Рязанский государственный университет имени С. А. Есенина
Реферат на тему: «Землетрясения»
Студентки 1 курса
Группы ГМУ 12
Хамматовой Алины
Содержание
1 Введение
2 Сейсмические волны и их измерение
2.1 Типы сейсмических волн
2.2 Измерение силы и воздействий землетрясений
2.2.1 Шкала магнитуд
2.2.2 Шкалы интенсивности
2.2.2.1 Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)
2.3 Происходящее при сильных землетрясениях
3 Причины землетрясений
4 Измерительные приборы
4.1 Cейсмограф
4.2 Cтанция прогнозирования землетрясений ATROPATENA
4.3 Тектометр
5 Другие виды землетрясений
5.1 Вулканические землетрясения
5.2 Техногенные землетрясения
5.3 Обвальные землетрясения
5.4 Землетрясения искусственного характера
6 Наиболее разрушительные землетрясения
7 Литература
Введение
Причиной землетрясения является быстрое смещение участка земной коры как целого в момент пластической (хрупкой) деформации упруго напряжённых пород в очаге землетрясения. Большинство очагов землетрясений возникает близ поверхности Земли
.
Землетрясе́ния
— подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами) или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушением подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызывать также подъём лавы при вулканических извержениях.
Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них так незначительны, что они остаются незамеченными. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. К счастью, большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями (если землетрясение под океаном обходится без цунами).
Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Разрушения зданий и сооружений вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими при сейсмических смещениях на морском дне.
Международная сеть наблюдений за землетрясениями регистрирует даже самые удалённые и маломощные из них.
Сейсмические волны и их измерение
Скольжению пород вдоль разлома вначале препятствует трение. Вследствие этого, энергия, вызывающая движение, накапливается в форме упругих напряжений пород. Когда напряжение достигает критической точки, превышающей силу трения, происходит резкий разрыв пород с их взаимным смещением; накопленная энергия, освобождаясь, вызывает волновые колебания поверхности земли — землетрясения. Землетрясения могут возникать также при смятии пород в складки, когда величина упругого напряжения превосходит предел прочности пород, и они раскалываются, образуя разлом.
Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород называется фокусом
, очагом
или гипоцентром
, а точка на земной поверхности над очагом — эпицентром
землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.
Скорости сейсмических волн могут достигать 8 км/с.
Типы сейсмических волн
Сейсмические волны делятся на волны сжатия
и волны сдвига
.
Волны сжатия, или продольные сейсмические волны, вызывают колебания частиц пород, сквозь которые они проходят, вдоль направления распространения волны, обуславливая чередование участков сжатия и разрежения в породах. Скорость распространения волн сжатия в 1,7 раза больше скорости волн сдвига, поэтому их первыми регистрируют сейсмические станции. Волны сжатия также называют первичными
(P-волны). Скорость P-волны равна скорости звука в соответствующей горной породе. При частотах P-волн, больших 15 Гц, эти волны могут быть восприняты на слух как подземный гул и грохот.
Волны сдвига, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Волны сдвига также называют вторичными
(S-волны).
Существует ещё третий тип упругих волн — длинные
или поверхностные
волны (L-волны). Именно они вызывают самые сильные разрушения.
Измерение силы и воздействий землетрясений
Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд и шкала интенсивности.
Шкала магнитуд
Шкала магнитуд различает землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной энергетической характеристикой землетрясения. Существует несколько магнитуд и соответственно магнитудных шкал: локальная магнитуда (ML); магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms); магнитуда, определяемая по объемным волнам (mb); моментная магнитуда (Mw).
Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений является локальная шкала магнитуд Рихтера. По этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождённой сейсмической энергии. Землетрясение с магнитудой 2 едва ощутимо, тогда как магнитуда 7 отвечает нижней границе разрушительных землетрясений, охватывающих большие территории. Интенсивность землетрясений (не может быть оценена магнитудой) оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах.
Шкалы интенсивности
Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясений на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения. В мире используется несколько шкал интенсивности: в США — Модифицированная шкала Меркалли (MM), в Европе — Европейская макросейсмическая шкала (EMS), в Японии — шкала Шиндо (Shindo).
Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)
12-бальная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и СССР. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS). MSK-64 лежит в основе СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и странах СНГ. В Казахстане в настоящее время используется СНиП РК 2.03-30-2006 «Строительство в сейсмических районах».
| Балл
|
Сила землетрясения
|
Краткая характеристика
|
| 1 |
Не ощущается |
Отмечается только сейсмическими приборами. |
| 2 |
Очень слабые толчки |
Отмечается сейсмическими приборами. Ощущается только отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя в верхних этажах зданий, и очень чуткими домашними животными. |
| 3 |
Слабое |
Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика. |
| 4 |
Умеренное |
Распознаётся по лёгкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных стёкол, скрипу дверей и стен. Внутри здания сотрясение ощущает большинство людей. |
| 5 |
Довольно сильное |
Под открытым небом ощущается многими, внутри домов — всеми. Общее сотрясение здания, колебание мебели. Маятники часов останавливаются. Трещины в оконных стёклах и штукатурке. Пробуждение спящих. Ощущается людьми и вне зданий, качаются тонкие ветки деревьев. Хлопают двери. |
| 6 |
Сильное |
Ощущается всеми. Многие в испуге выбегают на улицу. Картины падают со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются. |
| 7 |
Очень сильное |
Повреждения (трещины) в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные и плетневые постройки остаются невредимыми. |
| 8 |
Разрушительное |
Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повреждаются. |
| 9 |
Опустошительное |
Сильное повреждение и разрушение каменных домов. Старые деревянные дома кривятся. |
| 10 |
Уничтожающее |
Трещины в почве иногда до метра шириной. Оползни и обвалы со склонов. Разрушение каменных построек. Искривление железнодорожных рельсов. |
| 11 |
Катастрофа |
Широкие трещины в поверхностных слоях земли. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома почти полностью разрушаются. Сильное искривление и выпучивание железнодорожных рельсов. |
| 12 |
Сильная катастрофа |
Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озёрах, отклонение течения рек. Ни одн
о сооружение не выдерживает.
|
Причины землетрясений
Земные недра находятся в постоянном движении. В земной коре распространяются волны низкой частоты (период от секунд и выше). Можно называть колебания минутными, часовыми, суточными, годовыми. Волны, распространяющиеся по земной коре, огромны. Длина волны свыше 1000 км. Амплитуды колебаний составляют сотни метров. В этих волнах сосредоточена огромная энергия. Из-за неоднородностей в земной коре возникают колебания близкие по частоте, которые начинают интерферировать между собой, что приводит к образованию резонансных колебаний в одних точках земной коры и подавлению колебаний в других — «биения». Происходит перераспределение энергии колебаний по поверхности Земли.
Землетрясения происходят в тех точках, где поверхность земли не может пластично реагировать на многократное увеличение амплитуды колебаний.
Теория «накопления напряжений» не может объяснить механизм сохранения и удержания энергии перед землетрясением.
Очевидный способ прогнозирования, наблюдение за длиннопериодными колебаниями в разных частях планеты (в том числе с помощью гравиметров) и реагирование на многократное увеличение амплитуды колебаний в проблемных местах.
Наличие радиальных (а также тангенциальных) смещений земной коры, не катастрофических, «пластичных» (без разрушения земной коры) может стать причиной отказа навигационной системы на воздушном транспорте или внезапного выезда на встречную полосу автомобиля движущегося с большой скоростью
Измерительные приборы
Сейсмограф
Cейсмограф
Основная статья
: сейсмограф
Для обнаружения и регистрации всех типов сейсмических волн используются специальные приборы — сейсмографы
. В большинстве случаев сейсмограф имеет груз с пружинным прикреплением, который при землетрясении остаётся неподвижным, тогда как остальная часть прибора (корпус, опора) приходит в движение и смещается относительно груза. Одни сейсмографы чувствительны к горизонтальным движениям, другие — к вертикальным. Волны регистрируются вибрирующим пером на движущейся бумажной ленте. Существуют и электронные сейсмографы (без бумажной ленты).
Cтанция прогнозирования землетрясений ATROPATENA]
Станция Atropatena Кристалл (Kh10) — Технологический бренд (Азербайджан)
Cтанция прогнозирования ATROPATENA, автоматически и автономно регистрирующая трехмерные изменения гравитационного поля и передающая эту информацию в Центральную Базу Данных, размещенную в США (La Habra). С 2007 года, после начала работы первой станции ATROPATENA-AZ, краткосрочные прогнозы землетрясений регулярно поступали в Президиум МАН (Международная Академия Наук (Здоровье и Экология)), Австрия, Инсбрук), в Пакистанскую Академию Наук (Исламабад, Пакистан) и Университет Гаджа Мада (Джокьякарта, Индонезия). В 2009 году Глобальная сеть по прогнозированию землетрясений (GNFE) начала полноценно функционировать в режиме краткосрочного прогнозирования землетрясений и оперативной передачи этой информации странам-участникам Глобальной Сети. Этот факт был широко освещён в российской и международной печати. Одним из принципиальных отличий новой технологии прогнозирования землетрясений является то, что во время прогноза указывается не только место, сила и время, но и число прогнозируемых сильных землетрясений. На основе анализа и интерпретации записей «гравитограмм» по специальной методике НИИ прогнозирования и изучения землетрясений выдает краткосрочный прогноз сильных землетрясений (за 3-7 дней до толчка), который помещается на сайте Центральной Базы Данных (GNFE)
Тектометр
Тектометр — прибор, разработанный в России и запатентованный в Государственном патентном бюро Японии (регистрационный номер N 07РО369). Согласно патенту прибор позволяет регистрировать землетрясение за 40 часов до момента его начала. Прибор компактен (помещается в дипломат) и лёгок (около 1 кг).
Другие виды землетрясений
Вулканические землетрясения
Вулканические землетрясения — разновидность землетрясений, при которых землетрясение возникает в результате высокого напряжения в недрах вулкана. Причина таких землетрясений — лава, вулканический газ. Землетрясения этого типа слабы, но продолжаются долго, многократно — недели и месяцы. Тем не менее, опасности для людей этого вида землетрясение не представляет.
Техногенные землетрясения
В последнее время появились сведения, что землетрясения могут вызываться деятельностью человека. Так, например, в районах затопления при строительстве крупных водохранилищ, усиливается тектоническая активность — увеличивается частота землетрясений и их магнитуда. Это связано с тем, что масса воды, накопленная в водохранилищах, своим весом увеличивает давление в горных породах, а просачивающаяся вода понижает предел прочности горных пород. Аналогичные явления происходят при выемке больших количеств породы из шахт, карьеров, при строительстве крупных городов из привозных материалов.
Обвальные землетрясения
Землетрясения также могут быть вызваны обвалами и большими оползнями. Такие землетрясения называются обвальными, они имеют локальный характер и небольшую силу.
Землетрясения искусственного характера
Основная статья
: Геофизическое оружие
Землетрясение может быть вызвано и искусственно: например, взрывом большого количества взрывчатых веществ или же при подземном ядерном взрыве (тектоническое оружие). Такие землетрясения зависят от количества взорванного вещества. К примеру, при испытании КНДР ядерной бомбы в 2006 году произошло землетрясение умеренной силы, которое было зафиксировано во многих странах.
Наиболее разрушительные землетрясения
Землетрясение в Лиссабоне в 1755 году
23 января 1556 — Ганьсу и Шэньси, Китай — 830 000 человек погибло, больше чем после любого другого землетрясения в истории человечества
1692 — Землетрясение на Ямайке — превращён в руины г. Порт-Ройял
1693 — сицилийское землетрясение, погибло 60-100 тыс. жителей, дало начало стилю Сицилийского барокко
1737 — Калькутта, Индия — 300 000 человек погибло
1755 — Лиссабон — от 60 000 до 100 000 человек погибло, город полностью разрушен
1783 — Калабрия, Италия — от 30 000 до 60 000 человек погибло
1811 — Нью-Мадрид, Миссури, США — город превращён в руины, наводнение на территории в 500 км²
1887 — Верный (ныне Алма-Ата), Старший жуз, Российская империя — материальные убытки составили порядка 2,5 млн рублей; были разрушены 1799 каменных и 839 деревянных зданий
1896 — Санрику, Япония — очаг землетрясения был под морем. Гигантская волна смыла в море 27 000 человек и 10 600 строений
1897 — Ассамское землетрясение, Индия — на площади в 23 000 км² рельеф изменён до неузнаваемости, вероятно крупнейшее за всю историю человечества землетрясение
18 апреля 1906 — Сан-Франциско, США 1 500 человек погибло, уничтожено 10 км² города
28 декабря 1908 — Сицилия, Италия 83 000 человек погибло, превращён в руины г. Мессина (Мессинское землетрясение)
4 января 1911 (22 декабря 1910 по старому стилю) — Верный, южный склон хребта Заилийский Алатау (до 1921 — название Алма-Аты), Казахстан, Российская империя — сила составляла 9 баллов (магнитуда по шкале Рихтера 8), почти весь город был разрушен, устояли только единичные постройки, обвалы и запруды на горных реках
16 декабря 1920 — Ганьсу, Китай 20 000 человек погибло
1 сентября 1923 — великое землетрясение Канто — Токио и Йокогама, Япония (8.3 по Рихтеру) — 143 000 человек погибло, около миллиона осталось без крова в результате возникших пожаров
6 октября 1939 — Внутренний Тавр, Турция 32 000 человек погибло
1948 — Ашхабад, Туркменская ССР, СССР ашхабадское землетрясение, — 110 000 человек погибло
10 июля 1949 — Таджикская ССР, СССР — в результате серии мощнейших землетрясений отколовшиеся склоны гор похоронили древний город Хаит вместе со всем населением и множество других кишлаков, более 20 000 человек погибло
5 августа 1949 — Эквадор 10 000 человек погибло
1950 — Гималаи разворочена в горах территория площадью 20 000 км²
29 февраля 1960 — Агадир, Марокко 12 000-15 000 человек погибло
21 мая 1960 — Великое Чилийское землетрясение, Чили, около 10 000 погибло, разрушены города Консепсьон, Вальдивия, Пуэрто-Монтт
26 июля 1963 — Скопье, Югославия около 2 000 погибло, большая часть города превращена в руины
28 марта 1964 — Великое Аляскинское землетрясение, Анкоридж, Аляска, США большая часть города превращена в руины, большие оползни, разрушено 300 км железной дороги
26 апреля 1966 — Ташкент, Узбекcкая ССР, СССР, Ташкентское землетрясение — (5.3 по Рихтеру) сильно разрушен город, 8 человек погибло.
31 мая 1970 — Перу 63 000 человек погибло, 600 000 человек остались без крова
4 февраля 1976 — Гватемала более 20 000 человек погибло, более 1 млн человек остались без крова
28 июля 1976 — Таншань, Северо-восточный Китай, Таншаньское землетрясение (8.2 по Рихтеру) — более 655 000 человек погибло
1981 — Сицилия разрушения во многих населенных пунктах, начал извергаться вулкан Этна
18 сентября 1985 — Мехико, Мексика сила 8.2 магнитуд по Рихтеру — более 7 500 человек погибло
7 декабря 1988 — спитакское землетрясение: Армянская ССР, СССР — разрушены города Спитак, Ленинакан и множество посёлков, 40 000-45 000 человек погибло. Столько же получило увечья
28 мая 1995 — Нефтегорск, Северо-восточный Сахалин (магнитуда — 7.5) 1841 человек погиб.
17 августа 1999 — измитское землетрясение: Турция, (магнитуда — 7.6) погибло 17 217 человек, 43 959 было ранено, около 500 000 осталось без крова.
26 декабря 2004 — землетрясение в Индийском океане, от последовавшего цунами погибло 225—250 тысяч человек.
12 мая 2008 — сычуаньское землетрясение — землетрясение в центральном Китае, погибло около 70 000 человек.
12 января 2010 — землетрясение на Гаити, магнитуда 7.0 — произошло 21:53:10 UTC — количество погибших 220 тысяч человек, 300 тыс. получили ранения, 1,1 млн лишились жилья
27 февраля 2010 — Сантьяго, Чили магнитуда 8.8 — произошло в 06:34:14 UTC — минимум 799 человек погибло, более 1,5 млн домов повреждено землетрясением и цунами.
Литература
Завьялов А. Д. Среднесрочный прогноз землетрясений: основы, методика, реализация. // М.: Наука, 2006, 254 с.
Соболев Г. А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука, 1993. 312 с.
Болт Б. А. Землетрясения. М.: Мир, 1981. 256 с.
Юнга С. Л. Методы и результаты изучения сейсмотектонических деформаций. М.: Наука, 1990. 191 с.
Мячкин В. И. Процессы подготовки землетрясения. М.: Наука, 1978. 232 с.
Землетрясения в СССР. М.: Наука, 1990. 323 с.
Моги К. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 1988. 382 с.
Зубков С. И. Предвестники землетрясений. // М.: ОИФЗ РАН. 2002, 140 с.
Рихтер Г. Ф. Элементарная сейсмология. М., 1963
Рикитаке Т. Предсказание землетрясений. М., 1975