagube minore clădirilor, în timp ce o magnitudine de 7 marchează un cutremur devastator. Cele mai puternice cutremure înregistrate au avut o magnitudine de 8,9-9. Magnitudinea 8,6 a fost înregistrată în timpul cutremurelor din Gansu (China) în 1920, în Assam (India) în 1950 și în Altai mongol (Mongolia) în 1957. Trebuie subliniat că cutremurele cu focalizare profundă nu generează de obicei unde seismice de suprafață, prin urmare , există și alte scări de magnitudine, de exemplu, teleseismică pentru cutremure îndepărtate (la mai mult de 2 mii de km de epicentru) sau magnitudinea unificată a lui B. Gutenberg, determinată de amplitudinea undelor longitudinale ale corpului. Există multe modificări ale scalelor care permit estimarea energiei tuturor cutremurelor care au loc pe glob, inclusiv a tuturor exploziilor nucleare subterane și industriale. În special, estimarea momentului seismic este

M o = ^S l d f,

unde q este rezistența la forfecare a rocilor din zona faliei, S este aria suprafeței falii, d este deplasarea medie de-a lungul falii, ceea ce permite o evaluare destul de obiectivă a magnitudinii cutremurului. Magnitudine calculată din momentul seismic:

Mw = -logMo - 10,7.

Cel mai mare moment seismic cunoscut a fost stabilit pentru cutremurul din Chile din 1960 - M.; = 9,6; M o = 2,5 10" 10 din cm.

Există o anumită relație între magnitudinea (M) și puterea cutremurului, exprimată în puncte (J 0).

J0 = 1,7M - 2,2; M = 0,6 J0 + 1,2.

Relația dintre magnitudinea (M), intensitatea cutremurelor în puncte (J 0) și adâncimea focală (H) este exprimată prin formula:

J0 =aM-blgH + C,

unde a, b și C sunt coeficienți determinați empiric pentru fiecare zonă specifică în care a avut loc cutremurul.

Energia eliberată în timpul cutremurelor atinge valori enorme și este exprimată prin formula:

E = l"pV (A/T),

unde p este densitatea straturilor superioare ale Pământului, V este viteza undelor seismice, A este amplitudinea deplasării, T este perioada de oscilație. Energia poate fi calculată folosind datele citite din seismograme. Celebrul geofizician B. Gutenberg, care, la fel ca C. F. Richter, a lucrat la Institutul de Tehnologie din California, a propus o ecuație pentru relația dintre energia unui cutremur și magnitudinea acestuia pe scara Richter:

LgE = 9,9 + 1,9M - 0,024M 2.

Dacă explozia unei bombe atomice standard de 100 kt eliberează aproximativ 1000 10 18 erg, atunci toate cutremurele puternice au eliberat energie mult mai mare, iar cel mai puternic cutremur înregistrat vreodată a eliberat energie comparabilă cu energia exploziei unei bombe cu hidrogen (vezi Fig. 18.5). O creștere a M cu două unități corespunde unei creșteri a energiei cu un factor de 1000.

LgE (3pr) = aM * b,

unde a - 1,5, b - 11,8.

Cantitatea de energie eliberată pe unitatea de volum de rocă, de exemplu 1 m 3 pe 1 s, se numește putere seismică specifică.

În seismologia rusă, clasa energetică K este folosită și pentru a estima magnitudinea unui cutremur. K este egal cu logaritmul zecimal al energiei seismice exprimat în jouli. Deci, la K = 15 E = 10 15 J, sau 10 22 erg. Există o relație între valorile lui M și K: K = 1,8 M + 4,6, stabilită pentru regiunile sudice ale Rusiei, sau pentru Orientul Îndepărtat K = 1,5 M + 4,6.

Intensitatea unui cutremur la epicentrul cutremurului și în regiunea pleistoseistă este mai mare, cu cât sursa este mai aproape de suprafață. Cu toate acestea, odată cu distanța de la epicentru în acest caz, oscilațiile se diminuează rapid. În timpul cutremurelor la adâncimi mari, de exemplu aproximativ 100 km în zona Vrancea din Carpații României în decembrie 1978, în ciuda M = 5, vibrațiile s-au simțit chiar și la Moscova. În timpul cutremurelor foarte puternice cu M = 8, oscilațiile seismice acoperă o zonă imensă cu o rază de aproximativ 1000 km. Suprafața acoperită de distrugere crește în funcție de amploare. Astfel, cu M = 5 și o adâncime a sursei de 40 km, zona de distrugere va fi de aproximativ 100 km 2, iar cu M = 8 - aproximativ 20 mii km 2.

Surse de cutremure. S-a spus deja că majoritatea covârșitoare a cutremurelor au loc în partea superioară, relativ mai fragilă, a scoarței terestre, la o adâncime de 7-30 km. Mecanismul acestor cutremure arată că toate s-au format ca urmare a deplasării de-a lungul faliilor cu o componentă de alunecare aproape obligatorie. Deoarece sursa cutremurului este situată adânc în scoarța terestră, este imposibil să se efectueze observații directe acolo și să se monitorizeze, de exemplu, activarea acestuia. Prin urmare, orice descriere a sursei cutremurului se bazează pe observații de la distanță, pe utilizarea legilor mecanicii ruperii, modelării etc. Se folosesc calcule teoretice pentru a determina posibilele planuri de rupere în sursă și parametrii dinamici ai acesteia. Acestea din urmă, la o primă aproximare, fac posibilă înțelegerea care a fost mecanismul distrugerii. A fost tensiune sau compresie, care a fost componenta de forfecare și orientarea ei (Fig. 18.6).

27 mai 1995 în nordul insulei. Sakhalin a suferit un cutremur puternic cu M = 7,7. Epicentrul cutremurului a fost satul Neftegorsk, care a fost complet distrus. În acest caz, au murit peste 2 mii de locuitori. Conform scalei MSK, intensitatea cutremurului a fost de 9 puncte. Sursa cutremurului a fost situată în apropierea suprafeței și a ajuns la ea sub forma unui sistem de rupturi cu o lungime totală de 40 km. Ruptura principală este o falie inversă dreaptă cu o deplasare orizontală de până la 8 m și o deplasare verticală de până la 2 m Ruptura generală este susținută de un număr de altele mai mici, formând un sistem dinamic complex care poate fi urmărit la un. adâncime de 15 km. Această ruptură seismică principală s-a dovedit a fi moștenită de la binecunoscuta falie geologică de sus a Piltunului de sus, lateral-dreaptă inversă, care coboară abrupt spre nord-vest. Când structura aproape de suprafață a acestei rupturi a fost studiată în detaliu, s-au dezvăluit orizonturi ale paleosolurilor care, conform lui E. A. Rogozhin, au fost perturbate de rupturi seismogenice de acum 1800, 1400 și 1000 de ani, în timpul cutremurelor chiar mai puternice decât cutremurul de la Neftegorsk.

Sursele de cutremure din zona activă Kuril-Kamchatka cu M = 7,9-8,3 mocnesc în mărime pentru câteva sute de kilometri, mișcările seismogenice în ele depășesc 10 m și, în general, sursele acoperă un volum mare al litosferei în partea superioară. a plăcii oceanice subductive.

Luxații paleoseismice. Urmele cutremurelor care au avut loc în trecutul geologic recent - în timpul Holocenului, adică în ultimii 10 mii de ani, pot fi detectate în relief datorită metodelor speciale dezvoltate aici, în Rusia. Cutremurele puternice lasă întotdeauna urme, „răni” pe suprafața Pământului. Atunci când au fost studiate în detaliu zonele ultimelor cutremure majore care au avut loc în 1988 în Spitak și în 1995 în Neftegorsk, au identificat urme ale unor cutremure din trecut, la fel de puternice, sub formă de margini tectonice; deplasări ale orizontului paleosolului, fisuri care traversează diverse elemente de relief moderne - văi, râpe, versanți de munți și dealuri, bazine hidrografice. Astfel de tulburări seismogenice sunt de obicei suprapuse reliefului, complet inconsecvente cu elementele sale. Ca urmare a cutremurelor, apar alunecări mari de teren, alunecări, slăbiri și prăbușiri, care sunt perfect descifrabile pe fotografiile aeriene, iar defecte și fisuri mari - pe fotografiile din satelit. De exemplu, pe versanții muntilor din partea centrală a Caucazului Mare, șanțurile și marginile de mică adâncime care taie aceste versanți sunt clar vizibile, în ciuda particularităților structurii geologice a zonei. Prospețimea lor relativă indică aparent cutremure puternice recente. Prin urmare, studiul dislocațiilor paleoseismice are o mare semnificație practică, deoarece prezența lor indică în mod clar seismicitatea activă a zonei în trecutul geologic recent și, prin urmare, zona poate fi din nou supusă unui cutremur puternic.