Землетруси. Що таке землетрус і причини?

Сьогодні ми поведемо розмову про процеси, що відбуваються в надрах нашої планети, які становлять серйозну загрозу населенню Землі. Йтиметься про землетруси.

Що відомо про причини, що викликають це страшне стихійне лихо? Чи може сучасна наука якщо не запобігти, то хоча б передбачитикатаклізми такого масштабу?

Причини землетрусів

Внутрішня будова, склад та властивості порід, з яких складається наша планета, не піддаються безпосередньому спостереженню. Вони встановлені приблизно непрямими вимірами.

…Якщо ​​уявити Землю у розрізі, то чітко простежуються концентричні верстви. Вони відрізняються хімічним складом, властивостями та агрегатним станом. Зовнішній шар є земною корою. Вона складається з приблизно 20 тектонічних плит різних розмірів, товщина яких коливається від 60 до 100 кілометрів. Плити подібно до гігантських айсбергів «плавають» на поверхні магми, стикаючись, і наповзаючи один на одного.

У місцях їхнього дотику найчастіше і відбуваються землетруси, що виявляються в підземних поштовхах та коливаннях земної кори.

Що ж призводить ці плити до руху?

Розжарене земне ядро ​​передає своє тепло через прилеглі до нього шари назовні. Земна кора, остигаючи, скорочує свою поверхню. При цьому вона надає різний тиск на плити, створюючи гігантські тріщини в землі.

По краях цих зяючих порожнеч починається зміщення величезних ділянок землі разом із спорудами та людьми. На положення та поведінку земних шарів впливає також сила сонячного та місячного тяжіння.

Землетрус може бути викликаний також виверженнями вулканів, зсувами та обвалами порід. Зазвичай такі землетруси менш масштабні. Виняток становить лише перуанський землетрус, що спричинив загибель 18 000 осіб.

Окрім природних факторів причинами струсів земної кори може стати і діяльність людини – випробування ядерної зброї, розробки корисних копалин на великих глибинах тощо.

Особливу небезпеку являють собою підводні землетруси, оскільки вони породжують серію високих хвиль. Величезні маси води, діставшись узбережжя, змітають усе своєму шляху і забираючи життя сотень тисяч жителів.

Хто вивчає землетруси

Ці підземні бурі вивчає спеціальна наука – сейсмологія (сейсмос – коливання, логос – вчення).

Ось як починається та розвивається картина цього явища. У надрах планети на глибинах до 800 км виникає осередок землетрусу, породжуючи сейсмічні хвилі, що розходяться на всі боки від нього.

Їм, як правило, передують попереджуючі слабкіші коливання. Передбачити, коли буде найсильніший поштовх - неможливо. Потім слідує ціла серія більш слабких струсів. Основний поштовх зазвичай триває менше хвилини. Але й цього буває достатньо, щоб цілі міста перетворити на руїни. Слабкі поштовхи можуть «тероризувати» землю досить тривалий час. Від кількох хвилин до кількох років.

Сейсмологи встановили райони найсильніших землетрусів. Їх називають сейсмічними поясами. Таких поясів два: тихоокеанський та євроазіатський. Точніше розташування найбільш сейсмічно небезпечних зон можна розглянути на спеціальній карті.

Як вимірюють землетрус

Для оцінки цього явища використовують два методи: 12 - бальну шкалу інтенсивності та шкалу магнітуд (шкалу Ріхтера).

Магнітудахарактеризує енергію, що виділяється при кожному конкретному землетрусі. Її значення визначають за допомогою спеціальних приладів – сейсмографів.

Інтенсивність поштовхів,відчувається у конкретній точці земної поверхні, куди «добираються» сейсмічні хвилі, вимірюється у балах. Вона залежить від магнітуди і вказує масштаб руйнівного впливу цього явища на ландшафт, споруди, людей та тварин:

• Поштовхи від 1 до 4 балів для людини можуть пройти непомітно. Тільки уважний спостерігач на останніх поверхах може помітити легке коливання люстри та легкий дзвін кришталевих келихів на полицях.
• 5, 6 - бальні коливання викличуть тріщини в стінах, а 7, 8 - бальні - обвали та зсуви.
• Руйнування будівель та ліній ЛЕП, деформація залізничних рейок свідчить про 9-бальний землетрус.

• Цілком катастрофічні руйнування викликають здригання землі в 12 балів, коли за лічені хвилини перестають існувати цілі міста. Обриваються життя сотень тисяч людей, невпізнанно змінюється ландшафт.

Найстрашніший землетрус стався 1556 року в Китаї. Його магнітуда досягла максимального значення. Масштаб руйнувань просто неймовірний. Уламки будівель, пожежі, 20-метрові тріщини та провали забрали життя 830 000 людей.

Сейсмічна гроза, що вибухнула в 1737 в Індії, стала причиною загибелі 300 000 осіб.

У 1976 році північно-східні провінції Китаю знову спіткало це страшне лихо. На цей раз магнітуда досягла 8,2. А жертвами стихії стали 800 тисяч людей.

Росія в цілому відноситься до зон з помірною сейсмічною небезпекою. Найбільш неблагополучні щодо цього райони — Камчатка, Сахалін, Курильські острови, Прибайкалля, область Бурятії, Кавказ, відроги Карпат, узбережжя Чорного і Каспійського морів. Однак старшому поколінню пам'ятає 1995 рік, коли на Сахаліні в місті Нафтогорську стався страшний землетрус у 10 балів.

У результаті з 3200 осіб, які проживали в цьому містечку, живими залишилося лише 400 жителів. Таких страшних наслідків можна було б уникнути, якби будинки мали достатню сейсмостійкість.

Провісники землетрусу

На сьогоднішній день немає апаратури, здатної передбачити цю сейсмічну загрозу.Хоча існують непрямі ознаки трагедії, що наближається.

• По-перше, це раптовий запах газу, що пробивається з надр землі, зміна складу підземних вод.
• По-друге, незвичайна поведінка тварин. Важко сказати, якими органами почуттів брати наші менші дізнаються про небезпеку. Але вони прагнуть покинути свої нірки та укриття, вилазячи на відкритий простір. Собаки та кішки взагалі йдуть із міста.

Що людям робити під час землетрусу

Знання нехитрих правил поведінки у такій ситуації допоможуть людині уникнути паніки та розгубленості, травм та можливо врятувати життя.

• Якщо раптові поштовхи застали вас у квартирі - тримайтеся подалі від шаф та інших громіздких меблів. Падаючі меблі, холодильник, розбите скло - реальна загроза вашому життю. Залишіть кутові кімнати. Встаньте в отвір кімнатних дверей.
• Потім необхідно якнайшвидше покинути свої будинки, при цьому небажано користуватися ліфтом. Будьте обережні, паніка на сходах може призвести до їхнього обвалення.
• Перебуваючи надвір, уникайте рекламних щитів, високих дерев, ліній високовольтних передач. Найкраще вийти на відкриту місцевість.
• Не варто пересуватися автомобілем - він легко може піти в проломи асфальту.

Трагедії, якими супроводжуються землетруси, нагадують людству про могутність та непередбачуваність Природи.

Але якою б руйнівною силою не мало це явище, люди, переживши трагедію, відбудовують нові міста, відроджують сади та поля. Життя продовжується.

Якщо це повідомлення тобі стало в нагоді, буду рада бачити тебе

Неможливо уявити більш руйнівне і небезпечне стихійне лихо, ніж землетрус. Люди, які живуть у сейсмічно небезпечних районах, наражаються на ризик потрапити в епіцентр землетрусу протягом усього життя. Населення, що проживає у відносно стабільній місцевості, побоюється відлуння руху, подібно до хвиль, що розходяться від центру події до його периферії.

Природні причини землетрусів

У давнину лихо вважалося гнівом богів, проявом сили інших магічних і міфічних персонажів. Завдяки сучасним дослідженням та розвитку сейсмології, причини виникнення коливань у літосфері чітко визначені:

• субдукція. Верхня оболонка землі складається із плит. З причин внутрішньої роботи, що відбувається в , ці плити можуть розсуватися або, навпаки, наповзати один на одного, що і призводить до ;
• деформації плит. Певні сили впливають на стійкість самих платформ, внаслідок чого землетрус може відбуватися не тільки на периферії, а й у центрі плит, як, наприклад, у Китаї;
• вулканічна діяльність. Виверження вулканів також сприяють виникненню коливань у земній корі. Трапляються такі явища частіше, проте мають менш руйнівну силу.

Техногенні причини катастроф

Людство активно втручається в природу, намагаючись перекроїти місце існування на власний розсуд, не замислюючись при цьому про глобальні зміни, що ведуть до збільшення кількості стихійних лих. Так, на частоту землетрусів впливають такі види діяльності «царя природи»:

• створення штучних водойм на великих площах. При концентрації величезної водної маси у водосховищах її вага починає тиснути на пористі підповерхневі породи, викликаючи ущільнення останніх. Змінюється і якість підошовного ґрунту, вона стає надто насиченою вологою. Усе це призводить до підземних поштовхів навіть у районах, які ніколи не славилися землетрусами;
• надглибоке буріння та наповнення використаних свердловин водою. Зміна внутрішнього стану літосфери внаслідок вироблення при видобутку корисних копалин призводить до підземних поштовхів різної потужності – як відомо, природа не любить порожнечі;
• ядерні вибухи, як підземні, і поверхні планети, створюють потужну ударну хвилю і струсуючі всі верстви верхньої оболонки Землі.

Все це основні природні та техногенні причини виникнення землетрусів.

Люди давно знали, що можуть спричинити землетруси своєю діяльністю. Щойно почали видобувати корисні копалини із землі, виникла небезпека каменепадів та обвалів у шахтах. /сайт/

В даний час землетруси, спричинені людьми, відбуваються в значно більших масштабах. Події останнього століття показали, що видобуток корисних копалин є лише одним із багатьох видів промислової діяльності, яка може спричинити досить великі землетруси, завдати значної шкоди та призвести до людських жертв. Сейсмогенно небезпечними є будівництво гребель та водосховищ, видобуток нафти та газу, а також виробництво геотермальної енергії.

У зв'язку з тим, що все більше і більше видів промислової діяльності визнаються потенційно сейсмогенне, Nederlandse Aardolie Maatschappij BV, компанія з видобутку нафти і газу в Нідерландах, доручила нам провести всеосяжне дослідження всіх відомих антропогенних землетрусів.

Ми зібрали в одну цілісну картину сотні частин головоломки, розкиданих у літературі та оповідях багатьох народів. Те, що багато видів виробничої діяльності можуть бути потенційно сейсмогенне, стало несподіванкою для багатьох вчених. У міру того як масштаби промисловості збільшуються, проблема спровокованих людьми землетрусів теж загострюється.

Крім того, ми виявили, що оскільки невеликі землетруси можуть викликати більші, виробнича діяльність може призвести в окремих випадках до дуже великих руйнувань.

Як люди викликають землетруси

В рамках нашого дослідження ми зібрали базу даних про випадки, які, за нашими відомостями, цілком актуальні. 28 січня ми опублікуємо ці дані, щоб інформувати громадськість, стимулювати нові наукові дослідження в цій галузі та знайти спосіб впоратися з цим новим викликом людської винахідливості.

Згідно з Earth-Science Reviews, більшість спровокованих землетрусів пов'язані з гірничодобувною діяльністю (37.4%), а також створенням штучних водосховищ (23.3%), з природною нафтою та газом (15%), геотермальними джерелами (7.8%), закачуванням у пласт рідини ( 5%), гідророзривом пласта (3.9%), ядерними вибухами (3%), науковими експериментами (1.8%), вилученням підземних вод (0.7%), уловлюванням та зберіганням двоокису вуглецю (0.3%), будівництвом (0.3%).

Спочатку технологія видобутку була примітивною. Шахти були невеликими та порівняно неглибокими. Аварії траплялися рідко та були незначними.

Але сучасні шахти бувають понад три кілометри в глибину і простягаються на кілька кілометрів від берега під океанським дном. Загальний обсяг видаленої породи по всьому світу становить кілька десятків мільярдів тонн на рік - це вдвічі більше, ніж 15 років тому. При цьому обсяг видобутку подвоїться протягом наступних 15 років. Більшість вугілля - основного палива для індустрії - вже вилучена з неглибоких шарів, і шахти повинні стати більшими і глибшими, щоб задовольнити попит.

У міру розширення шахт землетрусу стали відбуватися все частіше і завдавати все більшої шкоди. Сотні смертей сталися у вугільних шахтах протягом останніх кількох десятиліть внаслідок землетрусів магнітудою до 6,1, які були спровоковані людьми.

Інші види діяльності, які можуть спричинити землетруси, включають будівництво важких будівельних об'єктів. Один із прикладів – вежа «Тайбей 101» на Тайвані. Після початку будівництва (1997 рік) сейсмічна активність у Тайбеї посилилася, як вважають, через тиск хмарочоса масою 700 тисяч тонн на малу площу опорних паль.

Башта "Тайбей 101" на Тайвані. Фото: Wikipedia Commons

На початку XX століття стало зрозуміло, що заповнення великих водоймищ також може спричинити землетруси. У 1967 році, через п'ять років після того, як 32-кілометрове водосховище Koyna в західному індійському штаті Махараштра було заповнене, стався землетрус магнітудою 6,3. Загинули щонайменше 180 людей, було пошкоджено греблю.

Плоти Koyna в західному Індійському штаті Махараштра. Фото: Wikipedia Commons

Протягом наступних десятиліть циклічна сейсмічна активність була пов'язана з підвищенням та зниженням рівня води у водосховищах. Землетруси магнітудою понад 5 відбуваються там у середньому кожні чотири роки. Близько 170 водоймищ у всьому світі, як повідомляється, викликали сейсмічну активність.

Видобуток нафти та газу став причиною кількох руйнівних землетрусів у Каліфорнії. Ця галузь стає дедалі сейсмогеннішою у міру того, як нафтові та газові родовища виснажуються.

Відносно нова технологія видобутку нафти та сланцевого газу – гідравлічний розрив пласта (ГРП), який за своєю природою породжує невеликі землетруси, оскільки у породах утворюються тріщини. Це може призвести до великого землетрусу.

Найбільший землетрус, з магнітудою 4,6, спричинений гідророзривом нафтоносного пласта, стався в Канаді. В Оклахомі відбуваються одночасно і видобуток нафти і газу, і видалення стічних вод, гідроразив пласта. Землетруси силою до 5,7 бала розгойдали хмарочоси, які звели задовго до появи такої несподіваної сейсмічності. Якщо такий землетрус станеться в Європі, то може відчуватись у столицях кількох країн.

Наше дослідження показало, що виробництво геотермальної пари та води було пов'язане із землетрусом магнітудою 6,6 у Серро Прієто, Мексика. Геотермальна енергія не є природним ресурсом, який відновлюється в масштабі часу людського життя, тому вода повинна закачуватись під землю, щоб забезпечити безперервну подачу. Цей процес, здається, ще сейсмогенніший, ніж виробництво. Є численні приклади землетрусів, викликаних закачуванням води в свердловини в Каліфорнії.

Під землю закачуються вуглекислий газ та природний газ, що також призводить до сейсмічної активності. Нещодавній проект для зберігання 25% природного газу в Іспанії на старому, покинутому морському родовищі нафти призвів до негайного збільшення сейсмічної активності та землетрусів магнітудою до 4,3. Через загрозу громадській безпеці цей проект вартістю $1,8 мільярда закрили.

Що це означає для майбутнього

Нині землетруси, викликані великими промисловими проектами, не викликають здивування чи заперечення. У 2008 році землетрус магнітудою 8 стався в провінції Сичуань у Китаї, загинуло близько 90 000 людей. Воно спустошило понад 100 міст, зруйнувало будинки, дороги та мости. Однією з причин вважають заповнення резервуара греблі Цзіпінгпу, хоча це ще доведеться довести.

Знаменита гребля «Три ущелини» у Китаї, яка нині споживає 10 кубічних миль води, вже викликала землетрус силою 4,6 бала і перебуває під ретельним наглядом.

Вчені кажуть, що землетруси можуть зробити ефект метелика: невеликі зміни можуть стати останньою краплею і викликати великі землетруси.

Землетрус силою 5 балів звільняє стільки ж енергії, скільки атомна бомба, скинута на Хіросіму 1945 року. Землетрус магнітудою 7 вивільняє стільки енергії, скільки найбільша ядерна зброя - цар-бомба, випробувана Радянським Союзом у 1961 році. Ризик таких землетрусів, спровокованих людьми, дуже малий, але наслідки, якщо це станеться, будуть надзвичайно великі і можуть призвести до великої катастрофи. Тим не менш, рідкісні та руйнівні землетруси є фактом на нашій планеті, незалежно від людської діяльності чи її відсутності.

Ми вважаємо, що єдиним способом зменшити силу потенційних землетрусів є обмеження масштабів самих проектів. На практиці це означало б шахти та водосховища менших розмірів, зменшення видобутку корисних копалин, нафти та газу, дрібніші свердловини тощо. Повинен бути знайдений баланс між зростаючою потребою в енергії та ресурсах та рівнями ризику, який є прийнятним у кожному окремому проекті.

Зміст статті

ЗЕМЛЕТРЯСИ,коливання Землі, спричинені раптовими змінами у стані надр планети. Ці коливання є пружними хвилями, що поширюються з високою швидкістю в товщі гірських порід. Найбільш сильні землетруси іноді відчуваються на відстанях понад 1500 км від вогнища і можуть бути зареєстровані сейсмографами (спеціальними високочутливими приладами) навіть у протилежній півкулі. Район, де зароджуються коливання, називається осередком землетрусу, яке проекція на поверхню Землі – епіцентром землетрусу. Вогнища більшої частини землетрусів лежать у земній корі на глибинах трохи більше 16 км, проте у деяких районах глибини вогнищ досягають 700 км. Щодня відбуваються тисячі землетрусів, але лише деякі з них відчуваються людиною.

Згадки про землетруси зустрічаються в Біблії, в трактатах античних вчених – Геродота, Плінія та Лівія, а також у стародавніх китайських та японських писемних джерелах. До 19 в. більшість повідомлень про землетруси містили описи, рясно приправлені забобонами, і теорії, засновані на мізерних та недостовірних спостереженнях. Серію систематичних описів (каталогів) землетрусів 1840 року почав А.Перрі (Франція). У 1850-х роках Р.Малле (Ірландія) склав великий каталог землетрусів, а його докладний звіт про землетрус у Неаполі в 1857 став одним із перших суворих наукових описів сильних землетрусів.

Причини землетрусів.

Хоча вже з давніх-давен ведуться численні дослідження, не можна сказати, що причини виникнення землетрусів повністю вивчені. За характером процесів у їхніх осередках виділяють кілька типів землетрусів, основними з яких є тектонічні, вулканічні та техногенні.

Тектонічні землетруси

виникають внаслідок раптового зняття напруги, наприклад, при переміщеннях по розлому в земній корі (дослідження останніх років показують, що причиною глибоких землетрусів можуть бути і фазові переходи в мантії Землі, що відбуваються при певних температурах і тисках). Іноді глибинні розломи виходять поверхню. Під час катастрофічного землетрусу в Сан-Франциско 18 квітня 1906 р. загальна довжина поверхневих розривів у зоні розлому Сан-Андреас становила понад 430 км, максимальне горизонтальне зміщення – 6 м. Максимальна зареєстрована величина сейсмогенних зсувів по розлому 15 м.

Вулканічні землетруси

відбуваються внаслідок різких переміщень магматичного розплаву в надрах Землі чи результаті виникнення розривів під впливом цих переміщень.

Техногенні землетруси

можуть бути викликані підземними ядерними випробуваннями, заповненням водосховищ, видобутком нафти і газу методом нагнітання рідини в свердловини, вибуховими роботами при видобутку корисних копалин та ін.

Сейсмічні хвилі.

Коливання, що поширюються з вогнища землетрусу, є пружними хвилями, характер і швидкість поширення яких залежать від пружних властивостей і щільності порід. До пружних властивостей відносяться модуль об'ємної деформації, що характеризує опір стиску без зміни форми, і модуль зсуву, що визначає опір зусиллям зсуву. Швидкість поширення пружних хвиль збільшується прямо пропорційно квадратному кореню значень параметрів пружності та щільності середовища.

Поздовжні та поперечні хвилі.

На сейсмограм ці хвилі з'являються першими. Раніше за все реєструються поздовжні хвилі, при проходженні яких кожна частка середовища піддається спочатку стиску, а потім знову розширюється, відчуваючи при цьому зворотно-поступальний рух у поздовжньому напрямку (тобто у напрямі поширення хвилі). Ці хвилі називаються також Р-хвилями, чи первинними хвилями. Їхня швидкість залежить від модуля пружності та жорсткості породи. Поблизу земної поверхні швидкість Р-хвиль становить 6 км/с, але в дуже великий глибині - бл. 13 км/с. Наступними реєструються поперечні сейсмічні хвилі, які також називають S-хвилями, або вторинними хвилями. При їх проходженні кожна частка породи коливається перпендикулярно до напряму поширення хвилі. Їх швидкість залежить від опору породи зсуву і становить приблизно 7/12 від швидкості поширення Р-хвиль.

Поверхневі хвилі

поширюються вздовж земної поверхні чи паралельно їй і проникають глибше 80- 160 км. У цій групі виділяються хвилі Релея та хвилі Лява (названі за іменами вчених, які розробили математичну теорію поширення таких хвиль). При проходженні хвиль Релея частинки породи описують вертикальні еліпси, що лежать у осередковій площині. У хвилях Лява частинки породи коливаються перпендикулярно до напряму поширення хвиль. Поверхневі хвилі часто позначаються скорочено як L-хвилі. Швидкість їхнього поширення становить 3,2-4,4 км/с. При глибокофокусних землетрусах поверхневі хвилі дуже слабкі.

Амплітуда та період

характеризують коливальні рухи сейсмічних хвиль. Амплітудою називається величина, на яку змінюється положення частинки ґрунту при проходженні хвилі в порівнянні з станом спокою, що передував. Період коливань - проміжок часу, протягом якого відбувається одне повне коливання частки. Поблизу вогнища землетрусу спостерігаються коливання з різними періодами – від часток секунди до кількох секунд. Однак на великих відстанях від центру (сотні кілометрів) короткоперіодні коливання виражені слабше: Р-хвиль характерні періоди від 1 до 10 с, а для S-хвиль - трохи більше. Періоди поверхневих хвиль становлять від кількох секунд до кількох сотень секунд. Амплітуди коливань можуть бути значними поблизу вогнища, проте на відстанях 1500 км і більше вони дуже малі - менше кількох мікрон для хвиль Рі Sта менше 1 см – для поверхневих хвиль.

Відображення та заломлення.

Зустрічаючи на своєму шляху шари порід з властивостями, що відрізняються, сейсмічні хвилі відбиваються або заломлюються подібно до того, як промінь світла відбивається від дзеркальної поверхні або заломлюється, переходячи з повітря у воду. Будь-які зміни пружних характеристик або щільності матеріалу на шляху поширення сейсмічних хвиль змушують їх переломлюватися, а при різких змінах властивостей середовища частина енергії хвиль відбивається ( см. Мал.).

Шляхи сейсмічних хвиль.

Поздовжні та поперечні хвилі поширюються в товщі Землі, при цьому безперервно збільшується обсяг середовища, що залучається до коливального процесу. Поверхня, що відповідає максимальному просуванню хвиль певного типу в даний момент, називається фронтом цих хвиль. Оскільки модуль пружності середовища зростає з глибиною швидше, ніж її щільність (до глибини 2900 км), швидкість поширення хвиль на глибині вище, ніж поблизу поверхні, і фронт хвилі виявляється більш просунутим углиб, ніж у латеральному напрямку. Траєкторією хвилі називається лінія, що з'єднує точку, що знаходиться на фронті хвилі, з джерелом хвилі. Напрями розповсюдження хвиль Рі Sє криві, звернені опуклістю вниз (через те, що швидкість руху хвиль більше на глибині). Траєкторії хвиль Рі Sзбігаються, хоча перші поширюються швидше.

Сейсмічні станції, що знаходяться далеко від епіцентру землетрусу, реєструють не лише прямі хвилі Рі S, але також хвилі цих типів, вже відбиті один раз від поверхні Землі - РРі SS(або РR 1 і SR 1), а іноді – відбиті двічі – РРРі SSS(або РR 2 та SR 2). Існують також відбиті хвилі, які проходять один відрізок шляху як Р-Хвиля, а другий, після відображення, - як S-хвиля. Обмінні хвилі, що утворюються, позначаються як РSабо SР.На сейсмограмах глибокофокусних землетрусів спостерігаються також інші типи відбитих хвиль, наприклад, хвилі, які, перш ніж досягти реєструючої станції, відбилися від Землі. Їх прийнято позначати маленькою літерою, за якою слідує заголовна (наприклад, рR). Ці хвилі дуже зручно використовуватиме визначення глибини вогнища землетрусу.

На глибині 2900 км. швидкість P-хвиль різко знижується від >13 км/с до ~ 8 км/с; а S-хвилі не поширюються нижче цього рівня, що відповідає межі земного ядра та мантії . Обидва типи хвиль частково відбиваються від цієї поверхні, і деяка кількість їх енергії повертається до поверхні у вигляді хвиль, що позначаються як Р з Рі S з S. Р-Хвилі проходять крізь ядро, але їх траєкторія при цьому різко відхиляється і на поверхні Землі виникає тіньова зона, в межах якої реєструються тільки дуже слабкі Р-хвилі. Ця зона починається з відривом ок. 11 тис. км. від сейсмічного джерела, а вже на відстані 16 тис. км. Р-хвилі знову з'являються, причому їхня амплітуда значно зростає через фокусуючий вплив ядра, де швидкості хвиль низькі. Р-хвилі, що пройшли крізь земне ядро, позначаються РКРабо Рў . На сейсмограмах добре виділяються також хвилі, які шляхом від джерела до ядра йдуть як хвилі Sпотім проходять крізь ядро ​​як хвилі Р, а при виході хвилі знову перетворюються на тип S.У самому центрі Землі, на глибині понад 5100 км, існує внутрішнє ядро, що імовірно у твердому стані, але природа його поки що не цілком зрозуміла. Хвилі, що проникають крізь це внутрішнє ядро, позначаються як РКІКРабо СКІКS(см. Мал. 1).

Реєстрація землетрусів.

Прилад, що записує сейсмічні коливання, називається сейсмографом, а сам запис – сейсмограмою. Сейсмограф складається з маятника, підвішеного всередині корпусу на пружині, та записуючого пристрою.

Один з перших записувальних пристроїв був обертовим барабаном з паперовою стрічкою. При обертанні барабан поступово зміщується в один бік, тому нульова лінія запису на папері має вигляд спіралі. Щохвилини на графік наносяться вертикальні лінії - позначки часу; для цього використовуються дуже точні годинники, які періодично звіряють з еталоном точного часу. Для вивчення близьких землетрусів потрібна точність маркування - до секунди або менше.

У багатьох сейсмографах для перетворення механічного сигналу електричний використовуються індукційні пристрої, в яких при переміщенні інертної маси маятника щодо корпусу змінюється величина магнітного потоку, що проходить через витки індукційної котушки. При цьому слабкий електричний струм приводить в дію гальванометр, з'єднаний з дзеркальцем, яке відкидає промінь світла на світлочутливий папір записуючого пристрою. У сучасних сейсмографах реєстрація коливань ведеться у цифровому вигляді за допомогою комп'ютерів.

Магнітуда землетрусів

зазвичай визначається за шкалою, що базується на записах сейсмографів. Ця шкала відома під назвою шкали магнітуд, або шкали Ріхтера (на ім'я американського сейсмолога Ч.Ф. Ріхтера, який запропонував її в 1935). Магнітуда землетрусу - безрозмірна величина, пропорційна логарифму відношення максимальних амплітуд певного типу хвиль даного землетрусу та деякого стандартного землетрусу. Існують відмінності у методах визначення магнітуд близьких, віддалених, дрібнофокусних (неглибоких) та глибоких землетрусів. Магнітуди, визначені за різними типами хвиль, відрізняються за величиною. Землетруси різної магнітуди (за шкалою Ріхтера) проявляються таким чином:

2 - найслабші поштовхи, що відчуваються;

4 1/2 - найслабші поштовхи, що призводять до невеликих руйнувань;

6 - помірні руйнування;

8 1/2 - найсильніші із відомих землетрусів.

Інтенсивність землетрусів

оцінюється у балах під час обстеження району за величиною викликаних ними руйнувань наземних споруд чи деформацій земної поверхні. Для ретроспективної оцінки бальності історичних чи древніх землетрусів використовують деякі емпірично отримані співвідношення. У США оцінка інтенсивності зазвичай проводиться за модифікованою 12-бальною шкалою Меркаллі.

1 бал. Відчувається небагатьма особливо чутливими людьми особливо сприятливих при цьому обставинах.

3 бали. Відчувається людьми як вібрація від вантажівки, що проїжджає.

4 бали. Деренчать посуд і шибки, скриплять двері та стіни.

5 балів. Відчувається майже всіма; багато сплячих прокидаються. Незакріплені предмети падають.

6 балів. Відчувається усіма. Невеликі ушкодження.

8 балів. Падають димарі, пам'ятники, руйнуються стіни. Змінюється рівень води у колодязях. Сильно ушкоджуються капітальні будинки.

10 балів. Руйнуються цегляні споруди та каркасні споруди. Деформуються рейки, з'являються зсуви.

12 балів. Повна руйнація. На земній поверхні видно хвилі.

У Росії та деяких сусідніх із нею країнах прийнято оцінювати інтенсивність коливань у балах МSК (12-бальної шкали Медведєва – Шпонхойєра – Карніка), у Японії – у балах ЯМА (9-бальної шкали Японського метеорологічного агентства).

Інтенсивність у балах (що виражаються цілими числами без дробів) визначається при обстеженні району, в якому стався землетрус, або опитування жителів про їх відчуття за відсутності руйнувань, або розрахунками за емпірично отриманими і прийнятими для даного району формулами. Серед перших відомостей про землетрус, що стався, стає відомою саме його магнітуда, а не інтенсивність. Магнітуда визначається по сейсмограм навіть на великих відстанях від епіцентру.

Наслідки землетрусів.

Сильні землетруси залишають безліч слідів, особливо в районі епіцентру: найбільшого поширення мають зсуви та осипи пухкого ґрунту та тріщини на земній поверхні. Характер таких порушень значною мірою визначається геологічним будовою місцевості. У рихлому та водонасиченому грунті на крутих схилах часто відбуваються зсуви та обвали, а потужна товща водонасиченого алювію в долинах деформується легше, ніж тверді породи. На поверхні алювію утворюються осадові улоговини, що заповнюються водою. І навіть не дуже сильні землетруси відбиваються в рельєфі місцевості.

Зміщення по розломах або виникнення поверхневих розривів можуть змінити планове та висотне положення окремих точок земної поверхні вздовж лінії розлому, як це сталося під час землетрусу 1906 р. у Сан-Франциско. При землетрусі в жовтні 1915 в долині Плезант в Неваді на розломі утворився уступ довжиною 35 км і висотою до 4,5 м. При землетрусі в травні 1940 в долині Імпіріал в Каліфорнії зрушення відбулися на 55-кілометровій ділянці ,5 м. У результаті Ассамського землетрусу (Індія) у червні 1897 р. в епіцентральній області висота місцевості змінилася не менше, ніж на 3 м.

Значні поверхневі деформації простежуються не тільки поблизу розломів і призводять до зміни напрямку річкового стоку, підпружування або розривів водотоків, порушення режиму джерел води, причому деякі з них тимчасово або назавжди перестають функціонувати, але водночас можуть з'явитися нові. Криниці та свердловини запливають брудом, а рівень води в них відчутно змінюється. При сильних землетрусах вода, рідкий бруд або пісок можуть фонтанами викидатися з ґрунту.

При зміщенні розломів відбуваються пошкодження автомобільних і залізниць, будівель, мостів та інших інженерних споруд. Проте якісно збудовані будинки рідко руйнуються повністю. Зазвичай ступінь руйнувань знаходиться у прямій залежності від типу споруди та геологічної будови місцевості. При землетрусах помірної сили можуть відбуватися часткові пошкодження будівель, а якщо вони невдало спроектовані або неякісно збудовані, то можливе їх повне руйнування.

При дуже сильних поштовхах можуть обрушитися і постраждати споруди, побудовані без урахування сейсмічної небезпеки. Зазвичай не обрушуються одно- і двоповерхові будівлі, якщо вони не дуже важкі дахи. Однак буває, що вони зміщуються з фундаментів і часто у них розтріскується та відвалюється штукатурка.

Диференційовані рухи можуть призводити до того, що мости зсуваються зі своїх опор, а інженерні комунікації та водопровідні труби розриваються. При інтенсивних коливаннях покладені в ґрунт труби можуть «складатися», всовуючись одна в іншу, або вигинатися, виходячи на поверхню, а залізничні колії деформуватися. У сейсмонебезпечних районах споруди повинні проектуватися та будуватися з дотриманням будівельних норм, прийнятих для цього району відповідно до карти сейсмічного районування.

У густонаселених районах чи не більші збитки, ніж самі землетруси, завдають пожежі, що виникають внаслідок розриву газопроводів та ліній електропередач, перекидання печей, плит та різних нагрівальних приладів. Боротьба з пожежами утруднюється через те, що водопровід виявляється пошкодженим, а вулиці непроїжджими внаслідок завалів, що утворилися.

Супутні явища.

Іноді підземні поштовхи супроводжуються добре помітним низьким гулом, коли частота сейсмічних коливань лежить у діапазоні, що сприймається людським вухом, іноді такі звуки чуються і за відсутності поштовхів. У деяких районах вони є досить звичайним явищем, хоча відчутні землетруси відбуваються дуже рідко. Є також численні повідомлення про виникнення свічення під час сильних землетрусів. Загальноприйнятого пояснення таких явищ поки що немає. Цунамі (великі хвилі на морі) виникають за швидких вертикальних деформацій морського дна під час підводних землетрусів. Цунами розповсюджуються в океанах у межах глибоководних зон океанів зі швидкістю 400-800 км/год і можуть спричинити руйнування на берегах, віддалених на тисячі кілометрів від епіцентру. У прилеглих до епіцентру берегів ці хвилі іноді досягають заввишки 30 м-коду.

При багатьох сильних землетрусах, крім основних поштовхів, реєструються форшоки (попередні землетруси) і численні афтершоки (землетруси, що йдуть за основним поштовхом). Афтершоки зазвичай слабші, ніж основний поштовх, і можуть повторюватися протягом тижнів і навіть років, стаючи дедалі рідше.

Географічне поширення землетрусів.

Більшість землетрусів зосереджено у двох протяжних, вузьких зонах. Одна з них обрамляє Тихий океан, а друга тягнеться від Азорських островів на схід до Південно-Східної Азії.

Тихоокеанська сейсмічна зона проходить вздовж західного узбережжя Південної Америки. У Центральній Америці вона поділяється на дві гілки, одна з яких випливає вздовж острівної дуги Вест-Індії, а інша продовжується на північ, розширюючись у межах США, до західних хребтів Скелястих гір. Далі ця зона проходить через Алеутські острови до Камчатки і потім через Японські острови, Філіппіни, Нову Гвінею та острови південно-західної частини Тихого океану до Нової Зеландії та Антарктики.

Друга зона від Азорських островів простягається на схід через Альпи та Туреччину. На півдні Азії вона розширюється, а потім звужується і змінює напрямок на меридіональний, слідує через територію М'янми, острова Суматра та Ява і з'єднується з циркумтихоокеанською зоною в районі Нової Гвінеї.

Виділяється також зона меншого розміру в центральній частині Атлантичного океану, що йде вздовж Серединно-Атлантичного хребта.

Існує низка районів, де землетруси відбуваються досить часто. До них відносяться Східна Африка, Індійський океан та в Північній Америці долина р. св. Лаврентія та північний схід США.

Порівняно з дрібнофокусними, глибокофокусні землетруси мають більш обмежене поширення. Вони не були зареєстровані в межах Тихоокеанської зони від південної Мексики до Алеутських островів, а в Середземноморській зоні - на захід від Карпат. Глибокофокусні землетруси характерні для західної околиці Тихого океану, Південно-Східної Азії та західного узбережжя Південної Америки. Зона з глибокофокусними осередками зазвичай розташовується вздовж зони дрібнофокусних землетрусів з боку материка.

Прогноз землетрусів.

Для підвищення точності прогнозу землетрусів необхідно краще представляти механізми накопичення напруг у земній корі, крипу та деформацій на розломах, виявити залежності між тепловим потоком з надр Землі та просторовим розподілом землетрусів, а також встановити закономірності повторюваності землетрусів залежно від їхньої магнітуди.

У багатьох районах земної кулі, де існує ймовірність виникнення сильних землетрусів, ведуться геодинамічні спостереження з метою виявлення передвісників землетрусів, серед яких заслуговують на особливу увагу зміни сейсмічної активності, деформації земної кори, аномалії геомагнітних полів і теплового потоку, різкі зміни властивостей гірських порід. сейсмічних тощо), геохімічні аномалії, порушення водного режиму, атмосферні явища, а також аномальна поведінка комах та інших тварин (біологічні провісники). Такі дослідження проводяться на спеціальних геодинамічних полігонах (наприклад, Паркфілдському в Каліфорнії, Гармському в Таджикистані та ін.). З 1960 працює безліч сейсмічних станцій, обладнаних високочутливою реєструючою апаратурою та потужними комп'ютерами, що дозволяють швидко обробляти дані та визначати положення вогнищ землетрусів.

Землетрус – це фізичне коливання літосфери – твердої оболонки земної кори, яка перебуває у постійному русі. Найчастіше подібні явища відбуваються у гірських районах. Саме там підземні породи продовжують формуватися, внаслідок чого кора Землі є особливо рухомою.

Причини лиха

Причини землетрусів можуть бути різними. Одна з них - це усунення та зіткнення океанічних або материкових плит. За таких явищ поверхню Землі відчутно вібрує і нерідко призводить до руйнувань будов. Такі землетруси називаються тектонічними. При них можуть утворюватися нові западини чи гори.

Вулканічні землетруси відбуваються через постійний тиск розжареної лави та всіляких газів на земну кору. Такі землетруси можуть тривати тижнями, зате масових руйнувань зазвичай не несуть. Крім того, подібне явище часто є передумовою для виверження вулкана, наслідки якого можуть бути значно небезпечнішими для людей, ніж саме лихо.

Є ще один вид землетрусів – обвальні, які відбуваються з зовсім іншої причини. Ґрунтові води іноді утворюють підземні порожнечі. Під натиском земної поверхні величезні ділянки Землі з гуркотом обрушуються вниз, викликаючи невеликі коливання, відчутні за багато кілометрів від епіцентру.

Бали землетрусів

Для визначення сили землетрусу в основному вдаються до десяти-, або до дванадцятибальної шкали. 10-бальна шкала Ріхтера визначає величину енергії, що викидається. 12-бальна система Медведєва-Шпонхойєра-Карніка описує вплив коливань на поверхню Землі.

Шкала Ріхтера та 12-бальна шкала непорівнянні. Наприклад: вчені двічі підривають бомбу під землею. Одну на глибині 100 м, іншу - на глибині 200 м. Енергія, що затрачується, однакова, що призводить до однієї і тієї ж оцінки за Ріхтером. Але наслідок вибуху – усунення кори – має різний ступінь тяжкості та по-різному впливає на інфраструктуру.

Ступінь руйнувань

Що таке землетрус із погляду сейсмічних приладів? Явище один бал визначається лише апаратурою. 2 бали можуть бути відчутними тваринами, а також, в окремих випадках, особливо чуйними людьми, що знаходяться на верхніх поверхах. 3 бали за відчуттями нагадують вібрацію будівлі від вантажівки, що проїжджає повз. 4-бальний землетрус призводить до легкого деренчання скла. При п'яти балах явище відчувається всіма, причому не має значення, де знаходиться людина, на вулиці чи в будівлі. Землетрус у 6 балів називають сильним. Воно багатьох жахає: люди вибігають на вулицю, а на деяких стінах будинків утворюються тещини. 7-бальне призводить до тріщин майже всіх будинків. 8 балів перекидають пам'ятники архітектури, фабричні труби, вежі, а на ґрунті з'являються тріщини. 9 балів призводять до сильних ушкоджень будинків. Дерев'яні будівлі або перекидаються або сильно просідають. 10-бальні землетруси призводять до тріщин у землі, завтовшки до 1 метра. 11 балів – це катастрофа. Руйнуються кам'яні будинки та мости. Виникають зсуви. 12 балів не витримує жодної будівлі. За такої катастрофи змінюється рельєф Землі, відбувається відхилення течії річок і водоспадів.

Японський землетрус

У Тихому океані за 373 км від столиці Японії, Токіо, виник руйнівний підземний поштовх. Сталося це 11 березня 2011 року о 14:46 за місцевим часом.

9-бальний землетрус у Японії призвело до масових руйнувань. Цунамі, що обрушилося на східне узбережжя країни, затопило значну частину берегової лінії, знищуючи будинки, яхти та автомобілі. Висота хвиль досягала 30-40 м. Негайна реакція людей, підготовлених до таких випробувань, урятувала їм життя. Лише ті, хто вчасно залишив будинки і опинився у безпечному місці, змогли уникнути загибелі.

Жертви землетрусу в Японії

Без жертв, на жаль, не обійшлося. Великий землетрус Східної Японії - так офіційно почали називати цю подію - забрав 16 000 життів. 350 000 жителів Японії залишилися без даху над головою, що призвело до внутрішньої міграції. Багато населених пунктів були стерті з лиця Землі, електрики не стало навіть у великих містах.

Землетрус у Японії докорінно змінив звичний устрій життя населення і сильно підірвав економіку держави. Збитки, заподіяні цим лихом, влада визначила у 300 млрд. доларів.

Що таке землетрус із погляду жителя Японії? Це стихійне лихо, яке тримає країну в постійному хвилюванні. Нависла загроза змушує вчених винаходити точніші прилади визначення землетрусу і міцніші матеріали для будівництва.

Постраждалий Непал

25 квітня 2015 року о 12:35 у середній частині Непалу стався майже 8-бальний землетрус, який тривав 20 секунд. Наступне сталося о 13.00. Повторні поштовхи тривали до 12 травня. Причиною став геологічний розлом на тій лінії, де Індостанська плита зустрічається з Євразійською. Внаслідок цих поштовхів столиця Непалу Катманду зрушила на південь на три метри.

Незабаром вся земля дізналася про руйнування, що приніс землетрус у Непалі. Камери, встановлені прямо на вулиці, зафіксували момент поштовхів та їх наслідки.

26 районів країни, а також Бангладеш та Індія відчули на собі, що таке землетрус. Повідомлення про зниклих людей і будівлі, що звалилися, надходять владі досі. 8,5 тисяч непальців втратили життя, 17,5 тисяч отримали поранення, а близько 500 тисяч залишилися без місця проживання.

Землетрус у Непалі викликав справжню паніку серед населення. І не дивно, адже люди втрачали своїх родичів і бачили, як швидко руйнується те, що дорого було їх серцю. Але проблеми, як відомо, об'єднують, що було доведено жителями Непалу, які працювали пліч-о-пліч, відновлюючи колишній вигляд міських вулиць.

Нещодавній землетрус

8 червня 2015 року на території Киргизстану стався землетрус магнітудою 5,2 балів. Це останній землетрус, який перевищив 5 балів.

Говорячи про страшне стихійне лихо, не можна не згадати землетрус на острові Гаїті, який стався 12 січня 2010 року. Серія поштовхів від 5 до 7 балів забрала 300 000 життів. Світ ще довго пам'ятатиме про цю та інші схожі трагедії.

У березні береги Панами дізналися силу землетрусу 5,6 бала. У березні 2014 року Румунія та південний захід України на своєму досвіді дізналися, що таке землетрус. На щастя, жертв не було, але хвилювання перед стихією зазнало багато. Останнім часом бали землетрусів не переступали за межу катастрофи.

Частота землетрусів

Отже, рух земної кори має різні природні причини. Землетрусів, за оцінками сейсмологів, відбувається до 500 000 щорічно у різних частинах Землі. З них приблизно 100 000 відчувається людьми, а 1000 завдає серйозних збитків: руйнує будівлі, шосейні та залізниці, обриває лінії електропередач, іноді забирає під землю цілі міста.