ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ: ПРИЧИНЫ, ПОСЛЕДСТВИЯ, ПРОГНОЗ

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ И ИХ ПАРАМЕТРЫ

Рис. 1. Схема строения очага землетрясения.

    Любое землетрясение - это мгновенное высвобождение энергии за счет образования разрыва горных пород, возникающего в некотором объеме, называемом очагом землетрясения, границы которого не могут быть определены достаточно строго и зависят от структуры и напряженно-деформированного состояния горных пород в данном конкретном месте. Деформация, происходящая скачкообразно, излучает упругие волны. Объем деформируемых пород играет важную роль, определяя силу сейсмического толчка и выделившуюся энергию.
    Большие пространства земной коры или верхней мантии Земли, в которых происходят разрывы и возникают неупругие тектонические деформации, порождают сильные землетрясения: чем меньше объем очага, тем слабее сейсмические толчки. Гипоцентром, или фокусом, землетрясения называют условный центр очага на глубине, а эпицентром - проекцию гипоцентра на поверхность Земли. Зона сильных колебаний и значительных разрушений на поверхности при землетрясении называется плейстосейстовой областью (рис. 1).
    По глубине расположения гипоцентров землетрясения делятся на три типа:

    Чаще всего очаги землетрясений сосредоточены в земной коре на глубине 10-30 км. Как правило, главному подземному сейсмическому удару предшествуют локальные толчки - форшоки. Сейсмические толчки, возникающие после главного удара, называются афтершоками.      Происходящие в течение значительного времени афтершоки способствуют разрядке напряжений в очаге и возникновению новых разрывов в толще горных пород, окружающих очаг.
    Очаг землетрясения характеризуется интенсивностью сейсмического эффекта, выражаемого в баллах и магнитуде. В России используется 12-балльная шкала интенсивности Медведева-Шпонхойера-Карника (МSК-64). Согласно этой шкале, принята следующая градация интенсивности землетрясений: I-III балла - слабые, IV-V - ощутимые, VI-VII - сильные (разрушаются ветхие постройки), VIII - разрушительные (частично разрушаются прочные здания, падают фабричные трубы), IХ - опустошительные (разрушается большинство зданий), Х - уничтожающие (разрушаются мосты, возникают оползни и обвалы), ХI - катастрофические (разрушаются все сооружения, изменяется ландшафт), ХII - губительные катастрофы (вызывают изменения рельефа местности на обширной территории). Магнитуда землетрясения по Чарльзу Ф. Рихтеру определяется как десятичный логарифм отношения максимальных амплитуд сейсмических волн данного землетрясения (А) к амплитуде таких же волн некоторого стандартного землетрясения (Ах). Чем больше размах волны, тем соответственно больше смещение грунта:

    Магнитуда 0 означает землетрясение с максимальной амплитудой 1 мкм на эпицентральном расстоянии в 100 км. При магнитуде, равной 5, отмечаются небольшие разрушения зданий. Опустошительный толчок имеет магнитуду 7. Самые сильные из зарегистрированных землетрясений достигают величины 8,5-8,9 по шкале Рихтера. В настоящее время оценка землетрясений в магнитудах применяется чаще, чем в баллах.
    Между интенсивностью (I₀) землетрясения в эпицентре, которое выражается в баллах, и магнитудой (М ) существует соотношение

I₀ = 1,7 * М - 2,2; М = 0,6 * I₀ + 1,2.

    Более сложное уравнение характеризует связь между интенсивностью колебания I₀ , магнитудой М и глубиной очага Н :

I₀ = аМ - b logН + с,

где а, b, с - коэффициенты, определяемые эмпирически для конкретного района землетрясения.   

Рис. 2. Соотношение между сейсмической энергией и магнитудой по Ч. Рихтеру.

  Линии, соединяющие пункты с одинаковой интенсивностью колебаний, называются изосейстами. В эпицентре землетрясения поверхность Земли испытывает в основном вертикальные колебания. При удалении от эпицентра возрастает роль горизонтальной составляющей колебаний.
    Энергия, выделяющаяся при землетрясениях, Е = , где V - скорость распространения сейсмических волн, - плотность верхних слоев Земли, а - амплитуда смещения, Т - период колебаний. Исходным материалом для расчета энергии служат данные сейсмограмм. Б. Гутенберг, как и Ч. Рихтер, работавший в Калифорнийском технологическом институте, предложил связь между энергией землетрясения и его магнитудой по шкале Рихтера:

log E = 9,9 + 1,9М - 0,024М².

    Данная формула показывает колоссальное возрастание энергии при увеличении магнитуды землетрясения (рис. 2). Энергия землетрясений в несколько миллионов раз превышает энергию стандартной атомной бомбы в 100 кт (1000*10¹⁸ эрг). Например, при Ашхабадском землетрясении 1948 году выделилось энергии 10²³ эрг, при Хаитском в Таджикистане в 1949 году - 5*10²⁴ эрг, в 1960 году в Чили - 10²⁵ эрг. По всему земному шару в среднем за год за счет землетрясений выделяется около 0,5*10²⁶ эрг энергии.

Следующая страница