Zemětřesení jsou otřesy a vibrace zemského povrchu způsobené přírodními příčinami (zejména tektonickými procesy), nebo (někdy) umělými procesy (výbuchy, plnění nádrží, propady podzemních dutin v důlních dílech). Malé otřesy může způsobit i stoupání lávy při sopečných erupcích.

Zemětřesení tektonického typu, tzn. spojený s vnitřními endogenními silami Země, je proces praskání, ke kterému dochází určitou konečnou rychlostí, a nikoli okamžitě. Zahrnuje vznik a obnovu mnoha mezer různého rozsahu, přičemž každá z nich se roztrhne nejen uvolněním, ale také redistribucí energie v určitém objemu. Když mluvíme o tom, že síla vnějšího vlivu na horniny přesáhla jejich sílu, měli bychom mít na paměti, že v geomechanice se jasně rozlišuje pevnost hornin jako materiálu, která je poměrně vysoká, a pevnost horniny. horninový masiv, který zahrnuje kromě horninového materiálu i strukturně oslabené zóny. Díky tomu je pevnost horninového masivu výrazně nižší než pevnost hornin samotných.

Rychlost šíření trhlin je několik km/s a tento proces ničení pokrývá určitý objem hornin, který se nazývá zdroj zemětřesení. Hypocentrum je střed ohniska, konvenčně bodový zdroj krátkoperiodických oscilací.

Fyzikálně-chemické procesy probíhající uvnitř Země způsobují změny fyzická kondice Země, objem a další vlastnosti hmoty. To vede k akumulaci elastického napětí v jakékoli oblasti zeměkoule. Když elastická napětí překročí mez pevnosti látky, velké masy zeminy se roztrhnou a posunou, což bude doprovázeno silným otřesem. To způsobuje otřesy Země – zemětřesení.

Zemětřesení se také běžně nazývá jakákoli vibrace povrch Země a podloží, bez ohledu na to, z jakých důvodů je způsobeno - endogenní nebo antropogenní, a bez ohledu na jeho intenzitu.

Zemětřesení se nevyskytují všude na Zemi. Jsou soustředěny v relativně úzkých pásech, omezených hlavně na vysoké hory nebo hluboké oceánské příkopy. První z nich - Pacifik - rámy Tichý oceán; druhá - středomořská transasijská - se rozprostírá od středu Atlantický oceán přes bazén Středozemní moře, Himaláje, východní Asie až do Tichého oceánu; konečně atlanticko-arktický pás pokrývá středoatlantický podmořský hřbet, Island, ostrov Jan Mayen a podmořský hřbet Lomonosov v Arktidě atd.

Zemětřesení se vyskytují také v zóně afrických a asijských proláklin, jako je Rudé moře, jezera Tanganika a Nyasa v Africe, Issyk-Kul a Bajkal v Asii.

Faktem je, že nejvyšší hory nebo hluboké oceánské příkopy v geologickém měřítku jsou mladé formace v procesu formování. Zemská kůra v takových oblastech je pohyblivá. Převážná většina zemětřesení je spojena s procesy výstavby hor. Taková zemětřesení se nazývají tektonická. Vědci sestavili speciální mapu, která ukazuje, jak silná jsou nebo mohou být zemětřesení v různých oblastech naší země: v Karpatech, na Krymu, na Kavkaze a v Zakavkazsku, v pohoří Pamír, Kopet-Dag, Tien Shan, západní a východní Sibiř , Oblast Bajkal, Kamčatka, Kurilské ostrovy a Arktida.

Dochází také k vulkanickým zemětřesením. Láva a horké plyny kypící v hlubinách sopek tlačí na horní vrstvy Země jako pára z vařící vody na víku konvice. Sopečná zemětřesení jsou poměrně slabá, ale trvají dlouho: týdny a dokonce měsíce. Byly případy, kdy k nim došlo před sopečnými erupcemi a slouží jako předzvěsti katastrofy.

Otřesy půdy mohou být způsobeny i sesuvy půdy a velkými sesuvy půdy. Jedná se o lokální sesuvná zemětřesení.

Silná zemětřesení jsou zpravidla doprovázena otřesy, jejichž síla postupně klesá.

Při tektonických zemětřesení se horniny trhají nebo se pohybují na nějakém místě hluboko v Zemi, které se nazývá ohnisko zemětřesení nebo hypocentrum. Jeho hloubka obvykle dosahuje několika desítek kilometrů a v v některých případech a stovky kilometrů. Oblast Země nad zdrojem, kde síla otřesů dosahuje největší velikosti, se nazývá epicentrum.

Někdy poruchy v zemská kůra- praskliny, poruchy - dosahují povrchu Země. V takových případech jsou mosty, silnice a konstrukce roztrhány a zničeny. Při zemětřesení v Kalifornii v roce 1906 se vytvořila trhlina dlouhá 450 km. Úseky silnice v blízkosti trhliny se posunuly o 5-6 m. Při zemětřesení v Gobi (Mongolsko) 4. prosince 1957 se objevily trhliny o celkové délce 250 km. Podél nich se vytvořily římsy až 10 m. Stává se, že po zemětřesení se velké plochy pevniny propadají a zaplňují vodou a v místech, kde římsy křižují řeky, se objevují vodopády.

Jak často se na Zemi vyskytují zemětřesení? Moderní přesné přístroje ročně zaznamenají více než 100 tisíc zemětřesení. Ale lidé cítí asi 10 tisíc zemětřesení. Z toho je přibližně 100 destruktivních.

Síla otřesů, neboli síla zemětřesení na zemském povrchu, je určena body. Nejběžnější je 12bodová stupnice. Přechod od nedestruktivních k destruktivním šokům odpovídá 7 bodům.

Síla zemětřesení na zemském povrchu závisí ve větší míře na hloubce zdroje: čím blíže je zdroj k povrchu Země, tím větší je síla zemětřesení v epicentru. Ničení na zemském povrchu závisí kromě energie uvolněné při zemětřesení a hloubky zdroje také na kvalitě půdy. K největšímu ničení dochází na kyprých, vlhkých a nestabilních půdách. Důležitá je také kvalita pozemních staveb.

Zemská nebeská klenba byla vždy symbolem bezpečí. A dnes se člověk, který se bojí létání v letadle, cítí chráněn pouze tehdy, když pod nohama cítí rovnou plochu. Nejhorší proto je, když vám doslova mizí zem pod nohama. Zemětřesení, a to i ta nejslabší, podkopávají pocit bezpečí natolik, že mnohé z následků nejsou spojeny se zničením, ale s panikou a jsou spíše psychického než fyzického charakteru. Navíc se jedná o jednu z těch katastrof, kterým lidstvo nedokáže zabránit, a proto mnoho vědců zkoumá příčiny zemětřesení, vyvíjí metody pro záznam otřesů, předpovídá a varuje. Množství znalostí, které lidstvo o této problematice již nashromáždilo, nám v některých případech umožňuje minimalizovat ztráty. Zároveň příklady zemětřesení v posledních letech jasně naznačují, že je stále co se učit a dělat.

Podstata jevu

Srdcem každého zemětřesení je seismická vlna, která k němu vede a vzniká jako výsledek mocných procesů různé hloubky. Docela menší zemětřesení se vyskytují v důsledku povrchového posunu, často podél zlomů. Příčiny zemětřesení, které se nacházejí hlouběji, mají často ničivé následky. Proudí v zónách podél okrajů posuvných desek, které se noří do pláště. Zde probíhající procesy vedou k nejnápadnějším důsledkům.

K zemětřesení dochází každý den, ale většina z nich si lidé nevšimnou. Nahrávají se pouze speciálními zařízeními. V tomto případě se největší síla otřesů a maximální destrukce vyskytuje v zóně epicentra, v místě nad zdrojem, který generoval seismické vlny.

Váhy

Dnes existuje několik způsobů, jak určit sílu jevu. Vycházejí z pojmů, jako je intenzita zemětřesení, jeho energetická třída a velikost. Poslední z nich je veličina, která charakterizuje množství energie uvolněné ve formě seismických vln. Tento způsob měření síly jevu navrhl v roce 1935 Richter a lidově se proto nazývá Richterova stupnice. Používá se dodnes, ale na rozdíl od všeobecného přesvědčení není každému zemětřesení přiřazeny body, ale určitá hodnota velikosti.

Skóre zemětřesení, která jsou vždy uvedena v popisu následků, se vztahují k jiné škále. Vychází ze změny amplitudy vlny neboli velikosti kmitů v epicentru. Hodnoty na této stupnici také popisují intenzitu zemětřesení:

1-2 body: dosti slabé třesy, zaznamenané pouze přístroji;
3-4 body: patrné v výškové budovy, často patrné houpáním lustru a posunem malých předmětů, člověku se může točit hlava;
5-7 bodů: chvění je cítit již na zemi, na stěnách budov se mohou objevit praskliny, může opadat omítka;
8 bodů: silné otřesy vedou k hlubokým trhlinám v zemi a znatelnému poškození budov;
9 bodů: zdi domů, často podzemní stavby, jsou zničeny;
10-11 bodů: takové zemětřesení vede ke kolapsům a sesuvům půdy, zřícení budov a mostů;
12 bodů: vede k nejkatastrofičtějším důsledkům, včetně závažných změn v krajině a dokonce i směru pohybu vody v řekách.

Skóre zemětřesení, které jsou uváděny v různých zdrojích, se určují přesně na této stupnici.

Klasifikace

Schopnost předvídat jakoukoli katastrofu vychází z jasného pochopení toho, co ji způsobuje. Hlavní příčiny zemětřesení lze rozdělit do dvou velkých skupin: přirozené a umělé. První jsou spojeny se změnami v podloží, stejně jako s vlivem některých kosmických procesů, ty druhé jsou způsobeny lidskou činností. Klasifikace zemětřesení je založena na příčině, která je způsobila. Mezi přírodními se rozlišují tektonické, sesuvné, vulkanické a další. Pojďme se na ně podívat podrobněji.

Tektonická zemětřesení

Kůra naší planety je neustále v pohybu. To je základ většiny zemětřesení. Tektonické desky, které tvoří kůru, se vzájemně pohybují, narážejí, rozbíhají a sbíhají. V místech zlomů, kde procházejí hranice desek a vzniká tlaková nebo tahová síla, se hromadí tektonické napětí. Jak roste, dříve nebo později vede k ničení a přemísťování hornin, v důsledku čehož se rodí seismické vlny.

Vertikální pohyby vedou ke vzniku poruch nebo zvedání hornin. Kromě toho může být posun desek nepatrný a může činit pouze několik centimetrů, ale množství uvolněné energie v tomto případě stačí k vážnému poškození povrchu. Stopy takových procesů na Zemi jsou velmi patrné. Mohou to být například posuny jedné části pole vůči druhé, hluboké trhliny a poruchy.

Pod vodním sloupcem

Příčiny zemětřesení na dně oceánu jsou stejné jako na souši – pohyby litosférické desky. Jejich důsledky pro lidi jsou poněkud odlišné. Posun oceánských desek velmi často způsobuje tsunami. Poté, co vznikla nad epicentrem, vlna postupně nabírá výšku a často dosahuje deseti metrů a někdy padesáti u pobřeží.

Podle statistik přes 80 % tsunami zasáhlo břehy Tichého oceánu. Dnes existuje v seismických zónách mnoho služeb, které pracují na předpovídání výskytu a šíření ničivých vln a upozorňování obyvatel na nebezpečí. Lidé jsou však před takovými přírodními katastrofami stále málo chráněni. Příklady zemětřesení a tsunami na začátku našeho století jsou toho dalším potvrzením.

Sopky

Když přijde řeč na zemětřesení, nevyhnutelně se vám v hlavě objeví obrazy erupce žhavého magmatu, které jste kdysi viděli. A to není překvapivé: tyto dva přírodní jevy jsou vzájemně propojeny. Příčinou zemětřesení může být vulkanická činnost. Obsah ohnivých hor vyvíjí tlak na povrch země. Během někdy poměrně dlouhé doby přípravy na erupci dochází k periodickým výbuchům plynu a páry, které generují seismické vlny. Tlakem na povrch vzniká tzv. sopečný třes (třes). Skládá se ze série malých zemních otřesů.

Zemětřesení jsou způsobena procesy probíhajícími v hlubinách aktivních i vyhaslých sopek. V druhém případě jsou znamením, že se zmrzlá hora ohně může ještě probudit. Sopeční výzkumníci často používají mikrozemětřesení k předpovědi erupcí.

V mnoha případech může být obtížné jednoznačně klasifikovat zemětřesení jako tektonické nebo vulkanické. Známky toho druhého jsou umístění epicentra v těsné blízkosti sopky a relativně malá velikost.

kolaps

Zemětřesení může způsobit i zřícení horniny. v horách vznikají v důsledku jak různých procesů v podloží a přírodních jevů, tak lidské činnosti. Prázdné prostory a jeskyně v zemi se mohou zhroutit a vytvořit seismické vlny. Pády kamení jsou způsobeny nedostatečným odtokem vody, která ničí zdánlivě pevné stavby. Kolaps mohlo způsobit i tektonické zemětřesení. Kolaps impozantní hmoty způsobuje menší seismickou aktivitu.

Taková zemětřesení se vyznačují nízkou silou. Objem zřícené horniny obvykle není dostatečný k tomu, aby způsobil výrazné kolísání. Někdy však zemětřesení tohoto typu vedou ke znatelným škodám.

Klasifikace podle hloubky výskytu

Hlavní příčiny zemětřesení jsou spojeny, jak již bylo zmíněno, s různými procesy v útrobách planety. Jedna z možností klasifikace takových jevů je založena na hloubce jejich vzniku. Zemětřesení se dělí na tři typy:

Povrch - zdroj se nachází v hloubce ne více než 100 km, k tomuto typu patří přibližně 51% zemětřesení.
Střední - hloubka se pohybuje v rozmezí 100 až 300 km, v tomto segmentu se nacházejí zdroje 36 % zemětřesení.
Deep-focus – pod 300 km, tento typ představuje asi 13 % takových katastrof.

Nejvýznamnější pobřežní zemětřesení třetího typu se odehrálo v Indonésii v roce 1996. Jeho zdroj se nacházel v hloubce přes 600 km. Tato událost umožnila vědcům „osvítit“ nitro planety do značné hloubky. Za účelem studia struktury podloží se využívají téměř všechna hluboká zemětřesení, která nejsou pro člověka nebezpečná. Velká část údajů o struktuře Země byla získána studiem takzvané Wadati-Benioffovy zóny, kterou lze znázornit jako zakřivenou nakloněnou čáru označující místo, kde jedna tektonická deska zapadá pod druhou.

Antropogenní faktor

Povaha zemětřesení se od počátku rozvoje technického poznání člověka poněkud změnila. Kromě přirozených příčin, které způsobují otřesy a seismické vlny, se objevily i umělé. Člověk, ovládnutí přírody a jejích zdrojů, stejně jako zvyšování technické síly, může svou činností vyvolat přírodní katastrofu. Příčinou zemětřesení jsou podzemní exploze, vytváření velkých rezervoárů a produkce velkých objemů ropy a plynu, což má za následek vznik dutin v podzemí.

Jedním z poměrně vážných problémů v tomto ohledu jsou zemětřesení, ke kterým dochází v důsledku vytváření a plnění nádrží. Obrovské objemy a masy vody vyvíjejí tlak na podloží a vedou ke změnám hydrostatické rovnováhy v horninách. Navíc čím výše je přehrada vytvořena, tím větší je pravděpodobnost výskytu tzv. indukované seismické aktivity.

V místech, kde dochází k zemětřesení z přírodních příčin, se lidská činnost často překrývá s tektonickými procesy a vyvolává přírodní katastrofy. Takové údaje ukládají společnostem zapojeným do rozvoje ropných a plynových polí určitou odpovědnost.

Důsledky

Silná zemětřesení způsobují velké škody na velkých plochách. Katastrofický charakter následků klesá se vzdáleností od epicentra. Nejnebezpečnější výsledky ničení jsou různé Kolaps nebo deformace průmyslových odvětví spojených s nebezpečnými Chemikálie, vede k jejich propuštění do životní prostředí. Totéž lze říci o pohřebištích a skládkách jaderného odpadu. Seismická aktivita může způsobit kontaminaci rozsáhlých oblastí.

Kromě četných ničení ve městech mají zemětřesení následky jiné povahy. Seismické vlny, jak již bylo uvedeno, mohou způsobit sesuvy půdy, bahenní proudy, záplavy a tsunami. Zóny po zemětřesení přírodní katastrofačasto mění k nepoznání. Hluboké trhliny a poruchy, vymytí půdy - tyto a další „přeměny“ krajiny vedou k významným změnám životního prostředí. Mohou vést k smrti flóry a fauny oblasti. To je usnadněno různými plyny a sloučeninami kovů pocházejícími z hlubokých zlomů a jednoduše zničením celých částí biotopu.

Silné i slabé

Nejpůsobivější zkáza zůstává po megazemětřesení. Vyznačují se magnitudou větší než 8,5. Takové katastrofy jsou naštěstí extrémně vzácné. V důsledku podobných zemětřesení v dávné minulosti vznikla některá jezera a koryta řek. Malebným příkladem „aktivity“ přírodní katastrofy je jezero Gek-Gol v Ázerbájdžánu.

Slabá zemětřesení jsou skrytou hrozbou. Pravděpodobnost jejich výskytu na zemi je zpravidla velmi obtížné zjistit, zatímco jevy působivějších rozměrů vždy zanechávají identifikační stopy. V ohrožení jsou proto všechna průmyslová a obytná zařízení v blízkosti seismicky aktivních zón. Mezi takové budovy patří například mnoho jaderných elektráren a elektráren ve Spojených státech, stejně jako úložiště radioaktivního a toxického odpadu.

Oblasti zemětřesení

S nerovnoměrným rozložením seismicky nebezpečných zón na mapě světa souvisí i zvláštnosti příčin přírodních katastrof. V Tichém oceánu se nachází seismický pás, se kterým je tak či onak spojena působivá část zemětřesení. Zahrnuje Indonésii, západní pobřeží střední a Jižní Amerika, Japonsko, Island, Kamčatka, Havaj, Filipíny, Kurilské ostrovy a Aljaška. Druhým nejaktivnějším pásem je euroasijský: Pyreneje, Kavkaz, Tibet, Apeniny, Himaláje, Altaj, Pamír a Balkán.

Mapa zemětřesení je plná dalších potenciálních nebezpečných zón. Všechny jsou spojeny s místy tektonické aktivity, kde je vysoká pravděpodobnost srážky litosférických desek, nebo se sopkami.

Ruská mapa zemětřesení je také plná dostatečného množství potenciálních a aktivních zdrojů. Nejnebezpečnějšími zónami v tomto smyslu jsou Kamčatka, východní Sibiř, Kavkaz, Altaj, Sachalin a Kurilské ostrovy. Nejničivější zemětřesení za poslední roky u nás nastalo na ostrově Sachalin v roce 1995. Tehdy byla intenzita přírodní katastrofy téměř osm bodů. Katastrofa vedla ke zničení velké části Neftegorsku.

Obrovské nebezpečí přírodní katastrofy a nemožnost jí zabránit nutí vědce na celém světě podrobně studovat zemětřesení: příčiny a následky, „identifikovat“ příznaky a předpovídat možnosti. Je zajímavé, že technický pokrok na jedné straně pomáhá přesněji předpovídat ohrožující události, odhalovat sebemenší změny ve vnitřních procesech Země a na druhé straně se stává také zdrojem dalšího nebezpečí: nehod u vodní a jaderné elektrárny v těžebních lokalitách se přidávají k povrchovým poruchám požáry při práci, které jsou strašlivého rozsahu. Zemětřesení samo o sobě je fenoménem stejně kontroverzním jako vědecký a technologický pokrok: je destruktivní a nebezpečné, ale naznačuje, že planeta žije. Úplné zastavení vulkanické činnosti a zemětřesení budou podle vědců znamenat z geologického hlediska smrt planety. Dokončí se diferenciace nitra, dojde palivo, které vnitřek Země ohřívalo několik milionů let. A stále není jasné, zda bude na planetě místo pro lidi bez zemětřesení.

ZEMĚTŘESENÍ

Zemětřesení jsou jednou z nejstrašnějších přírodních katastrof, která způsobují nejen zničující zkázu, ale vyžádají si také desítky a stovky tisíc lidských životů.

Známý velké číslo katastrofální zemětřesení, při nichž počet obětí dosáhl mnoha tisíc (obr. 18.0). V roce 1556 v Číně v provincii Shaanxi vedlo strašlivé zemětřesení k smrti 830 tisíc lidí a mnoho stovek tisíc bylo zraněno. zemětřesení v Messině v roce 1923 - 150 tis.; Tangshan v Číně v roce 1976 - 650 tis. V Arménii zemřelo 7. prosince 1988 v důsledku zemětřesení Spitak více než 25 tisíc lidí a 250 tisíc bylo zraněno.

Zemětřesení různé síly a v různých částech zeměkoule se neustále vyskytují, což vede k obrovským materiálním škodám a obětem mezi obyvatelstvem. Proto vědci rozdílné země Nevzdávají se pokusů určit povahu zemětřesení, identifikovat jeho příčiny a hlavně se ho naučit předvídat, což se bohužel s výjimkou ojedinělých případů zatím nepodařilo.

Mechanismus vzniku zemětřesení a jeho parametry.

Zemětřesení tektonického typu, tzn. spojený s vnitřními endogenními silami Země, je proces praskání, ke kterému dochází určitou konečnou rychlostí, a nikoli okamžitě. Zahrnuje vznik a obnovu mnoha mezer různého rozsahu, přičemž každá z nich se roztrhne nejen uvolněním, ale také redistribucí energie v určitém objemu. Když mluvíme o tom, že síla vnějšího vlivu na horniny přesáhla jejich sílu, měli bychom mít na paměti, že v geomechanice se pevnost hornin jasně rozlišuje jako materiál, která je poměrně vysoká a odolná skalní masiv, která kromě horninového materiálu zahrnuje i strukturně oslabené zóny. Díky tomu je pevnost horninového masivu výrazně nižší než pevnost hornin samotných.

Rychlost šíření puklin je několik km/s a tento destrukční proces pokrývá určitý objem hornin tzv. zdroj zemětřesení. Hypocentrum se nazývá střed zdroje, podmíněně bodový zdroj krátkoperiodických kmitů (obr. 18.1.1).

Rýže. 18.1.1. Zdroj zemětřesení a šíření otřesů v horninovém objemu: 1 –

ohnisková oblast nebo hypocentrum, 2 – projekce hypocentra na zemský povrch – epicentrum.

Izoeistické čáry na povrchu - čáry stejných rázů v bodech

Ve většině případů, i když ne vždy, jsou trhliny smykového charakteru a zdroj zemětřesení pokrývá určitý objem kolem něj. Projekce hypocentra na zemský povrch se nazývá epicentrum zemětřesení. Intenzita epicentra zemětřesení je znázorněna liniemi stejné intenzity zemětřesení - izoseisté. Kraj maximální počet bodů kolem epicentra je tzv pleistoseistická oblast.

Hlavnímu podzemnímu seismickému otřesu, zemětřesení, obvykle předcházejí zemětřesení resp předpovědi, což ukazuje na kritické zvýšení napětí v horninách. Po hlavním seismickém otřesu je obvykle pozorováno více seismických otřesů, ale slabších než hlavní rána. Jmenují se následné otřesy a naznačují proces uvolňování napětí během tvorby nových trhlin v horninovém masivu.

Na základě hloubky hypocenter (ohnisek) se zemětřesení dělí do 3 skupin:

1) jemné zaostření 0-60 km; 2) střední ohnisko – 60-150 km; 3) deep-focus 150-700 km. Nejčastěji jsou však hypocentra zemětřesení soustředěna v horní části zemské kůry v hloubkách 10-30 km, kde se kůra vyznačuje největší tuhostí a křehkostí. Rychlé, i když nerovnoměrné posuny horninových masivů po rovině roztržení způsobují deformační vlny - elastické vibrace v horninovém masivu, které se šíří všemi směry a dosahují na zemský povrch a způsobují na něm hlavní destruktivní práci. O hlavních typech tělesných a povrchových seismických vln již byla řeč. První zahrnují podélné - P (vyšší rychlost) a příčné - S (nižší rychlost) vlny. Druhé jsou Love vlny - L a Rayleighovy vlny - R. Vlny P představují střídání komprese a napětí a jsou schopny procházet pevnými, kapalnými i plynnými látkami, zatímco S vlny při šíření posouvají částice hmoty v pravém úhlu k směr jejich cesty.

Rychlost podélné vlny:

kde u je smykový modul; c je hustota prostředí, ve kterém se vlna šíří; l -

koeficient spojený s modulem objemové komprese K poměrem

Rychlost smykové vlny:

protože Smykový modul µ v kapalině a plynu je roven 0, pak příčné vlny neprocházejí kapalinami a plyny.

Povrchové vlny jsou jako vodní vlny na jezeře. Milostné vlny způsobují, že částice hornin oscilují ve vodorovné rovině rovnoběžné se zemským povrchem, v pravém úhlu ke směru jejich šíření. A Rayleighovy vlny, jejichž rychlost je menší než Love vlny, vznikají na rozhraní mezi dvěma prostředími a působením na částice je nutí pohybovat se vertikálně a horizontálně ve vertikální rovině orientované ve směru šíření vln.

Povrchové vlny se šíří pomaleji než tělesné vlny a poměrně rychle se utlumují jak na povrchu, tak i do hloubky. P vlny, dopadající na zemský povrch, mohou být přenášeny do atmosféry ve formě zvukové vlny při frekvencích nad 15 Hz. To vysvětluje „strašný řev“, který lidé někdy slyší během zemětřesení.

Seismické vlny způsobené zemětřesením lze zaznamenat pomocí tzv. seismografy– zařízení na bázi kyvadel, která udržují svou polohu, když stojan, na kterém jsou umístěny, kmitá. Všímat si času prvního příchodu vln, tzn. vzhled vlny na seismogramu a znalost rychlosti jejich šíření určete vzdálenost k epicentru zemětřesení (obr. 18.1.4). seismografy.

Intenzita zemětřesení.

Intenzita nebo síla zemětřesení je charakterizována jak v bodech (míra ničení), tak konceptem velikost(uvolněná energie). V Rusku se používá 12bodová stupnice intenzity zemětřesení MSK - 64, kterou sestavili S. V. Medveděv, V. Sponheuer a V. Karnik (viz zkratka).

Podle této stupnice je akceptována následující gradace intenzity nebo síly zemětřesení:

1–3 body – slabé

4 – 5 bodů – hmatatelné

6 – 7 bodů – silné (zchátralé budovy jsou zničeny)

8 – destruktivní (silné budovy a tovární potrubí jsou částečně zničeny)

9 – devastující (většina budov je zničena)

10 – destruktivní (téměř všechny budovy, mosty jsou zničeny, dochází ke zřícení a

11 – katastrofální (všechny budovy jsou zničeny, dochází ke změnám

krajina)

12 – katastrofální katastrofy (úplné zničení, změny terénu

v širokém okolí).

Rýže. 18.1.4. Použitý cestovní čas seismických vln z epicentra zemětřesení

k určení vzdálenosti od epicentra k bodu registrace zemětřesení

Stupeň otřesů na zemském povrchu, stejně jako jím pokrytá oblast, závisí na mnoha příčinách, včetně charakteru zdroje, jeho hloubky, typů hornin, volných sedimentů nebo skalních výchozů, obsahu vody atd.

Aby bylo možné kvantifikovat míru celkové energie seismických vln uvolněných během zemětřesení, měřítko velikosti(M) podle C. F. Richtera, profesora na California Institute of Technology.

Kde A a T jsou amplituda a perioda oscilací vlny, . - vzdálenost od pozorovací stanice k epicentru zemětřesení, B a e - konstanty v závislosti na podmínkách umístění pozorovací stanice.

Jedná se o veličinu vypočítanou z povrchových vln, i když se používají veličiny z podélných a smykových vln.

Velikost 0 znamená zemětřesení s maximální amplitudou posunu 1 µm v epicentrální vzdálenosti 100 km. Síla 5 stupňů způsobuje menší škody na budovách, zatímco magnituda 7 znamená ničivé zemětřesení. Nejsilnější zaznamenaná zemětřesení měla magnitudu 8,9-9,0. Je třeba zdůraznit, že zemětřesení s hlubokým ohniskem obvykle negenerují povrchové seismické vlny, proto existují i jiné magnitudové stupnice, například teleseismické pro vzdálená (více než 2000 km od epicentra) zemětřesení nebo sjednocená magnituda B. Gutenberga, určená amplitudou podélných tělesných vln. Existuje mnoho modifikací měřítek, které umožňují odhadnout energii všech zemětřesení vyskytujících se na zeměkouli, včetně všech jaderných podzemních a průmyslových výbuchů. Zejména hodnocení seismický moment–

Kde µ je pevnost ve smyku hornin v zlomové zóně, S je plocha povrchu zlomu, - průměrný posun podél zlomu umožňuje poměrně objektivní posouzení velikosti zemětřesení. Velikost vypočtená ze seismického momentu:

Největší známý seismický moment byl zjištěn při zemětřesení v Chile v roce 1960 - MW = 9,6; Mo = 2,5 1030 dyn cm.

Mezi velikostí (M) a silou zemětřesení existuje určitý vztah, vyjádřený v bodech (J0).

Vztah mezi magnitudou (M), intenzitou zemětřesení v bodech (J0) a hloubkou ohniska. (H) je vyjádřeno vzorcem:

kde a, b a c jsou koeficienty určené empiricky pro každou konkrétní oblast, kde došlo k zemětřesení.

Energie, uvolňovaný při zemětřesení dosahuje obrovského množství a je vyjádřen vzorcem:

Kde je hustota horních vrstev Země, V je rychlost seismických vln, A je amplituda posunu, T je doba oscilace. Energii lze vypočítat pomocí dat načtených ze seismogramů.

B. Gutenberg, který stejně jako C. F. Richter pracoval na California Institute of Technology, navrhl rovnici pro vztah mezi energií zemětřesení a jeho velikostí na Richterově stupnici.

Tento vzorec ukazuje kolosální nárůst energie s rostoucí silou zemětřesení. Zvýšení velikosti zemětřesení o jednu jednotku tedy způsobí zvýšení energie 32krát, zatímco amplituda vibrací zemského povrchu se zvýší pouze 10krát.

Rýže. 18.1.3. Vztah mezi velikostí zemětřesení a uvolněnou energií

Nazývá se množství energie uvolněné na jednotku objemu horniny, například 1 m3 za 1 sekundu specifická seismická síla.

Intenzita zemětřesení v epicentru zemětřesení a v oblasti pleistoseist je tím vyšší, čím blíže k povrchu se zdroj nachází. Se vzdáleností od epicentra však v tomto případě oscilace rychle upadají. Při velmi silných zemětřesení s M=8 pokrývají seismické vibrace obrovskou oblast o poloměru asi 1000 km. Oblast pokrytá destrukcí se zvětšuje v závislosti na velikosti. Takže s M = 5 a hloubkou zdroje 40 km bude oblast ničení asi 100 km 2 a s M = 8 - asi 20 000 km 2.

Zdroje zemětřesení. Již bylo řečeno, že k drtivé většině zemětřesení dochází v horní, relativně křehčí části zemské kůry v hloubkách 7-30 km. Mechanismus těchto zemětřesení ukazuje, že všechna vznikla v důsledku posunu podél zlomů s téměř obligátní složkou úder-skluz. Velikost zdrojů zemětřesení obecně roste s rostoucí magnitudou, pokud je zdroj umístěn mělce, může se na povrch dostat seismogenní trhlina, jako se to stalo například při zemětřesení na Spitak. Zdrojem není rovina, ale určitý objemový blok litosféry, v jehož rámci dochází k pohybům po řadě jednotlivých zlomů, splývajících v jednu velkou seismogenní trhlinu.

Na naší planetě se ročně objeví statisíce zemětřesení. Většina z nich je tak malá a bezvýznamná, že je dokážou detekovat pouze speciální senzory. Existují však i závažnější výkyvy: dvakrát za měsíc se zemská kůra otřese natolik silně, že zničí vše kolem ní.

Protože k většině otřesů takové síly dochází na dně Světového oceánu, pokud je nedoprovází tsunami, lidé si jich ani neuvědomují. Ale když se země otřese, živel je tak destruktivní, že počet obětí jde do tisíců, jako se to stalo v 16. století v Číně (během zemětřesení o síle 8,1 zemřelo více než 830 tisíc lidí).

Zemětřesení jsou podzemní otřesy a vibrace zemské kůry způsobené přirozenými nebo uměle vytvořenými příčinami (pohyb litosférických desek, sopečné erupce, výbuchy). Následky otřesů o vysoké intenzitě jsou často katastrofální, co do počtu obětí jsou na druhém místě po tajfunech.

Bohužel v tuto chvíli vědci tak dobře nezkoumali procesy, které se vyskytují v hlubinách naší planety, a proto je předpověď zemětřesení spíše přibližná a nepřesná. Mezi příčinami zemětřesení odborníci identifikují tektonické, vulkanické, sesuvné, umělé a člověkem způsobené vibrace zemské kůry.

Tektonický

Většina zemětřesení zaznamenaných ve světě vznikla v důsledku pohybů tektonických desek, kdy dochází k prudkému posunu hornin. Může to být buď vzájemná kolize, nebo podsunutí tenčí desky pod jinou.

Ačkoli je tento posun obvykle malý, činí jen několik centimetrů, hory umístěné nad epicentrem se začnou pohybovat a uvolňovat obrovskou energii. V důsledku toho se na zemském povrchu tvoří trhliny, po jejichž okrajích se začnou posouvat obrovské plochy země spolu se vším, co na ní je – pole, domy, lidé.

Sopečný

Ale sopečné vibrace, i když jsou slabé, pokračují po dlouhou dobu. Obvykle nepředstavují žádné zvláštní nebezpečí, ale přesto byly zaznamenány katastrofální následky. V důsledku silné erupce sopky Krakatoa na konci 19. století. exploze zničila polovinu hory a následné otřesy byly tak silné, že rozdělily ostrov na tři části a dvě třetiny svrhly do propasti. Tsunami, která poté vznikla, zničila naprosto každého, kdo předtím dokázal přežít a nestihl nebezpečné území opustit.

Sesuv půdy

Nelze nezmínit sesuvy půdy a velké sesuvy. Obvykle tyto třesy nejsou silné, ale v některých případech mohou být jejich následky katastrofální. Stalo se to jednou v Peru, když se z hory Ascaran rychlostí 400 km/h snesla obrovská lavina způsobující zemětřesení, která srovnala se zemí více než jednu osadu a zabila více než osmnáct tisíc lidí.

Technogenní

V některých případech jsou příčiny a následky zemětřesení často spojeny s lidské aktivity. Vědci zaznamenali nárůst počtu otřesů v oblastech velkých nádrží. To je způsobeno skutečností, že shromážděná masa vody začíná vyvíjet tlak na zemskou kůru a voda pronikající půdou ji začíná ničit. Kromě toho byl zaznamenán nárůst seismické aktivity v oblastech těžby ropy a plynu, jakož i v oblasti dolů a lomů.

Umělý

Zemětřesení mohou být způsobena i uměle. Například poté, co KLDR otestovala nové jaderné zbraně, senzory zaznamenaly na mnoha místech planety mírná zemětřesení.

Podmořské zemětřesení nastane, když se tektonické desky srazí na dně oceánu nebo poblíž pobřeží. Pokud je zdroj mělký a magnituda je 7, je podvodní zemětřesení extrémně nebezpečné, protože způsobuje tsunami. Během otřesu mořské kůry jedna část dna klesá, druhá se zvedá, v důsledku čehož se voda ve snaze vrátit se do své původní polohy začne pohybovat vertikálně a vytváří řadu obrovských vln pohybujících se směrem k moři. pobřeží.

Takové zemětřesení spolu s tsunami může mít často katastrofální následky. Například před několika lety došlo k jednomu z nejsilnějších seatřesení Indický oceán: v důsledku otřesů pod vodou se zvedl velké tsunami a zasažení nedalekého pobřeží vedlo ke smrti více než dvou set tisíc lidí.

Začínají otřesy

Zdrojem zemětřesení je trhlina, po jejímž vzniku se zemský povrch okamžitě posune. Je třeba poznamenat, že tato mezera nenastane okamžitě. Nejprve do sebe desky narazí, což má za následek tření a energii, která se postupně začne hromadit.

Když napětí dosáhne maxima a začne převyšovat třecí sílu, dojde k prasknutí hornin, načež se uvolněná energie přemění na seismické vlny pohybující se rychlostí 8 km/s a způsobující vibrace v zemi.

Charakteristiky zemětřesení na základě hloubky epicentra jsou rozděleny do tří skupin:

Normální – epicentrum do 70 km;
Střední – epicentrum do 300 km;
Deep-focus - epicentrum v hloubce přesahující 300 km, typické pro pacifický okraj. Čím hlouběji je epicentrum, tím dále dosáhnou seismické vlny generované energií.

Charakteristický

Zemětřesení se skládá z několika fází. Hlavnímu nejsilnějšímu otřesu předcházejí varovné vibrace (předotřesy) a po nich nastupují následné otřesy a následné otřesy, přičemž velikost nejsilnějšího otřesu je o 1,2 menší než u hlavního rázu.

Období od začátku otřesů do konce následných otřesů může klidně trvat několik let, jako se to stalo například na konci 19. století na ostrově Lissa v Jaderském moři: trvalo tři roky a během této doby vědci zaznamenal 86 tisíc otřesů.

Pokud jde o dobu trvání hlavního šoku, je obvykle krátká a zřídka trvá déle než minutu. Například nejsilnější šok na Haiti, ke kterému došlo před několika lety, trval čtyřicet sekund – a to stačilo k tomu, aby se město Port-au-Prince proměnilo v ruiny. Ale na Aljašce byla zaznamenána série otřesů, které otřásly zemí asi sedm minut, přičemž tři z nich vedly k významné destrukci.

Vypočítat, který šok bude hlavní a bude mít největší velikost, je extrémně obtížné, problematické a neexistují žádné absolutní metody. Silná zemětřesení proto obyvatele často zaskočí. Stalo se to například v roce 2015 v Nepálu, v zemi, kde byly mírné otřesy zaznamenány tak často, že si jich lidé prostě moc nevšímali. Otřes země o síle 7,9 proto vedl k velkému počtu obětí a slabší otřesy o síle 6,6, které jej následovaly o půl hodiny později a další den, situaci nezlepšily.

Často se stává, že nejsilnější otřesy vyskytující se na jedné straně planety se otřesou opačnou stranu. Například zemětřesení o síle 9,3 stupně Richterovy škály v Indickém oceánu v roce 2004 uvolnilo část rostoucího napětí na zlomu San Andreas, který se nachází na křižovatce litosférických desek podél kalifornského pobřeží. Ukázalo se, že je tak pevný, že mírně upravil vzhled naší planety, vyhladil její vybouleninu ve střední části a udělal ji více zaoblenou.

Co je velikost

Jedním ze způsobů měření amplitudy kmitů a množství uvolněné energie je stupnice velikosti (Richterova stupnice), obsahující libovolné jednotky od 1 do 9,5 (velmi často je zaměňována s dvanáctibodovou stupnicí intenzity, měřenou v bodech). Zvýšení velikosti zemětřesení o pouhou jednotku znamená zvýšení amplitudy vibrací desetkrát a energie třicetdvakrát.

Výpočty ukázaly, že velikost epicentra při slabých vibracích povrchu, jak na délku, tak na výšku, se měří v několika metrech, při průměrné síle - v kilometrech. Ale zemětřesení, která způsobují katastrofy, mají délku až 1 tisíc kilometrů a sahají od bodu prasknutí do hloubky až padesáti kilometrů. Maximální zaznamenaná velikost epicentra zemětřesení na naší planetě tedy byla 1000 na 100 km.

Velikost zemětřesení (Richterova stupnice) vypadá takto:

2 – slabé, téměř neznatelné vibrace;
4 - 5 - i když jsou otřesy slabé, mohou vést k menšímu poškození;
6 – střední poškození;
8,5 - jedno z nejsilnějších zaznamenaných zemětřesení.
Za největší je považováno velké chilské zemětřesení o síle 9,5, které vyvolalo tsunami, která po překročení Tichého oceánu dosáhla Japonska a pokryla 17 tisíc kilometrů.

Vědci se zaměřením na velikost zemětřesení tvrdí, že z desítek tisíc vibrací, které se ročně vyskytují na naší planetě, má pouze jedna velikost 8, deset - od 7 do 7,9 a sto - od 6 do 6,9. Je třeba vzít v úvahu, že pokud je magnituda zemětřesení 7, následky mohou být katastrofální.

Stupnice intenzity

Aby vědci pochopili, proč k zemětřesení dochází, vyvinuli stupnici intenzity na základě vnějších projevů, jako je dopad na lidi, zvířata, budovy a přírodu. Čím blíže je epicentrum zemětřesení k zemskému povrchu, tím je intenzita větší (tato znalost umožňuje poskytnout alespoň přibližnou předpověď zemětřesení).

Pokud by například magnituda zemětřesení byla osm a epicentrum bylo v hloubce deseti kilometrů, intenzita zemětřesení by byla mezi jedenácti a dvanácti. Pokud by se ale epicentrum nacházelo v hloubce padesáti kilometrů, intenzita bude menší a bude naměřena na 9-10 bodech.

Podle stupnice intenzity může dojít k první destrukci již při otřesech velikosti šest, kdy se v omítce objeví tenké trhliny. Zemětřesení o jedenácti magnitudě je považováno za katastrofální (povrch zemské kůry se pokryje trhlinami, budovy jsou zničeny). Nejsilnější zemětřesení, schopná výrazně změnit vzhled oblasti, se odhaduje na dvanáct bodů.

Co dělat při zemětřesení

Podle hrubých odhadů vědců počet lidí, kteří zemřeli ve světě v důsledku zemětřesení za poslední půltisíciletí, přesahuje pět milionů lidí. Polovina z nich je v Číně: nachází se v zóně seismické aktivity a na jejím území žije velké množství lidí (830 tisíc lidí zemřelo v 16. století, 240 tisíc v polovině minulého století).

Takovým katastrofálním následkům by se dalo předejít, kdyby byla na státní úrovni dobře promyšlena ochrana před zemětřesením a při návrhu budov se počítalo s možností silných otřesů: většina lidí zemřela pod troskami. Lidé žijící nebo pobývající v seismicky aktivní zóně často nemají nejmenší ponětí o tom, jak přesně jednat v nouzové situaci a jak si zachránit život.

Musíte vědět, že pokud vás otřesy zastihnou v budově, musíte udělat vše pro to, abyste se co nejrychleji dostali ven. Otevřený prostor Je však přísně zakázáno používat výtahy.

Pokud není možné opustit budovu a zemětřesení již začalo, opuštění je extrémně nebezpečné, takže musíte stát buď ve dveřích, nebo v rohu u nosné zdi, nebo se plazit pod pevným stolem, chránit hlavu měkkým polštářem před předměty, které mohou spadnout shora. Po odeznění otřesů je nutné budovu opustit.

Ocitne-li se člověk při propuknutí zemětřesení na ulici, musí se vzdálit od domu alespoň o jednu třetinu jeho výšky a vyhnout se vysoké budovy, ploty a další budovy, pohybujte se směrem do širokých ulic nebo parků. Je také nutné držet se co nejdále od spadlých elektrických drátů průmyslových podniků, protože se zde mohou ukládat výbušné materiály nebo toxické látky.

Pokud ale první otřesy zastihly člověka v autě nebo MHD, musí nutně vozidlo opustit. Pokud je auto na otevřeném prostranství, zastavte auto a počkejte na zemětřesení.

Pokud se stane, že jste úplně pokryti troskami, hlavní věcí není panikařit: člověk může přežít bez jídla a vody několik dní a počkat, až ho najde. Po katastrofálních zemětřesení záchranáři pracují se speciálně vycvičenými psy, mezi troskami dokážou cítit život a dát znamení.

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ A VĚDY RUSKÉ FEDERACE

FSBEI HPE "SACHALIN STÁTNÍ UNIVERZITA"

TECHNOLOGICKÝ ÚSTAV

ODBOR BEZPEČNOSTI ŽIVOTA A

CIVILNÍ OBRANA

Kolesnikovová Elena Alexandrovna

Zemětřesení

Zkouška z disciplíny

"Nebezpečné přírodní procesy"

Směr školení: 280700.62 – Bezpečnost technosféry

Profil: Bezpečnost technologických procesů a výroby

Vědecký poradce:

Světetsky S.N. _______________

Južno-Sachalinsk – 2014

Úvod 3

1. Mechanismus vzniku zemětřesení 4

2. Studium zemětřesení 7

3. Typy následků zemětřesení na životní prostředí 10

Závěr 14

Bibliografie 16

Úvod

Zemětřesení jsou jednou z nejstrašnějších přírodních katastrof, která způsobují nejen zničující zkázu, ale vyžádají si také desítky a stovky tisíc lidských životů. Zemětřesení vždy vyvolávala hrůzu svou silou, nepředvídatelností a následky. V takových případech se člověk cítí vydán moci „Božího hněvu“. Zemská nebeská klenba, ta nejneotřesitelnější věc v mysli člověka, se náhle ukáže jako pohyblivá, zvedne se ve vlnách a rozdělí se do hlubokých roklí.

Je známo velké množství katastrofálních zemětřesení, při nichž počet obětí dosáhl mnoha tisíc. V roce 1556 v Číně v provincii Shaanxi vedlo strašlivé zemětřesení k smrti 830 tisíc lidí a mnoho stovek tisíc bylo zraněno. Lisabonské zemětřesení v Portugalsku v roce 1755 si vyžádalo více než 60 tisíc obětí. zemětřesení v Messině v roce 1923 - 150 tis.; Tangshan v Číně v roce 1976 - 650 tis. Tento smutný seznam pokračuje dál a dál. V Arménii zemřelo 7. prosince 1888 v důsledku zemětřesení Spitak více než 25 tisíc lidí a 250 tisíc bylo zraněno. 28. května 1995 na severu Sachalinu silné zemětřesení srovnalo s povrchem Země město Neftegorsk, kde zemřelo více než 2000 lidí.

Zemětřesení různé síly a v různých částech zeměkoule se neustále vyskytují, což vede k obrovským materiálním škodám a obětem mezi obyvatelstvem. Vědci z různých zemí proto nevzdávají pokusy určit povahu zemětřesení, identifikovat jeho příčiny a hlavně se ho naučit předvídat, což se bohužel s výjimkou ojedinělých případů zatím nepodařilo.

1. Mechanismus vzniku zemětřesení

Fyzikálně-chemické procesy probíhající uvnitř Země způsobují změny fyzikálního stavu Země, objemu a dalších vlastností hmoty. To vede k akumulaci elastického napětí v jakékoli oblasti zeměkoule. Když elastická napětí překročí mez pevnosti látky, velké masy zeminy se roztrhnou a posunou, což bude doprovázeno silným otřesem. To způsobuje otřesy Země – zemětřesení.

Zemětřesení se také obvykle nazývá jakákoli vibrace zemského povrchu a podloží, bez ohledu na to, z jakých důvodů je způsobena - endogenní nebo antropogenní, a bez ohledu na její intenzitu.

Zemětřesení se nevyskytují všude na Zemi. Jsou soustředěny v relativně úzkých pásech, omezených hlavně na vysoké hory nebo hluboké oceánské příkopy. První z nich - Pacifik - rámuje Tichý oceán; druhá - středomořská transasijská - sahá od středu Atlantského oceánu přes Středozemní moře, Himaláje, východní Asii až po Tichý oceán; konečně atlanticko-arktický pás pokrývá středoatlantický podmořský hřbet, Island, ostrov Jan Mayen a podmořský hřbet Lomonosov v Arktidě atd.

Zemětřesení se vyskytují také v zóně afrických a asijských proláklin, jako je Rudé moře, jezera Tanganika a Nyasa v Africe, Issyk-Kul a Bajkal v Asii.

Otřesy půdy mohou být způsobeny i sesuvy půdy a velkými sesuvy půdy. Jedná se o lokální sesuvná zemětřesení.

Silná zemětřesení jsou zpravidla doprovázena otřesy, jejichž síla postupně klesá.

Při tektonických zemětřesení se horniny trhají nebo se pohybují na nějakém místě hluboko v Zemi, které se nazývá ohnisko zemětřesení nebo hypocentrum. Jeho hloubka obvykle dosahuje několika desítek kilometrů, v některých případech i stovek kilometrů. Oblast Země nad zdrojem, kde síla otřesů dosahuje největší velikosti, se nazývá epicentrum.

Někdy se na povrch Země dostávají poruchy v zemské kůře – trhliny, zlomy. V takových případech jsou mosty, silnice a konstrukce roztrhány a zničeny. Při zemětřesení v Kalifornii v roce 1906 se vytvořila trhlina dlouhá 450 km. Úseky silnice v blízkosti trhliny se posunuly o 5-6 m. Při zemětřesení v Gobi (Mongolsko) 4. prosince 1957 se objevily trhliny o celkové délce 250 km. Podél nich se vytvořily římsy až 10 m. Stává se, že po zemětřesení se velké plochy pevniny propadají a zaplňují vodou a v místech, kde římsy křižují řeky, se objevují vodopády.

Síla otřesů, neboli síla zemětřesení na zemském povrchu, je určena body. Nejběžnější je 12bodová stupnice. Přechod od nedestruktivních k destruktivním šokům odpovídá 7 bodům.