Землетрясение - это физическое колебание литосферы - твёрдой оболочки земной коры, которая находится в постоянном движении. Зачастую подобные явления происходят в горных районах. Именно там подземные породы продолжают формироваться, в результате чего кора Земли является особенно подвижной.

Причины бедствия

Причины землетрясений могут быть разными. Одна из них - это смещение и столкновение океанических или материковых плит. При таких явлениях поверхность Земли ощутимо вибрирует и нередко приводит к разрушениям строений. Такие землетрясения называются тектоническими. При них могут образовываться новые впадины или горы.

Вулканические землетрясения происходят по причине постоянного давления раскаленной лавы и всевозможных газов на земную кору. Такие землетрясения могут длиться неделями, зато массовых разрушений, как правило, не несут. Кроме того, подобное явление часто служит предпосылкой для извержения вулкана, последствия которого могут быть значительно опаснее для людей, чем само бедствие.

Есть ещё один вид землетрясений - обвальные, которые происходят по совсем иной причине. Грунтовые воды иногда образовывают подземные пустоты. Под натиском земной поверхности огромные участки Земли с грохотом обрушиваются вниз, вызывая небольшие колебания, ощутимые за многие километры от эпицентра.

Баллы землетрясений

Для определения силы землетрясения в основном прибегают либо к десяти-, либо к двенадцатибалльной шкале. 10-балльная шкала Рихтера определяет величину выбрасываемой энергии. 12-балльная система Медведева-Шпонхойера-Карника описывает воздействие колебаний на поверхность Земли.

Шкала Рихтера и 12-балльная шкала несопоставимы. Для примера: ученые два раза взрывают бомбу под землей. Одну на глубине 100 м, другую - на глубине 200 м. Затрачиваемая энергия одинакова, что приводит к одной и той же оценке по Рихтеру. Но последствие взрыва - смещение коры - имеет разную степень тяжести и по-разному воздействует на инфраструктуру.

Степень разрушений

Что такое землетрясение с точки зрения сейсмических приборов? Явление в один балл определяется лишь аппаратурой. 2 балла могут быть ощутимыми животными, а также, в редких случаях, особо чуткими людьми, находящимися на верхних этажах. 3 балла по ощущениям напоминают вибрацию здания от проезжающего мимо грузовика. 4-балльное землетрясение приводит к легкому дребезжанию стекол. При пяти баллах явление чувствуется всеми, причем неважно, где находится человек, на улице или в здании. Землетрясение в 6 баллов называют сильным. Оно многих приводит в ужас: люди выбегают на улицу, а на некоторых стенах домов образовываются тещины. 7-балльное приводит к трещинам почти всех домов. 8 баллов опрокидывают памятники архитектуры, фабричные трубы, вышки, а на почве появляются трещины. 9 баллов приводят к сильным повреждениям домов. Деревянные строения либо опрокидываются, либо сильно проседают. 10-балльные землетрясения приводят к трещинам в земле, толщиной до 1 метра. 11 баллов - это катастрофа. Рушатся каменные дома и мосты. Возникают оползни. 12 баллов не выдерживает ни одно строение. При такой катастрофе меняется рельеф Земли, происходит отклонение течения рек и возникновение водопадов.

Японское землетрясение

В Тихом океане в 373 км от столицы Японии, Токио, возник разрушительный подземный толчок. Произошло это 11 марта 2011 года в 14:46 по местному времени.

9-балльное землетрясение в Японии привело к массовым разрушениям. Цунами, обрушившееся на восточное побережье страны, затопило значительную часть береговой линии, уничтожая дома, яхты и автомобили. Высота волн достигала 30-40 м. Незамедлительная реакция людей, подготовленных к таким испытаниям, спасла им жизнь. Лишь те, кто вовремя покинул дома и оказался в безопасном месте, смогли избежать гибели.

Жертвы землетрясения в Японии

Без жертв, к сожалению, не обошлось. Великое землетрясение Восточной Японии - так официально стали называть это событие - унесло 16 000 жизней. 350 000 жителей Японии остались без крова, что привело к внутренней миграции. Многие населенные пункты были стерты с лица Земли, электричества не стало даже в крупных городах.

Землетрясение в Японии в корне изменило привычный уклад жизни населения и сильно подорвало экономику государства. Убытки, причиненные этим бедствием, власти определили в 300 млрд. долларов.

Что такое землетрясение с точки зрения жителя Японии? Это стихийное бедствие, которое удерживает страну в постоянном волнении. Нависшая угроза заставляет ученых изобретать более точные приборы для определения землетрясения и более прочные материалы для постройки зданий.

Пострадавший Непал

25 апреля 2015 года в 12:35 в средней части Непала произошло почти 8-балльное землетрясение, длившееся 20 секунд. Следующее произошло в 13:00. Повторные толчки длились вплоть до 12 мая. Причиной послужил геологический разлом на той линии, где Индостанская плита встречается с Евразийской. В результате этих толчков столица Непала Катманду сдвинулась к югу на три метра.

В скором времени вся земля узнала о разрушениях, которое принесло землетрясение в Непале. Камеры, установленные прямо на улице, зафиксировали момент толчков и их последствия.

26 районов страны, а также Бангладеш и Индия ощутили на себе, что такое землетрясение. Сообщения о пропавших людях и рухнувших зданиях поступают властям до сих пор. 8,5 тысячи непальцев потеряли жизнь, 17,5 тысячи получили ранения, а около 500 тысяч остались без места жительства.

Землетрясение в Непале вызвало настоящую панику среди населения. И неудивительно, ведь люди теряли своих родственников и видели, как быстро рушится то, что было дорого их сердцу. Но проблемы, как известно, объединяют, что было доказано жителями Непала, которые трудились бок о бок, восстанавливая прежний облик городских улиц.

Недавнее землетрясение

8 июня 2015 года на территории Кыргызстана произошло землетрясение магнитудой 5,2 балла. Это последнее землетрясение, которое превысило 5 баллов.

Говоря о страшном стихийном бедствии, нельзя не упомянуть землетрясение на острове Гаити, которое произошло 12 января 2010 года. Серия толчков от 5 до 7 баллов унесла 300 000 жизней. Мир еще долго будет помнить об этой и других похожих трагедиях.

В марте берега Панамы узнали силу землетрясения в 5,6 балла. В марте 2014 года Румыния и юго-запад Украины на своем опыте узнали, что такое землетрясение. К счастью, жертв не было, но волнение перед стихией испытали многие. За последнее время баллы землетрясений не переступали за грань катастрофы.

Частота землетрясений

Итак, движение земной коры имеет различные природные причины. Землетрясений, по оценкам сейсмологов, происходит до 500 000 ежегодно в разных частях Земли. Из них приблизительно 100 000 ощущается людьми, а 1000 причиняет серьезный ущерб: разрушает постройки, шоссейные и железные дороги, обрывает линии электропередач, иногда уносит под землю целые города.

Землетрясение – это резкие импульсные сотрясения участков земной поверхности. Эти сотрясения могут быть вызваны разными причинами, что позволяет по происхождению землетрясения разделять на следующие главные группы:

• тектонические, обусловленные высвобождением энергии, возникающей вследствие деформаций толщ горных пород;
• вулканические, связанные с движением магмы, взрывом и обрушением вулканических аппаратов;
• денудационные, связанные с поверхностными процессами (крупными обвалами, обрушением сводов карстовых полостей);
• техногенные, связанные с деятельностью человека (добыча нефти и газа, ядерные взрывы и пр.).

Наиболее частыми и мощными являются землетрясения тектонического происхождения. Напряжения, вызванные тектоническими силами, накапливаются в течение некоторого времени. Затем, когда превышается предел прочности, происходит разрыв горных пород, сопровождающийся выделением энергии и деформацией в виде упругих колебаний (сейсмических волн). Область внутри Земли, где происходит образование разломов и возникновение сейсмических волн, называют очагом землетрясения ; очаг является областью зарождения землетрясения. Как правило, главному сейсмическому удару предшествуют предварительные более слабые точки – форшоки (англ. «fore» - впереди + «shock» - удар, толчок ), связанные с началом образовании разломов. Затем происходит главный сейсмический удар и следующие за ним афтершоки. Афтершоки – это подземные толчки, следующие за главным толчком из одной с ним очаговой области. Число афтершоков и продолжительность их возникновения возрастает с ростом энергии землетрясения, уменьшением глубины его очага и может достигать нескольких тысяч. Их образование связано с возникновением новых разломов в очаге. Таким образом, землетрясение обычно проявляется в виде группы сейсмических толчков, состоящей из форшоков, главного толчок (сильнейшего землетрясение в группе) и афтерошоков. Сила землетрясения определяется объёмом его очага: чем больше объём очага, тем сильнее землетрясение.

Условный центр очага землетрясения называют гипоцентром , или фокусом землетрясения. Его объём можно очертить по расположению гипоцентров афтершоков. Проекция гипоцентра на поверхность называется эпицентром землетрясения. Вблизи эпицентра колебания земной поверхности и связанные с ними разрушения проявляются с наибольшей силой. Территория, где землетрясение проявилось с максимальной силой, называется плейстосейстовой областью . По мере удаления от эпицентра интенсивность землетрясения и степень связанных с ним разрушений уменьшается. Условные линии, соединяющие территории с одинаковой интенсивностью землетрясения называются изосейстами . От очага землетрясения изосейсты вследствие разной плотности и типа грунтов расходятся в виде эллипсов или изогнутых линий.

По глубине гипоцентров землетрясения делятся на мелкофокусные (0-70 км от поверхности), среднефокуные (70-300 км) и глубокофокусные (300-700 км). Основанная часть землетрясений зарождается в очагах на глубине 10-30 км, т.е. относится к мелкофокусным.

Регистрация и измерение интенсивности землетрясений

Ежегодно на Земле регистрируется несколько сотен тысяч землетрясений, часть из них оказываются разрушительными, часть вообще не ощущается людьми. Интенсивность землетрясений может быть оценена с двух позиций: 1) внешнего эффекта землетрясения и 2) измерения физического параметра землетрясения – магнитуды.

Определение внешнего эффекта землетрясения основано на определении его интенсивности , представляющей собой меру величины сотрясения грунта. Она определяется степенью разрушения построек, характером изменения земной поверхности и ощущениями, которые испытывают люди во время землетрясений. Интенсивность землетрясений измеряется в баллах.

Разработано несколько шкал для определения интенсивности землетрясений. Первая из них была предложена в 1883-1884 гг. М. Росси и Ф. Форелем, интенсивность в соответствии с этой шкалой измерялась в интервале от 1 до 10 баллов. Позднее, в 1902 г. в США была разработана более совершенная 12-балльная шкала, получившая название шкалы Меркалли (по имени итальянского вулканолога). Этой шкалой, несколько видоизменённой, и в настоящее время широко пользуются сейсмологи США и ряда других стран. В нашей стране и некоторых европейских странах используется 12-балльная международная шкала интенсивности землетрясений (MSK-64), получившая название по первым буквам её авторов (Медведев –Шионхойер - Карник).

Шкала MSK-64 (с упрощениями)

Баллы	Критерии
ОДИН БАЛЛ	Людьми такое землетрясение не ощущается, за исключением единичных наблюдателей, находящихся в особо чувствительных местах и занимающих определенные положения. Толчки регистрируются только специальными сейсмографами.
ДВА БАЛЛА	Землетрясение очень слабое. Колебание почвы ощущается немногими людьми, находящимися в покое, главным образом в самых верхних этажах зданий, расположенных в непосредственной близости от эпицентра.
ТРИ БАЛЛА	Землетрясение слабое. Колебания ощущаются в помещениях, главным образом в верхних этажах высотных зданий. Во время этого землетрясения раскачиваются подвешенные предметы, особенно люстры, скрипят и приходят в движение раскрытые двери. Стоящие автомобили начинают слегка раскачиваться на рессорах. Некоторые люди способны оценить длительность сотрясения.
ЧЕТЫРЕ БАЛЛА	Умеренное землетрясение. Оно ощущается многими людьми и особенно теми, кто находится в помещении. Лишь немногие люди могут почувствовать такое землетрясение на открытом воздухе, и только те, кто в данное время находится в покое. Некоторые люди ночью от такого землетрясения пробуждаются. В момент землетрясения раскачиваются подвешенные предметы, дребезжат стекла, хлопают двери, звенит посуда, трещат деревянные стены, карнизы и перекрытия. Заметно покачиваются на рессорах стоящие автомашины.
ПЯТЬ БАЛЛОВ	Ощутимое землетрясение. Оно чувствуется всеми людьми, где бы они ни находились. Просыпаются все спящие. Двери раскачиваются на петлях и открываются самопроизвольно, стучат ставни, захлопываются и открываются окна. Жидкость в сосудах раскачивается и иногда переливается через край. Бьется часть посуды, трескаются оконные стекла, местами в штукатурке появляются трещины, опрокидывается мебель. Маятниковые часы останавливаются. Иногда раскачиваются телеграфные столбы, опорные мачты, деревья и все высокие предметы.
ШЕСТЬ БАЛЛОВ	Сильное землетрясение. Ощущается всеми людьми. Многие люди в испуге покидают помещение. В момент колебания почвы и после них походка становится неустойчивой. Бьются окна и стеклянная посуда. Отдельные предметы падают со стола. Падают картины. Приходит в движение и опрокидывается мебель. Появляются трещины на стенах в кирпичной кладке. Заметно сотрясаются деревья и кусты.
СЕМЬ БАЛЛОВ	Очень сильное землетрясение. Люди с трудом удерживаются на ногах. В испуге инстинктивно выбегают из помещений. Дрожат подвешенные предметы. Ломается мебель. Многие здания получают сильные повреждения. Печные трубы обламываются на уровне крыш. Обваливается штукатурка, плохо уложенные кирпичи, камни, черепица, карнизы и неукрепленные специально парапеты. Появляются значительные трещины в грунте. Происходят оползни и обвалы на каменистых и глинистых склонах. Самопроизвольно звонят колокола. В реках и открытых водоемах мутнеет вода. Из бассейнов вода выплескивается. Повреждаются бетонные оросительные каналы.
ВОСЕМЬ БАЛЛОВ	Разрушительное землетрясение. Типовые здания получают значительные повреждения. Иногда частично разрушаются. Ветхие постройки разрушаются. Происходит отрыв панелей от каркасов. Покачиваются и падают печные и фабричные трубы, памятники, башни, колонны, водонапорные башни. Ломаются сваи. Обламываются ветви на деревьях, возникают трещины во влажном грунте и на крутых склонах.
ДЕВЯТЬ БАЛЛОВ	Опустошительное землетрясение. От действия такого землетрясения возникает паника. Дома разрушаются. Серьезно повреждаются плотины и борта водохранилищ. Рвутся подземные трубопроводы. На земной поверхности появляются значительные трещины.
ДЕСЯТЬ БАЛЛОВ	Уничтожающее землетрясение. Большая часть построек разрушается до основания. Обрушиваются некоторые хорошо построенные деревянные здания и мосты. Серьезные повреждения получают дамбы, насыпи и плотины. На земной поверхности появляются многочисленные трещины, некоторые из них имеют ширину около 1 м. Возникают большие провалы и крупные оползни. Вода выплескивается из каналов, русел рек и из озер. Приходят в движение песчаные и глинистые грунты на пляжах и низменных участках. Слегка изгибаются рельсы на железных дорогах. Ломаются крупные ветви и стволы деревьев.
ОДИННАДЦАТЬ БАЛЛОВ	Катастрофическое землетрясение. Сохраняются только немногие, особо прочные каменные здания. Разрушаются плотины, насыпи, мосты. На поверхности земли появляются широкие трещины, уходящие глубоко в недра. Подземные трубопроводы полностью выходят из строя. Сильно вспучиваются рельсы на железных дорогах. На склонах возникают крупные оползни.
ДВЕНАДЦАТЬ БАЛЛОВ	Сильное катастрофическое землетрясение. Полное разрушение зданий и сооружений. До неузнаваемости изменяется ландшафт, смещаются скальные массивы, оползают склоны, возникают крупные провалы. Поверхность земли становится волнообразной. Образуются водопады, возникают новые озера, изменяются русла рек. Растительность и животные погибают под обвалами и осыпями. Обломки камней и предметов взметаются высоко в воздух.

В соответствии с этой шкалой землетрясения подразделяются на слабые - от 1 до 4 баллов, сильные - от 5 до 7 баллов и сильнейшие - более 8 баллов.

Оценка интенсивности землетрясений, хотя и опирается на качественную оценку эффекта землетрясения (воздействие землетрясения на поверхность), но не позволяет проводить математически точное определение параметров землетрясения.

В 1935 г. американским сейсмологом Ч. Рихтером была предложена более объективная шкала, основанная на измерении магнитуды (эта шкала впоследствии стала широко известна как шкала Рихтера). Магнитуда (от лат. «magnitudo» – величина ), согласно определению Ч. Рихтера и Б. Гуттенберга, это величина, представляющая собой десятичный логарифм максимальной амплитуды сейсмической волны (в тысячных долях миллиметра), записанной стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра землетрясения .

Хотя в этом определении не уточняется, какие из существующих волн надо принимать в расчет, стало общепринятым измерять максимальную амплитуду продольных волн (для землетрясений, очаг которых располагается вблизи поверхности, обычно измеряется амплитуда поверхностных волн). В целом, магнитуда характеризует степень смещения частиц грунта при землетрясениях: чем больше амплитуда, тем значительнее смещение частиц.

Шкала Рихтера теоретически не имеет верхнего предела. Чувствительные приборы регистрируют толчки с магнитудой 1,2, в то время как люди начинают ощущать толчки только с магнитудой 3 или 4. Наиболее сильные землетрясения, происшедшие в историческое время, достигали магнитуды 8,9 (печально знаменитое землетрясение в Лиссабоне в 1755 г.).

Между интенсивностью землетрясения в эпицентре (I 0), которая выражается в баллах, и величиной магнитуды (М) существует зависимость, описываемая формулами

I 0 = 1,7М-2,2 и М = 0,6I 0 +1,2 .

Соотношение между балльностью и магнитудой зависит от расстояния между очагом и точкой регистрации на поверхности земли. Чем меньше глубина очага, тем больше интенсивность сотрясения на поверхности при одной и той же магнитуде.

Следовательно, землетрясения с одинаковой магнитудой могут вызывать разные разрушения на поверхности в зависимости от глубины очага.

Регистрация землетрясений проводится на сейсмических станциях с помощью специальных приборов – сейсмографов, записывающих даже малейшие колебания грунта. Запись колебаний называют сейсмограммой. Сейсмограммы должны регистрировать колебания грунта в двух взаимоперпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости и колебания в вертикальной плоскости, для чего в состав сейсмографов включены три записывающих устройства (сейсмометра). На основании определения разницы во времени регистрации разных типов сейсмических волн, и зная скорость их распространения, можно определить положение гипоцентра землетрясения. Точность таких определений достаточно высока, особенно с учётом того, что к сегодняшнему дню действует развитая международная сеть сейсмических станций.

Для характеристики землетрясений важное значение имеют также их энергия и ускорение при сотрясении грунта.

Энергия, выделяемая при землетрясении, может быть рассчитана исходя из значения магнитуды по формуле

log Е = 11,5 M , где Е – энергия, М – магнитуда.

Величина ускорения показывает, с какой скоростью происходит сотрясение грунта. Ускорения, получаемые грунтом, передаются сооружениям, которые начинают раскачиваться и разрушаться. Для измерения ускорения пользуются показаниями специальных приборов - акселерографов, которыми оснащены современные сейсмографы. Ускорения в горизонтальном направлении всегда больше, чем в вертикальном. Так, максимально высокие из зарегистрированных горизонтальных ускорений составляют 1,15g, а максимально высокие вертикальные - до 0,7g. Именно поэтому наиболее опасными считаются горизонтальные толчки.

Размещение сейсмически активных зон

Подавляющее большинство землетрясений приурочены к тектонически активным зонам земной коры, связанным с границами литосферных плит. Так высокосейсмичным районом является обрамление Тихого океана, где океаническая литосферная плита поддвигается под континентальные или более древние океанические плиты (процесс поддвига океанической плиты называют субдукцией). Зоны поддвига плиты и её погружения в мантию трассируется положением очагов землетрясений, фиксируемых до поверхности нижней мантии (граница 670 км, связанная с возрастанием плотности вещества) и иногда глубже. Эти зоны получили название сейсмофокальных зон Беньофа. Ещё одна область активной сейсмичности связана с Альпийско-Гималайским поясом, протягивающимся от Гибралтара до Бирмы. Этот грандиозный складчатый пояс образован в результате столкновения континентальных литосферных плит. В пределах этого пояса очаги землетрясений приурочены главным образом к земной коре (глубинам до 40-50 км) и не образуют выраженных сейсофокальных зон. Их образование связано с процессами скучивания и раскалывания на надвигающиеся друг на друга пластины толщ континентальной литосферы. Очаги землетрясений приурочены и к зонам раздвижения и раскалывания плит. Процесс раздвижения литосферных, сопровождающийся формированием новой океанической коры за счёт мантийных расплавов, активно протекает в зонах срединно-океанических хребтов. Растяжение континентальных литосферных плит (происходящее, например, в Восточной Африке или в районе озера Байкал).

Землетрясения – это подземные удары (толчки) и колебания поверхности Земли, вызванные процессами высвобождения энергии внутри нее. По разрушительным последствиям землетрясения не имеют себе равных среди стихийных бедствий.

Землетрясения бывают:

1. Тектонические землетрясения:

Вся поверхность земного шара делится на несколько огромных частей земной коры, которые называются тектоническими плитами.

Это североамериканская, евроазиатская, африканская, южноамериканская, тихоокеанская и атлантическая плиты. Тектонические плиты находятся в постоянном движении, которое составляет несколько сантиметров в год. Они могут раздвигаться, сдвигаться и скользить одна относительно другой.

Согласно теории, землетрясения являются результатом столкновения этих плит и сопровождаются изменениями поверхности земли в виде складок, трещин, и т.п., которые могут простираться на большие расстояния.

Районы, расположенные вблизи границ тектонических плит, в наибольшей степени подвержены землетрясениям. Это, прежде всего Калифорния, Япония, Греция, Турция. К счастью для человечества, основная часть линий раскола земной коры проходит по морям и океанам. Поэтому 90% землетрясений на Земле проходит незаметно для человека.

Иногда случаются землетрясения во внутренних частя плит – так называемые внутриплитовые землетрясения.

2. Вулканические землетрясения - в местах, где раздвигаются тектонические плиты.

3. Обвальные землетрясения - землетрясения возникающие при развитии крупных оползней, обрушение кровли шахт или подземных пустот с образованием упругих волн.

4. Землетрясения, вызванные инженерной деятельностью человека - (заполнение глубоких, более 10 м водохранилищ, закачка воды в скважины, образовании подземных полостей вследствие добычи полезных ископаемых, горные работы и взрывы большой мощности).

По причине возникновения землетрясения разделяют на вулканические, метеоритные и тектонические, которые объясняет внутренне развитие планеты.

Падение на поверхность Земли крупных небесных тел может спровоцировать метеоритное землетрясение. Человечество не помнит подобных катастроф, но геологические исследования говорят, что такое случалось в истории Земли.

И ранее, и сегодня достаточно часто происходят землетрясения, связанные с извержениями вулканов. Их интенсивность может быть очень большой (до 8 – 10 баллов). Несмотря на то, что эти землетрясения чаще всего бывают очень разрушительными, они не распространяются далеко в разные стороны. Это связано с тем, что их эпицентр, или сейсмический очаг, обычно находится на небольшой глубине.

Самыми распространенными являются тектонические землетрясения. И именно они лидируют по своей мощности и разрушительной силе. Они происходят из-за того, что в недрах Земли на горные породы постоянно воздействуют глубинные тектонические силы, деформируя их. Слои пород начинают сминаться, а когда давление доходит до критической точки, рвутся, создавая разломы. Вдоль разлома проходит скопившаяся в недрах энергия, которая передается упругими волнами через толщу пород, достигая земной поверхности и приводя к разрушениям.

Сейсмические волны - волны энергии, которые путешествуют по земле или другим упругим телам в результате процесса, производящего низкочастотную акустическую энергию.

Есть два главных типа: объёмные волны и поверхностные волны. Кроме описанных ниже есть и другие, менее значимые типы волн, которые вряд ли можно встретить на Земле, но они имеют важное значение в астросейсмологии

Объёмные волны

Они проходят через недра Земли. Путь волн преломляется различной плотностью и жёсткостью подземных пород.

P-волны (первичные волны) - продольные, или компрессионные волны. Обычно их скорость в два раза быстрее S-волн, проходить они могут через любые материалы. В воздухе они принимают форму звуковых волн, и, соответственно, их скорость становится равной скорости звука. Стандартная скорость P-волн - 330 м/с в воздухе, 1 450 м/с в воде и 5 000 м/с в граните.

S-волны (вторичные волны) - поперечные волны. Они показывают, что земля смещается перпендикулярно к направлению распространения. В случае горизонтально поляризованных S-волн земля движется то в одну сторону, то в другую попеременно. Волны этого типа могут действовать только в твёрдых телах.

Поверхностные волны

Поверхностные волны несколько похожи на волны воды, но в отличие от них они путешествуют по земной поверхности. Их обычная скорость значительно ниже скорости волн тела. Из-за своей низкой частоты, времени действия и большой амплитуды они являются самыми разрушительными изо всех типов сейсмических волн. Они бывают двух типов: волны Рэлея и волны Лява.

P- и S-волны в мантии и ядре

Когда происходит землетрясение, сейсмографы вблизи эпицентра записывают S- и P-волны. Но на больших расстояниях обнаружить высокие частоты первой S-волны невозможно. Поскольку поперечные волны не могут проходить через жидкости, на основании этого явления Ричард Диксон Олдхэм выдвинул предположение, что Земля имеет жидкое внешнее ядро. По этому виду исследования в дальнейшем было выдвинуто предположение, что у Луны твёрдое ядро, но недавние геодезические исследования показывают, что оно ещё расплавлено.

Для каждого человека вероятность того, что ему придется испытать на себе землетрясение очень велика. Если он проживает в сейсмически опасном районе это может произойти не один раз на протяжении жизни. Люди, проживающие вблизи сейсмоопасных районов, испытывают на себе отголоски землетрясений. Другие встречаются с их проявлениями во время поездок или отдыха в в сейсмоопасных районах, или вблизи их.

С древнейших времен вокруг землетрясений возникало много суеверий и домыслов. Это и понятно, так как они являются самыми страшными и разрушительными проявлениями сил природы.

Что же такое землетрясения , каковы причины землетрясений и их последствия ?

Причины землетрясений.

Чтобы понять причины возникновения землетрясений надо обратиться к модели строения Земли.

Земля состоит из внешней твердой оболочки — коры или, точнее, литосферы, мантии и ядра. Литосфера не является цельным образованием, а состоит из нескольких литосферных плит как-бы плавающих на полурасплавленном веществе мантии. В силу различных причин плиты двигаются, взаимодействуя друг с другом, скользя краями или заталкиваясь друг под друга (это явление называется субдукцией или поддвигом). В зонах их взаимодействия и возникают землетрясения. Кроме того, по причине деформации самих плит, землетрясения могут возникать не только по краям плит, но и в их центре. Предполагается, например, что землетрясения в Китае имеют такое происхождение. Такие землетрясения называются внутриплитовыми.

Землетрясения могут возникать и при вулканической деятельности . Они не столь сильные, но возникают чаще.

Кроме перечисленных могут быть и техногенные причины землетрясений.

При заполнении водохранилищ, в районе, заметно повышается, или даже возникает, если ранее не наблюдалась, сейсмическая активность. Зависимость эта четко установлена и наблюдается даже при колебании уровня воды в водохранилище. Например, изменение сейсмической активности в районе Нурекского водохранилища в Таджикистане наблюдается даже при изменении уровня воды на 3 метра.

Причиной увеличения сейсмической активности, в данном случае, является увеличение давления воды на земную кору, разжижение грунта при насыщении водой, а также повышение давления воды в порах подстилающих пород.

Закачка в скважины воды в больших объемах может вызвать землетрясения. Здесь также четко прослеживается зависимость сейсмической активности от объема закачанной воды и ее давления. При изменении этих параметров изменяется и сейсмическая активность. Вызвано это, по-видимом, изменением внутрипорового давления воды в породах.

Причиной землетрясения могут быть крупные обвалы и оползни . Такие землетрясения имеют локальный характер и называются обвальными.

Причины землетрясений искусственного характер а — взрывы большой мощности, наземный или подземный ядерный взрыв.

Некоторые опасные последствия землетрясений.

Очень опасны и последствия землетрясений- оползни, разжижение грунтов, оседание грунтов, разрушение плотин и возникновение цунами.

Оползни бывают очень разрушительными, особенно в горах. Например, при возникновении оползня и лавины, причиной которых послужило землетрясении магнитудой 7,9 по у берегов Перу в 1970 году, частично был разрушен городок Ранрахирка, а городок Юнгай был сметен с лица земли.

От этой лавины, других оползней и разрушений глинобитных домов погибло около 67 тыс. человек. По словам очевидцев высота лавины превышала 30 метров, а скорость ее была свыше 200 км/час.

Разжижение грунта происходят при определенных условиях. Грунт, обычно песчаный, должен быть насыщен водой, толчки должны быть достаточно продолжительными — 10-20 секунд и иметь определенную частоту. Почва при этих условиях переходит в полужидкое состояние, начинает течь, теряет свою несущую способность. Происходит разрушение дорог, трубопроводов, линий электропередач. Дома проседают, наклоняются и при этом могут не разрушаться.

Очень наглядным примером разжижения грунта могут служить последствия землетрясения вблизи города Ниигаты в Япониии в 1964 году. Несколько четырехэтажных жилых домов, не получив видимых повреждений, сильно накренились. Движение происходило медленно. На крыше одного из домов находилась женщина, которая развешивала белье. Она подождала пока дом накренился, а затем спокойно спрыгнула с крыши на землю. (фото)

Разжижение грунта. Япония, город Ниигата, 1964 год.

Кинокадры запечатлели людей, которые по пояс застряли в разжиженном грунте и не могли выбраться без посторонней помощи.

Надо заметить, что не следует бояться того, что разжиженный грунт может поглотить человека. Плотность его намного больше плотности человеческого тела и по этой причине человек обязательно останется на поверхности, лишь в той или иной мере погрузившись в разжиженный грунт.

Последствием землетрясения может быть проседание грунта. Это происходит из-за уплотнения частиц при вибрации. Проседанию подвержены легко сжимаемые, или насыпные грунты.

К примеру, при Таншаньском землетрясении в Китае в 1976 году произошли большие проседания грунта, особенно вдоль морского залива. При этом одна из деревень опустилась на 3 метра и, в последствии, стала заливаться морем.

Тяжелейшим последствием землетрясений может явиться разрушение искусственных или естественных плотин. Возникающие при этом наводнения приносят дополнительные человеческие жертвы и разрушения.

Возникающие при землетрясениях под морским дном, причиняют разрушения и жертвы сопоставимые с последствиями землетрясений.

Таковы причины землетрясений и некоторые их последствия.

Землетрясение, видео.

| Происхождение землетрясений. Как оценивают землетрясения

Основы безопасности жизнедеятельности
7 класс

Урок 2
Происхождение землетрясений. Как оценивают землетрясения

ИЗ ИСТОРИИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

За время существования человечества в результате землетрясений погибли миллионы людей, были разрушены сотни городов.

Широко известно землетрясение, разрушившее итальянский город Мессину.

Мессина испокон веков была несчастным городом. В течение двух тысячелетий ее периодически опустошали войны, а в промежутках между ними свирепствовали землетрясения.

28 декабря 1908 г. в шестом часу утра произошло роковое землетрясение. Несколько секунд - и Мессины не стало. После землетрясения на берег тремя волнами, следовавшими одна за другой с интервалами в 15 минут, ринулись гигантские волны цунами.

На окраинах города воспламенились разрушенные газгольдеры; через полчаса после подземного толчка вспыхнул пожар.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

На разверстых плитах, на содрогающейся земле вдоль бульвара высились остовы дворцов с обрушившимися колоннами и растрескавшимися стенами. Со всех сторон слышались стоны, крики, просьбы о помощи. Виднелись тела, застрявшие среди обломков. Все здания, стоявшие на берегу, были смыты цунами.

Утром сообщение о катастрофе было передано по телеграфу во все страны света. Отовсюду понемногу стала поступать помощь. Сам король прибыл в Мессину, чтобы организовать перевозку раненых.

Случилось так, что 28 декабря 1908 г. у восточного берега о. Сицилия находилась русская гардемаринская эскадра. Узнав о страшном землетрясении, отряд взял курс на Мессину. При подходе к городу матросы увидели, что его набережные запрудили толпы обезумевших от горя и страдания людей. Русские моряки спустили шлюпки со спасательными командами, врачами и санитарами. Это было похоже на высадку десанта - десанта во имя спасения жизни людей.

На улицах путь морякам преграждали сплошные завалы, но они, часто рискуя жизнью, взбирались по обломкам стен, устраивали галереи, колодцы, чтобы пробраться к пострадавшим.

Моряки шли шеренгой в десять человек на расстоянии пяти метров друг от друга, осторожно ступая и прислушиваясь, не раздадутся ли где стоны и крики. Через каждые пять-десять шагов по команде старшего все настороженно останавливались. Тот, кто слышал стон или зов о помощи, поднимал руку, остальные устремлялись к нему. Старший оставлял здесь двух-трех человек, давал им указания, и шеренга шла дальше. Одна шеренга сменяла другую, продолжая поиск людей.

В одном месте увидели человека, висевшего вниз головой с защемленными между балками ногами. Матросы построили пирамиду из своих тел и таким образом спасли несчастного.

Вот что говорили итальянцы: «Трудно себе представить нечто более героическое, чем поступок русских моряков. Бесстрашное поведение их офицеров и матросов еще более выделялось при их скромности и сердечной простоте».

Как работали русские моряки, можно судить и по таким эпизодам. На остатках балкона третьего этажа висела вниз головой зацепившаяся за решетку шестилетняя девочка. Обломок стены еле держался и был готов обрушиться. Тогда матросы поставили вертикально лестницу без всяких упоров. Двое поддерживали ее, а двое поднялись наверх. Один из них встал на плечи товарища и достал ребенка.

На развалинах банка спасатели обнаружили и откопали несгораемый сейф, в котором оказалась крупная сумма в золоте и ценных бумагах. Все это немедленно переправили на пришедший в порт итальянский военный корабль.

Шесть дней проработали в качестве спасателей русские моряки в Мессине. Они не щадили себя, многие из них сами были ранены, а несколько человек погибли под рухнувшими стенами.

По официальным данным, наши моряки извлекли из-под развалин 2000 человек, 1800 из них эвакуировали. Крейсер «Адмирал Макаров» и линкор «Слава» перевезли около 1000 пострадавших мессинцев в Неаполь.

С геологической точки зрения Мессинское землетрясение не было значительным, и только число жертв придало ему столь широкую известность.

Почему же все-таки в 1908 г. при Мессинском землетрясении погибли 100 тыс. или даже 160 тыс. человек? Прежде всего это объясняется большой плотностью населения в Калабрии и Сицилии. Мало того, сицилийцы в основном селились вдоль побережья, в ветхих строениях и домах...

Самым же разрушительным землетрясением за всю историю человечества, по летописям, считается землетрясение 1201 г. (по некоторым источникам - 1202 г.) на территории Среднего Востока. От него пострадали Египет, Сирия, Малая Азия, Сицилия, Армения, Азербайджан.

Общая площадь пострадавших территорий составила 2 млн км2. Численность погибших была невероятно велика, более 1 млн человек.

На Руси в XI-XIX вв. отмечено около 40 землетрясений, при четырех из них были разрушены церкви и повреждены дома (в 1124 г. на Новгородчине, в 1474 г. в Москве, в 1595 г. в Нижнем Новгороде, в 1807 г. в Поволжье, от Нижнего Новгорода до Уфы). В летописях осталось упоминание о сильном землетрясении, которое произошло в 1230 г. в Суздале. Землетрясения были и в Киеве, Переяславле, Владимире, Новгороде. В Киево-Печерской лавре церковь святой Богородицы распалась на четыре части. Одновременно рухнула трапезная. В Переяславле церковь святого Михаила распалась на две части.

Землетрясение в городе Нефтегорске (о. Сахалин) в 1995 г. практически полностью разрушило этот небольшой город. Осталось только несколько домов, детские садики и больница. В результате этой катастрофы погибло более 2000 человек, а город перестал существовать.

Происхождение землетрясений

Землетрясение - это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Самая верхняя оболочка Земли, называемая земной корой, имеет под континентами толщину порядка 30 - 70 км и сложена из затвердевших пород. Однако земная кора не монолитная оболочка. Основные плиты, на которые разделена земная кора вместе с расположенными на ней континентами и океанами, - Африканская, Индийская, Американская, Антарктическая, Евразийская и Тихоокеанская .

Вспомните из курса географии б и 7 классов, что вы знаете о движении литосферных плит.

Плиты движутся и по горизонтали, и по вертикали, приводя к образованию рельефа Земли - гор, вулканов, впадин. Их перемещения сопровождаются накоплением в земных недрах колоссальной энергии, которая, высвобождаясь в виде сейсмических волн, приводит к колебаниям земной коры. Сейсмические волны ощущаются часто как сильные движения поверхности Земли. Мы воспринимаем их как землетрясение.

Вот как очевидец описывает землетрясение: «Земля вздрогнула, ее первая судорога длилась почти 10 секунд: треск и скрип оконных рам, звон стекол, грохот падающих лестниц разбудили спящих... Как бумажный, разрывался потолок... в темноте все, казалось, падало...

Земля глухо гудела. Вздрогнув и пошатываясь, здания наклонялись, по их белым стенам, как молнии, змеились трещины, и стены рассыпались, заваливая улицы и людей среди них тяжелыми грудами острых кусков камня...»

Сильнейшие землетрясения сотрясают планету приблизительно один раз в 10 лет и часто оказываются катастрофическими. Такие землетрясения могут поражать местность в радиусе сотен километров, а ощущают их в радиусе 500-700 км и более, на площади до нескольких миллионов квадратных километров.

Самой страшной и разрушительной трагедией нашего столетия, унесшей жизни более полумиллиона человек, стало землетрясение в Китае в 1976 г. Оно произошло ночью 28 июля прямо под Тяныиуем, городом с полутора- миллионным населением. Масштаб разрушений и количество погибших были невероятно велики. Жилые дома, заводы превратились в руины; город практически перестал существовать. В земле образовались огромные трещины. Одна из трещин поглотила больницу и переполненный пассажирами поезд. Обрушились мосты, пострадали железнодорожные линии, были разорваны трубопроводы, разрушены плотины. По сообщениям гонконгской газеты, погибло более 655 тыс. человек.

Землетрясения происходят не во всех частях мира . Они бывают только в определенных районах, которые называют сейсмическими поясами.

В настоящее время известно всего два главных пояса: Тихоокеанский и Средиземноморский (Трансазиатский) .

Тихоокеанский пояс охватывает кольцом берега Тихого океана. Здесь происходит до 80% всех землетрясений. При этом разрушительные землетрясения повторяются в среднем через 150 лет.

Средиземноморский (Трансазиатский) пояс простирается через юг Евразии от Пиренейского полуострова на западе до Малайского архипелага на востоке. В зоне этого пояса происходит до 15% всех землетрясений. Разрушительные землетрясения происходят через 200- 300 лет.

Выделяются также пояса: Арктический, западной части Индийского океана и Восточно-Африканский . В этих зонах происходит до 5% всех землетрясений.

Реже всего разрушительные землетрясения происходят на платформенных равнинах (через 500-700 лет), отчего о них порой просто забывают.

Районы, где особенно часто происходят землетрясения, называют сейсмически активными.

К сейсмически опасным (активным) районам России относят Кавказ (Кабардино-Балкарская, Северо-Осетинская и Чеченская республики), Алтай (Алтайский край, Новосибирская и Кемеровская области), горы Восточной Сибири и Дальнего Востока (Красноярский край, республики Бурятия, Тува, Саха (Якутия), Иркутская, Читинская, Амурская и Магаданская области), Командорские и Курильские острова, о. Сахалин.

Место, где происходит сдвиг горных пород, называют очагом землетрясения. Очаг землетрясения обычно находится на глубине более 10 км. Над ним на земной поверхности расположено место наибольшего проявления землетрясения. Его называют эпицентром.

Причиной землетрясения обычно бывает сдвиг в скальных породах земной коры, разлом, вдоль которого один скальный массив с огромной силой трется о другой. При этом гигантская энергия вызывает колебания в скальных породах, которые могут распространяться на десятки и сотни километров во все стороны. С расстоянием их сила убывает.

Волновые колебания при землетрясении бывают в основном трех типов и передаются по скальным породам земной коры с различной скоростью. Первичные волны колеблются продольно, вторичные - поперечно, длинные волны передаются по поверхности Земли. Они перемещаются медленнее, и их часто ощущают как сильное движение поверхности Земли. Эти волны имеют большой размах и бывают причиной всех видимых разрушений.

Из мирового опыта известно, что иногда причиной землетрясения может стать дополнительная нагрузка на породы после сооружения крупных водохранилищ в зонах тектонических разломов. В таких случаях под весом огромных масс воды одна из плит начинает с большим усилием воздействовать на другую.

Именно такое землетрясение произошло в районе города Койнанагар (Индия). Его причиной стало сооружение водохранилища объемом 2,78 км3 с плотиной высотой 103 м. В ночь с 10 на 11 декабря 1967 г. сейсмический толчок силой 8 баллов в эпицентре разрушил 80% домов в Койнанаrape. Погибли 200 человек, более 1,5 тыс. человек остались без крова.

Эпицентр и очаг землетрясения с расходящимися от него волнами

Иногда бывают земные волны в буквальном смысле слова. Они движутся по земле, как по озеру. В Калифорнии при землетрясении 1906 г. в некоторых местах отмечали такие волны высотой до 1 м. Земные волны особенно опасны, так как, встряхивая здания, рушат самые прочные стены. Порой здания вибрируют так сильно, что распадаются на части.

Землетрясения подразделяют на тектонические, вулканические, обвальные, наведенные, связанные с ударами космических тел о Землю и моретрясения (табл. 1).

Большинство землетрясений мы не замечаем: их улавливают только специальные приборы - сейсмографы.

Сейсмограф - это чувствительный прибор, который улавливает и регистрирует подземные толчки, отмечает их силу, направление и продолжительность.

Сейсмографы используют в разных местах по всему миру, чтобы ежедневно фиксировать колебания земной коры, потому что она никогда не бывает в спокойном состоянии. Показания двух или нескольких сейсмографов помогают сейсмологам обнаружить место, где произошло землетрясение. 

Таблица 1

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ

Виды землетрясений	Причины и природа происхождения
Тектонические	Причиной служат тектонические процессы, постоянно происходящие на нашей планете. Сейсмические волны возникают в результате разрушения или сдвига горных пород в недрах земной коры или верхней мантии
Вулканические	Сейсмические волны возникают при извержении вулканов. Кроме сдвигов горных пород могут проявляться в виде воздушных ударных волн, образования крупных и мелких раскаленных обломков горных пород, вулканического пепла, потоков раскаленной лавы и удушливых вулканических газов
Обвальные	Причиной служат обрушения карстовых пустот или заброшенных горных выработок (рудников). При этом сейсмические волны имеют небольшую силу и распространяются на незначительные расстояния
Наведенные	Причиной служат последствия непродуманной инженерной деятельности человека. Обычно это деятельность, связанная с заполнением водохранилищ, строительством крупных гидротехнических сооружений, эксплуатацией нефтяных или газовых месторождений, закачкой жидкости в скважины и подземные пустоты, а также с проведением взрывов большой мощности
При ударе космических тел о Землю	Причиной служат удары и взрывы метеоритов, астероидов и комет. Взрыв космических тел кроме сейсмических волн формирует также воздушные ударные волны, распространяющиеся на большие расстояния
Моретрясения	Причиной служат подводные или прибрежные тектонические и вулканические землетрясения, сопровождающиеся сдвигом вверх и вниз протяженных участков морского дна. При моретрясениях возникают и распространяются на большие расстояния сейсмические и огромные гравитационные волны (цунами), производящие опустошительные разрушения на суше

Как оценивают землетрясения

Величину и мощность землетрясения характеризует магнитуда землетрясения . Под ней понимается условная величина, характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясениями. Магнитуда измеряется по шкале Рихтера (от 1 до 9 баллов).

Однако людей больше интересует не сила подземных толчков, а уровень разрушений и соответственно объем необходимой помощи.

Интенсивность землетрясения, т. е. его воздействие на окружающую среду, измеряют по шкале Меркалли (названа в честь итальянского ученого Джузеппе Меркалли) и определяют по разрушениям и ощущениям людей, подвергшихся землетрясению.

Примерное соотношение между магнитудой землетрясения по шкале Рихтера и интенсивностью землетрясения по шкале Меркалли приведено в табл. 2.

Шкала Меркалли имеет градации от I до XII баллов.

При III баллах землетрясение ощущают многие люди, находящиеся внутри зданий. Похоже на вибрацию от проходящего поблизости небольшого грузовика. Висящие предметы колеблются.

При V баллах землетрясение ощущают большинство людей, находящихся и внутри, и снаружи зданий, спящие просыпаются. Жидкость в сосудах частично расплескивается. Двери распахиваются. Небольшие предметы смещаются или опрокидываются. Иногда качаются деревья и столбы.

При VII баллах люди испытывают страх, им трудно устоять на месте. При движении в автомобиле заметны толчки на ходу. Висящие предметы раскачиваются. Ломается мебель. Большие колокола звонят. Происходят оползания грунта на песчаных и галечных берегах. Бывают повреждения бетонных оросительных каналов.

При IX баллах начинается всеобщая паника. Возникают повреждения зданий прочной постройки, большие разрушения внутри зданий, повреждения фундаментов. Заметны трещины в грунте. Лопаются подземные трубопроводы, происходят серьезные повреждения водохранилищ.

При XI баллах обрушивается большинство кирпичных, каменных и деревянных зданий. Разрушаются некоторые мосты. В грунте образуются большие трещины. Сильно искривляются рельсы.

При XII баллах происходит всеобщее разрушение. Смещаются большие массы горных пород. На земной поверхности видны земляные волны. Предметы подбрасываются в воздух.

Опираться в определении силы толчков только на рассказы отдельных людей об их ощущениях ненадежно. Очевидцы, особенно неопытные, обычно преувеличивают силу землетрясения. Поэтому сейсмологи опрашивают многих и стараются составить объективную картину землетрясения.

И все же оценок порой недостаточно. Главный недостаток такой шкалы интенсивности в том, что инженеры и строители не могут ее использовать. Им нужны физические данные о колебаниях - об ускорении, периоде колебаний, амплитуде, спектре. Поэтому разрабатывают шкалы, в которых удается соединить оценки в баллах с физическими величинами, определяемыми при помощи приборов.

Ежегодно люди на Земле ощущают 300-350 тыс. землетрясений. На территориях, где весьма вероятны землетрясения интенсивностью 7 и более баллов, проживает половина населения Земли, расположено около 40% городов.

Таблица 2

ПРИМЕРНОЕ СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ МАГНИТУДОЙ ПО РИХТЕРУ И МАКСИМАЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ПО МЕРКАЛЛИ

Магнитуда по Рихтеру, баллы	Максимальная интенсивность по Меркалли, баллы	Типичные проявления землетрясения
1 - 2	I - II	Как правило, население не ощущает такое землетрясение
3	III	Землетрясение ощущают некоторые люди, находящиеся внутри зданий; повреждения построек отсутствуют
4	IV - V	Землетрясение ощущают многие люди; повреждения построек отсутствуют
5	VI - VII	Небольшие повреждения зданий: трещины в стенах и печных трубах
6	VII - VIII	Умеренные повреждения зданий: сквозные трещины в слабых стенах, падение неукрепленных печных труб
7	IX - X	Большие повреждения: обрушения зданий некачественной постройки, трещины в прочных зданиях
8 - 9	XI - XII	Всеобщее и почти полное разрушение

По среднемноголетнему числу создаваемых ими стихийных бедствий (около 15%) землетрясения стоят на третьем месте после ураганов и наводнений, по числу жертв - на втором или третьем месте в разные десятилетия. По прямому экономическому ущербу они среди первых причин.