Землетрясения - очаг, эпицентр, волны. Виды землетрясений

     Микроземлетрясения

     Эти землетрясения регистрируются только в пределах локальных территорий высокочувствительными приборами. Их энергии недостаточно, что бы возбудить интенсивные сейсмические волны способные распространятся на большие расстояния. Можно сказать, происходят почти непрерывно, вызывая интерес только у ученых. Но интерес весьма большой.

     Считается, что микроземлетрясения не только свидетельствуют  о сейсмической опасности территорий, но служат и важным предвестником  момента возникновения более  сильного землетрясения. Их изучение, особенно в местах, где нет достаточных сведений о сейсмической активности в прошлом, дает возможность не дожидаясь десятки лет сильного землетрясения рассчитать потенциальную опасность территорий. На исследовании микроземлетрясений построены многие методы оценки сейсмических свойств грунтов при застройке территорий. 

     Эти результаты показывают, что при наличии современной системы регистрации микроземлетрясений можно обнаружить скрытую сейсмическую угрозу - "живой" тектонический разлом, с которым может быть связано будущее сильное землетрясение.

     Сейсмический  шум и микросейсмы

     Еще более слабые толчки и трески - сейсмический шум и микросейсмы практически  непрерывен. Он порождается целым  комплексом явлений - от более сильных  землетрясений до атмосферных явлений  на поверхности земли и уже относиться к микросейсмическим явлениям. На сейсмограммах чутких датчиков постоянно присутствуют слабые колебания - создавая впечатление, что Земля действительно дышит.

     Почти сто лет назад известным сейсмологом  Вихертом было предположено, что микросейсмические колебания, регистрируемые на сейсмических станциях, вызываются ударами морских волн о берега. Затем представления о природе генерации микросейсмических колебаний значительно расширилось - они возбуждаются стоячими морскими волнами в морях и океанах, при прохождении циклонов. Детальное изучение микросейсмических колебаний в 1913 году провел академик Голицын на сейсмических станциях России - Пулково, Иркутске, Ташкенте, Тифлисе и Баку на Апшеронском полуострове. Тогда им было высказано предположение, что помимо причин связанных с метеорологической обстановкой, микросейсмы могут быть связаны и с особенностями строения земной поверхности.

     Сейсмические  шумы порождаются городами, транспортом - всем тем, что так или иначе  связано с деятельностью человека. Если посмотреть на записи подобных колебаний, то в них отчетливо заметны "антропогенные циклы" - начало и конец рабочего дня, воскресные дни и даже - перерывы на обеденное время. Шумы большого города связаны с одновременным действием большого количества источников и именно поэтому современные сейсмические станции для регистрации землетрясений стараются выносить за пределы городских территорий, размещая в удаленных, горных местностях.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 2. Оценка силы землетрясения. Магнитуда и балльность землетрясения.

2.1. Магнитуда.

          Когда происходит землетрясение,  его энергия выделяется в различных  формах: механической, тепловой, в виде  энергии электрического и магнитного  полей и т.д.  Эта энергия  огромна, и определить ее в  полной мере оказывается довольно сложной задачей. Большая часть механической энергии расходуется на разрушение горной породы в очаговой области землетрясения, на вертикальное и горизонтальное смещение примыкающих блоков земной коры. И лишь небольшая часть этой энергии излучается во всех направлениях в окружающее пространство в виде сейсмических волн, которые распространяются по Земному шару. Когда волны достигают поверхности Земли, они порождают те колебания почвы, которые мы воспринимаем как землетрясение.

          Для характеристики силы землетрясений  используются такие понятия, как  магнитуда, энергетический класс и интенсивность.

            Магнитуда (М) землетрясения является условной  мерой энергии, выделившейся из очага землетрясения в виде сейсмических волн. Амплитуда сейсмической волны означает смещение почвы, и чем сильнее размах волны, тем больше магнитуда землетрясения.

           Понятие магнитуды  ввел в 1935 году  американский  сейсмолог  Чарльз  Рихтер, профессор Калифорнийского технологического института в Пасадене.  Определим магнитуду Рихтера его собственными словами: «Магнитуда любого толчка определяется как логарифм выраженной в микронах максимальной амплитуды записи этого толчка, сделанной стандартным короткопериодным крутильным сейсмометром на расстоянии 100 км от эпицентра». На практике измерения производятся на различных расстояниях от эпицентра различными приборами. Поэтому для приведения к необходимым условиям используются поправки.

            В мире существуют  различные шкалы магнитуд, различающиеся способом их определения. Это локальная магнитуда (ML), магнитуда по поверхностным волнам( MS),  по объемным волнам (mb), по сейсмическому моменту (MW). Максимальное значение магнитуды по введенной Рихтером шкале - около 9 единиц.  Минимальные землетрясения, еще ощутимые  без приборов, характеризуются магнитудой  в пределах 2-3. Землетрясения меньших магнитуд регистрируются только  чувствительными сейсмическими приборами.

           Колебания почвы при землетрясениях  с магнитудами,  различающимися  на единицу, отличаются по амплитудам сейсмических волн в 10 раз. Таким образом, замечаемые без приборов землетрясения от едва ощутимых до катастрофических, разрушительных, различаются по амплитудам волн, по крайней мере, в миллионы раз. С величинами сейсмической энергии, освобождаемой при землетрясениях, сопоставима энергия атомных и водородных взрывов.

             У нас в стране, как и в  других странах бывшего Советского  Союза, употребляется еще одна  характеристика величины землетрясения,  эквивалентная магнитуде и называемая  энергетическим классом (К).

            Энергетические классы  землетрясений  варьируют в диапазоне значений  от 0 до 18-20.  В среднем по миру  для пересчета магнитуд в значения  энергетических классов К принята  формула:

     К=4+1,8М .

          В свою очередь, энергетический  класс связан с сейсмической энергией простым соотношением:

     Е = 10К Джоулей.

           Следовательно, магнитуду можно  связать с сейсмической энергией  следующим образом:

     lg E = 4+1,8М.

2.2. Балльность (интенсивность) землетрясения

     Балльность (интенсивность) – принципиально иная характеристика силы  землетрясения, устанавливаемая только при ощутимых  подземных толчках в каждом конкретном пункте на поверхности  Земли по описательной и, как правило, неинструментальной шкале. Интенсивность характеризует проявление землетрясения на поверхности Земли, она  зависит от магнитуды землетрясения, глубины очага и грунтовых условий и измеряется в баллах. В сейсмологии синонимом интенсивности является балльность.

             Интенсивность тем больше, чем  ближе очаг расположен к поверхности, так, например, если очаг землетрясения с магнитудой, равной  8, находится на глубине 10 км, то на поверхности интенсивность составит XI-XII баллов; при той же магнитуде, но на глубине 40-50 км воздействие на поверхности уменьшается до IX-X баллов.

            Сейсмические шкалы. Сейсмические движения сложны, но поддаются классификации. Существует большое число сейсмических шкал, которые можно свести к трем основным группам. В России применяется наиболее широко используемая в мире XII-балльная шкала МSK-64 (Медведева-Шпонхойера-Карника), в странах Латинской Америки принята X-балльная шкала Росси-Фореля, в Японии - VII-балльная шкала. Оценка интенсивности, в основу которой положены бытовые проявления землетрясения, легко различаемые даже неопытным наблюдателем, в сейсмических шкалах разных стран различна. Например, в Австралии одну из степеней сотрясения сравнивают с тем "как лошадь трется о столб веранды", в Европе такой же сейсмический эффект описывается как "начинают звонить колокола", в Японии фигурирует "опрокинутый каменный фонарик". В наиболее простом и удобном виде ощущения и наблюдения представлены в схематизированной краткой описательной шкале (вариант MSK), которой может пользоваться каждый.

     Проявления  одного и того же землетрясения в  различных пунктах различны - от наиболее  интенсивных в эпицентральной области до   минимальных в  удалении. Таким образом, магнитуда - это определенная величина, характеризующая  энергию в очаге землетрясения, а    интенсивность - это мера силы сейсмических сотрясений в пункте наблюдения, зависящая не только от интенсивности сейсмических волн, излученных из очага, но и от расстояния до эпицентра, глубины очага, местоположения пункта и грунтовых особенностей в этом пункте. Это ясно видно на приведенном ниже рисунке.

        Магнитуда дается в условных единицах, отражающих энергию очага (или интенсивность в очаге) землетрясения.  Интенсивность (или балльность) определяет степень сотрясений и нарушений на поверхности.

        Журналисты совершают ошибку, давая сообщение: «Сила землетрясения 7 баллов по шкале Рихтера», т.к. при магнитуде 7 по шкале Рихтера интенсивность землетрясения на поверхности, если очаг неглубокий, может составить X баллов, как это было, например, в Спитаке (Армения) в 1988 году. Если же очаг расположен на достаточной глубине, то при такой же магнитуде 7 интенсивность на поверхности может составить лишь VIII баллов, как это было при Зайсанском землетрясении (Казахстан) в 1990 году. 

        Ученые считают, что землетрясения  более сильные, чем с магнитудой  9 произойти на Земле не могут.  Известно, что каждое землетрясение  представляет собой толчок или  серию толчков, которые возникают  в результате смещения горных масс по разлому. Расчеты показали, что размер очага землетрясения (то есть объем, в котором произошло смещение горных пород) при слабых, едва ощутимых человеком толчках измеряется несколькими метрами. При землетрясениях средней силы, когда возникают в зданиях трещины, размеры очага достигают уже километров. Очаги же при самых сильных, катастрофических землетрясениях имеют протяженность 500-1000 км и даже более и уходят на глубину до 50 км. У максимального из зарегистрированных на Земле землетрясений  размер очага  близок к максимальной длине разломов,  известных ученым. Невозможно и дальнейшее увеличение глубины очага, так как земное вещество на глубинах более 100 км в мантии переходит в полурасплавленное состояние. Следовательно, такое землетрясение, как произошедшее в Юго-Восточной Азии (Суматринское) в декабре 2004 года и имевшее магнитуду 9, можно считать близким к максимальному  по его силе. Длина разрыва в очаге этого землетрясения была оценена  в 1200—1300 км, а его ширина — более 100 км.