Jordbävningar är skakningar och vibrationer på jordens yta orsakade av naturliga orsaker (främst tektoniska processer), eller (ibland) artificiella processer (explosioner, fyllning av reservoarer, kollaps av underjordiska håligheter i gruvdrift). Små skakningar kan också orsakas av att lava stiger under vulkanutbrott.

En jordbävning av tektonisk typ, dvs. associerad med jordens inre endogena krafter, är en sprickprocess som sker med en viss ändlig hastighet, och inte omedelbart. Det involverar bildandet och förnyelsen av många olika skala luckor, med rippning av var och en av dem inte bara med frisättningen, utan också med omfördelningen av energi i en viss volym. När vi talar om det faktum att kraften från yttre påverkan på bergarter översteg deras styrka, bör vi komma ihåg att det inom geomekaniken finns en tydlig skillnad mellan styrkan hos bergarter som material, som är relativt hög, och styrkan hos bergmassa, som förutom bergmaterialet även innefattar strukturella försvagade zoner. Tack vare det senare är bergmassans hållfasthet betydligt lägre än hållfastheten hos själva bergarterna.

Utbredningshastigheten för sprickor är flera km/s och denna destruktionsprocess täcker en viss volym av stenar, som kallas jordbävningskällan. Hypocentret är centrum för fokus, en konventionell punktkälla för korta periodoscillationer.

Fysikalisk-kemiska processer som sker inuti jorden orsakar förändringar psykiskt tillstånd Jord, volym och andra egenskaper hos materia. Detta leder till ackumulering av elastiska spänningar i alla delar av världen. När elastiska spänningar överskrider hållfasthetsgränsen för ämnet kommer stora jordmassor att spricka och röra sig, vilket kommer att åtföljas av kraftiga skakningar. Det är detta som får jorden att skaka - en jordbävning.

En jordbävning kallas också vanligen för alla vibrationer jordens yta och underjord, oavsett vilka orsaker det orsakas - endogent eller antropogent, och oavsett vilken intensitet den är.

Jordbävningar förekommer inte överallt på jorden. De är koncentrerade i relativt smala bälten, huvudsakligen begränsade till höga berg eller djupa havsgravar. Den första av dem - Stilla havet - ramar Stilla havet; den andra - Medelhavet Trans-Asian - sträcker sig från mitten Atlanten genom poolen Medelhavet, Himalaya, Östasien hela vägen till Stilla havet; slutligen täcker det atlantisk-arktiska bältet den mittatlantiska ubåtsryggen, Island, Jan Mayen Island och Lomonosovs ubåtsrygg i Arktis, etc.

Jordbävningar förekommer också i zonen av afrikanska och asiatiska depressioner, såsom Röda havet, sjöarna Tanganyika och Nyasa i Afrika, Issyk-Kul och Baikal i Asien.

Faktum är att de högsta bergen eller djuphavsgravarna i geologisk skala är unga formationer som håller på att bildas. Jordskorpan i sådana områden är rörlig. Den överväldigande majoriteten av jordbävningar är förknippade med bergsbyggnadsprocesser. Sådana jordbävningar kallas tektoniska. Forskare har sammanställt en speciell karta som visar hur kraftiga jordbävningar är eller kan vara i olika delar av vårt land: i Karpaterna, Krim, Kaukasus och Transkaukasien, i Pamirbergen, Kopet-Dag, Tien Shan, västra och östra Sibirien, Baikal-regionen, Kamchatka, Kurilöarna och Arktis.

Det finns också vulkaniska jordbävningar. Lava och heta gaser som sjuder i vulkanernas djup trycker på jordens övre lager, som ånga från kokande vatten på locket till en vattenkokare. Vulkaniska jordbävningar är ganska svaga, men varar länge: veckor och till och med månader. Det har förekommit fall där de inträffar före vulkanutbrott och tjänar som förebud om katastrof.

Markskakningar kan också orsakas av skred och stora skred. Dessa är lokala jordskred.

Som regel åtföljs starka jordbävningar av efterskalv, vars kraft gradvis minskar.

I tektoniska jordbävningar spricker eller rör sig stenar på någon plats djupt i jorden, som kallas jordbävningsfokus eller hypocenter. Dess djup når vanligtvis flera tiotals kilometer, och in i vissa fall och hundratals kilometer. Det område av jorden som ligger ovanför källan, där skakkraften når sin största storlek, kallas epicentrum.

Ibland störningar i jordskorpan- sprickor, fel - når jordens yta. I sådana fall slits broar, vägar och strukturer isär och förstörs. Under jordbävningen i Kalifornien 1906 bildades en 450 km lång spricka. Sektioner av vägen nära sprickan förskjuts med 5-6 m. Under jordbävningen i Gobi (Mongolien) den 4 december 1957 uppstod sprickor med en total längd av 250 km. Längs dem har det bildats avsatser på upp till 10 m. Det händer att efter en jordbävning stora landområden sjunker och fylls med vatten och på platser där avsatser korsar floder uppstår vattenfall.

Hur ofta inträffar jordbävningar på jorden? Moderna precisionsinstrument registrerar mer än 100 tusen jordbävningar årligen. Men människor känner ungefär 10 tusen jordbävningar. Av dessa är cirka 100 destruktiva.

Skakningens styrka, eller styrkan av jordbävningen på jordens yta, bestäms av punkter. Den vanligaste är den 12-gradiga skalan. Övergången från oförstörande till destruktiva stötar motsvarar 7 poäng.

Styrkan av en jordbävning på jordens yta beror i högre grad på källans djup: ju närmare källan är jordens yta, desto större styrka har jordbävningen vid epicentrum. Förstörelse på jordens yta beror, förutom energin som frigörs vid en jordbävning och källans djup, även på jordens kvalitet. Den största förstörelsen sker på lösa, fuktiga och instabila jordar. Kvaliteten på markbyggnader har också betydelse.

Jordens himlavalv har alltid varit en symbol för säkerhet. Och idag känner en person som är rädd för att flyga på ett flygplan skyddad först när han känner en plan yta under fötterna. Därför är det värsta när marken bokstavligen försvinner under dina fötter. Jordbävningar, även de svagaste, undergräver känslan av trygghet så mycket att många av konsekvenserna inte är förknippade med förstörelse, utan med panik och är av psykologisk snarare än fysisk natur. Dessutom är detta en av de katastrofer som mänskligheten inte kan förhindra, och därför forskar många forskare på orsakerna till jordbävningar, utvecklar metoder för att registrera skakningar, förutsäga och varna. Mängden kunskap som redan samlats av mänskligheten i denna fråga gör att vi kan minimera förluster i vissa fall. Samtidigt exempel på jordbävningar senare år tyder tydligt på att det fortfarande finns mycket att lära och göra.

Kärnan i fenomenet

I hjärtat av varje jordbävning finns en seismisk våg som leder till den, som uppstår som ett resultat av kraftfulla processer av varierande djup. Ganska mindre jordbävningar inträffar på grund av ytdrift, ofta längs förkastningar. Orsakerna till jordbävningar som är djupare på sin plats får ofta förödande konsekvenser. De flyter i zoner längs kanterna på skiftande plattor som störtar in i manteln. De processer som sker här leder till de mest märkbara konsekvenserna.

Jordbävningar inträffar varje dag, men de flesta av dem går obemärkt förbi av människor. De spelas bara in med speciella enheter. I det här fallet inträffar den största kraften av skakningar och maximal förstörelse i epicentrets zon, platsen ovanför källan som genererade de seismiska vågorna.

Vågar

Idag finns det flera sätt att bestämma styrkan hos ett fenomen. De är baserade på begrepp som jordbävningens intensitet, dess energiklass och magnitud. Den sista av dessa är en storhet som kännetecknar mängden energi som frigörs i form av seismiska vågor. Denna metod för att mäta styrkan hos ett fenomen föreslogs 1935 av Richter och kallas därför i folkmun för Richterskalan. Det används fortfarande idag, men i motsats till vad många tror, tilldelas varje jordbävning inte poäng, utan ett visst magnitudvärde.

Jordbävningspoäng, som alltid anges i beskrivningen av konsekvenserna, är relaterade till en annan skala. Den är baserad på en förändring i vågens amplitud, eller storleken på svängningarna vid epicentrum. Värdena på denna skala beskriver också intensiteten av jordbävningar:

1-2 poäng: ganska svaga skakningar, registrerade endast av instrument;
3-4 poäng: märks i höghus, ofta märkbar av ljuskronans svängning och förskjutning av små föremål, kan en person känna sig yr;
5-7 poäng: skakningar kan kännas redan på marken, sprickor kan uppstå på väggarna i byggnader, gips kan falla av;
8 poäng: kraftiga skakningar leder till djupa sprickor i marken och märkbara skador på byggnader;
9 poäng: väggar av hus, ofta underjordiska strukturer, förstörs;
10-11 poäng: en sådan jordbävning leder till kollapser och jordskred, kollaps av byggnader och broar;
12 poäng: leder till de mest katastrofala konsekvenserna, inklusive allvarliga förändringar i landskapet och till och med riktningen för vattenrörelser i floder.

Jordbävningspoäng, som ges i olika källor, bestäms exakt på denna skala.

Klassificering

Förmågan att förutsäga en katastrof kommer från en tydlig förståelse av vad som orsakar den. De främsta orsakerna till jordbävningar kan delas in i två stora grupper: naturliga och konstgjorda. De förra är förknippade med förändringar i underjorden, såväl som med påverkan av vissa kosmiska processer, de senare orsakas av mänsklig aktivitet. Klassificeringen av jordbävningar baseras på orsaken som orsakade det. Bland naturliga särskiljs tektoniska, jordskred, vulkaniska och andra. Låt oss titta på dem mer i detalj.

Tektoniska jordbävningar

Skorpan på vår planet är ständigt i rörelse. Det är detta som ligger bakom de flesta jordbävningar. De tektoniska plattorna som utgör skorpan rör sig i förhållande till varandra, kolliderar, divergerar och konvergerar. På förkastningsställen, där plattgränser passerar och en kompressions- eller dragkraft uppstår, ackumuleras tektonisk spänning. När det växer leder det förr eller senare till förstörelse och förskjutning av stenar, som ett resultat av vilka seismiska vågor föds.

Vertikala rörelser leder till bildandet av fel eller upplyftning av stenar. Dessutom kan plattornas förskjutning vara obetydlig och uppgå till endast några få centimeter, men mängden energi som frigörs i detta fall är tillräcklig för att orsaka allvarlig förstörelse på ytan. Spår av sådana processer på jorden är mycket märkbara. Det kan till exempel vara förskjutningar av en del av fältet i förhållande till en annan, djupa sprickor och haverier.

Under vattenpelaren

Orsakerna till jordbävningar på havsbotten är desamma som på land - rörelser litosfäriska plattor. Deras konsekvenser för människor är något olika. Mycket ofta orsakar förskjutningen av oceaniska plattor en tsunami. Efter att ha sitt ursprung ovanför epicentret, vinner vågen gradvis höjd och når ofta tio meter, och ibland femtio, nära stranden.

Enligt statistik träffar över 80 % av tsunamierna Stilla havets stränder. Idag finns det många tjänster i seismiska zoner som arbetar med att förutsäga förekomsten och spridningen av destruktiva vågor och meddelar befolkningen om faran. Men människor har fortfarande lite skydd mot sådana naturkatastrofer. Exempel på jordbävningar och tsunamier i början av vårt sekel är ytterligare en bekräftelse på detta.

Vulkaner

När det kommer till jordbävningar dyker oundvikligen upp bilder av ett utbrott av het magma som du en gång såg i ditt huvud. Och detta är inte förvånande: de två naturfenomenen är sammankopplade. Orsaken till jordbävningen kan vara vulkanisk aktivitet. Innehållet i eldbergen utövar tryck på jordens yta. Under den ibland ganska långa förberedelseperioden för ett utbrott inträffar periodiska explosioner av gas och ånga, som genererar seismiska vågor. Trycket på ytan skapar en så kallad vulkansk tremor (skakning). Den består av en serie små markskakningar.

Jordbävningar orsakas av processer som sker i djupet av både aktiva och slocknade vulkaner. I det senare fallet är de ett tecken på att det frusna eldberget ännu kan vakna. Vulkanforskare använder ofta mikrojordbävningar för att förutsäga utbrott.

I många fall kan det vara svårt att entydigt klassificera en jordbävning som tektonisk eller vulkanisk. Tecken på det senare är platsen för epicentret i närheten av vulkanen och en relativt liten magnitud.

Faller ihop

En jordbävning kan också orsakas av stenras. i bergen uppstår som ett resultat av både olika processer i undergrunden och naturfenomen, och mänsklig aktivitet. Tomrum och grottor i marken kan kollapsa och generera seismiska vågor. Stenfall orsakas av otillräcklig dränering av vatten, vilket förstör till synes solida strukturer. Kollapsen kan också orsakas av en tektonisk jordbävning. Kollapsen av en imponerande massa orsakar mindre seismisk aktivitet.

Sådana jordbävningar kännetecknas av låg styrka. Vanligtvis är volymen av kollapsat berg inte tillräcklig för att orsaka betydande fluktuationer. Men ibland leder jordbävningar av denna typ till märkbara skador.

Klassificering efter förekomstdjup

De huvudsakliga orsakerna till jordbävningar är, som redan nämnts, förknippade med olika processer i planetens tarmar. Ett av alternativen för att klassificera sådana fenomen är baserat på djupet av deras ursprung. Jordbävningar delas in i tre typer:

Yta - källan ligger på ett djup av högst 100 km; cirka 51% av jordbävningarna tillhör denna typ.
Mellanliggande - djupet varierar i intervallet från 100 till 300 km; källorna till 36% av jordbävningarna finns i detta segment.
Djupfokus - under 300 km står denna typ för cirka 13% av sådana katastrofer.

Den mest betydande jordbävningen till havs av den tredje typen inträffade i Indonesien 1996. Dess källa var belägen på ett djup av över 600 km. Denna händelse gjorde det möjligt för forskare att "upplysa" planetens inre till ett avsevärt djup. För att studera undergrundens struktur används nästan alla djupfokuserade jordbävningar som inte är farliga för människor. Mycket av data om jordens struktur erhölls från studien av den så kallade Wadati-Benioff-zonen, som kan representeras som en krökt lutande linje som indikerar platsen där en tektonisk platta sätter sig under en annan.

Antropogen faktor

Jordbävningarnas natur har förändrats något sedan början av utvecklingen av mänsklig teknisk kunskap. Förutom naturliga orsaker som orsakar skakningar och seismiska vågor uppträdde också konstgjorda. Människan, som behärskar naturen och dess resurser, såväl som att öka den tekniska kraften, genom sin verksamhet kan provocera fram en naturkatastrof. Orsakerna till jordbävningar är underjordiska explosioner, skapandet av stora reservoarer och produktion av stora volymer olja och gas, vilket resulterar i tomrum under jorden.

Ett av de ganska allvarliga problemen i detta avseende är jordbävningar som uppstår på grund av skapandet och fyllningen av reservoarer. Enorma volymer och vattenmassor utövar tryck på undergrunden och leder till förändringar i den hydrostatiska jämvikten i bergarterna. Ju högre dammen skapas, desto större är sannolikheten för förekomsten av så kallad inducerad seismisk aktivitet.

På platser där jordbävningar uppstår på grund av naturliga orsaker överlappar mänsklig aktivitet ofta tektoniska processer och framkallar naturkatastrofer. Sådana uppgifter ålägger företag som är involverade i utvecklingen av olje- och gasfält ett visst ansvar.

Konsekvenser

Kraftiga jordbävningar orsakar stor förstörelse över stora områden. Konsekvensernas katastrofala natur minskar med avståndet från epicentret. De farligaste resultaten av förstörelse är olika kollaps eller deformation av industrier i samband med farliga kemikalier, leder till att de släpps ut i miljö. Detsamma kan sägas om gravplatser och kärnavfallsdeponier. Seismisk aktivitet kan orsaka förorening av stora områden.

Förutom många förstörelser i städer har jordbävningar konsekvenser av en annan karaktär. Seismiska vågor, som redan nämnts, kan orsaka jordskred, lerflöden, översvämningar och tsunamier. Zoner efter jordbävningen naturkatastrof förändras ofta till oigenkännlighet. Djupa sprickor och misslyckanden, utspolning av jord - dessa och andra "förvandlingar" av landskapet leder till betydande miljöförändringar. De kan leda till att områdets flora och fauna dör. Detta underlättas av olika gaser och metallföreningar som kommer från djupa förkastningar, och helt enkelt genom att hela delar av livsmiljön förstörs.

Stark och svag

Den mest imponerande förstörelsen återstår efter megajordbävningar. De kännetecknas av en magnitud större än 8,5. Sådana katastrofer är lyckligtvis extremt sällsynta. Som ett resultat av liknande jordbävningar i det avlägsna förflutna bildades några sjöar och flodbäddar. Ett pittoreskt exempel på "aktiviteten" av en naturkatastrof är sjön Gek-Gol i Azerbajdzjan.

Svaga jordbävningar är ett dolt hot. Som regel är det mycket svårt att ta reda på sannolikheten för att de inträffar på marken, medan fenomen av mer imponerande omfattning alltid lämnar identifieringsmärken. Därför är alla industri- och bostadsanläggningar nära seismiskt aktiva zoner hotade. Sådana byggnader inkluderar till exempel många kärnkraftverk och kraftverk i USA, samt slutförvaringsplatser för radioaktivt och giftigt avfall.

Jordbävningsområden

Den ojämna fördelningen av seismiskt farliga zoner på världskartan är också förknippad med särdragen i orsakerna till naturkatastrofer. I Stilla havet finns ett seismiskt bälte, som på ett eller annat sätt en imponerande del av jordbävningar är förknippad med. Det inkluderar Indonesien, västkusten av Central och Sydamerika, Japan, Island, Kamchatka, Hawaii, Filippinerna, Kurilöarna och Alaska. Det näst mest aktiva bältet är det eurasiska: Pyrenéerna, Kaukasus, Tibet, Apenninerna, Himalaya, Altai, Pamir och Balkan.

Jordbävningskartan är full av andra potentiella farozoner. Alla är förknippade med platser för tektonisk aktivitet, där det finns en hög sannolikhet för kollision av litosfäriska plattor eller med vulkaner.

Den ryska jordbävningskartan är också full av ett tillräckligt antal potentiella och aktiva källor. De farligaste zonerna i denna mening är Kamchatka, östra Sibirien, Kaukasus, Altai, Sakhalin och Kurilöarna. Den mest destruktiva jordbävningen de senaste åren i vårt land inträffade på ön Sakhalin 1995. Då var naturkatastrofens intensitet nästan åtta poäng. Katastrofen ledde till att en stor del av Neftegorsk förstördes.

Den enorma faran för en naturkatastrof och omöjligheten att förhindra den tvingar forskare runt om i världen att studera jordbävningar i detalj: orsaker och konsekvenser, "identifiering" av tecken och prognostiseringsmöjligheter. Det är intressant att tekniska framsteg å ena sidan hjälper till att mer exakt förutsäga hotfulla händelser, att upptäcka de minsta förändringar i jordens interna processer, och å andra sidan blir det också en källa till ytterligare fara: olyckor kl. vattenkraftverk och kärnkraftverk, på gruvanläggningar, läggs till ytförkastningar, bränder i arbetet som är fruktansvärda i omfattning. Jordbävningen i sig är ett fenomen lika kontroversiellt som vetenskapliga och tekniska framsteg: den är destruktiv och farlig, men den tyder på att planeten lever. Enligt forskare kommer ett fullständigt upphörande av vulkanisk aktivitet och jordbävningar att innebära planetens död i geologiska termer. Differentieringen av det inre kommer att slutföras, bränslet som har värmt upp jordens inre i flera miljoner år kommer att ta slut. Och det är fortfarande oklart om det kommer att finnas en plats för människor på planeten utan jordbävningar.

JORDBÄVV

Jordbävningar är en av de mest fruktansvärda naturkatastroferna, som inte bara orsakar förödande förstörelse, utan också kräver tiotals och hundratusentals människoliv.

Känd stort antal katastrofala jordbävningar, under vilka antalet offer uppgick till många tusen (bild 18.0). År 1556, i Kina, i Shaanxi-provinsen, ledde en fruktansvärd jordbävning till döden av 830 tusen människor, och många hundratusentals skadades. Messina jordbävning 1923 - 150 tusen; Tangshan i Kina 1976 - 650 tusen. I Armenien, den 7 december 1988, som ett resultat av jordbävningen i Spitak, dog mer än 25 tusen människor och 250 tusen skadades.

Jordbävningar av varierande styrka och i olika delar av världen inträffar ständigt, vilket leder till enorma materiella skador och dödsoffer bland befolkningen. Därför vetenskapsmän olika länder De ger inte upp försök att fastställa jordbävningens natur, identifiera dess orsaker och, viktigast av allt, lära sig att förutsäga den, vilket tyvärr, med undantag för enstaka fall, ännu inte har varit möjligt.

Mekanismen för jordbävning och dess parametrar.

En jordbävning av tektonisk typ, dvs. associerad med jordens inre endogena krafter, är en sprickprocess som sker med en viss ändlig hastighet, och inte omedelbart. Det involverar bildandet och förnyelsen av många olika skala luckor, med rippning av var och en av dem inte bara med frisättningen, utan också med omfördelningen av energi i en viss volym. När vi talar om det faktum att kraften från yttre påverkan på bergarter har överskridit deras styrka, bör vi komma ihåg att inom geomekaniken särskiljs bergarternas styrka tydligt som material, vilket är relativt högt och hållbart stenmassiv, som förutom bergmaterial även omfattar strukturella försvagade zoner. Tack vare det senare är bergmassans hållfasthet betydligt lägre än hållfastheten hos själva bergarterna.

Hastigheten för utbredning av sprickor är flera km/sek och denna destruktionsprocess täcker en viss volym stenar som kallas jordbävningskälla. Hypocenter kallas källans centrum, en villkorligt punktkälla för kortperiodiska svängningar (Fig. 18.1.1).

Ris. 18.1.1. Källan till jordbävningen och utbredningen av skakningar i bergvolymen: 1 –

fokalområde eller hypocenter, 2 – projektion av hypocentret på jordens yta – epicentrum.

Isoseistiska linjer på ytan - linjer med lika stötar i punkter

I de flesta fall, men inte alltid, är brott av skjuvkaraktär och jordbävningskällan täcker en viss volym runt den. Projektionen av hypocentret på jordens yta kallas epicentrum jordbävningar. Intensiteten av jordbävningens epicentrum avbildas av linjer med samma intensitet av jordbävningar - isoseister. Område maximala poäng runt epicentrum kallas pleistoseistisk region.

Den huvudsakliga underjordiska seismiska chocken, en jordbävning, föregås vanligtvis av jordbävningar eller förskott, vilket indikerar en kritisk ökning av stress i stenar. Efter den huvudsakliga seismiska chocken observeras vanligtvis fler seismiska chocker, men svagare än huvudslaget. De kallas efterskalv och indikera processen för spänningsfrigöring under bildandet av nya sprickor i bergmassan.

Baserat på djupet av hypocentra (foci) delas jordbävningar in i 3 grupper:

1) finfokus 0-60 km; 2) mittfokus – 60-150 km; 3) djupfokus 150-700 km. Men oftast är jordbävningshypocentra koncentrerade i den övre delen av jordskorpan på 10-30 km djup, där jordskorpan kännetecknas av den största styvheten och skörheten. Snabba, om än ojämna, förskjutningar av bergmassor längs brottplanet orsakar deformationsvågor - elastiska vibrationer i bergmassan, som sprider sig i alla riktningar och når jordens yta, producerar det huvudsakliga destruktiva arbetet på den. Huvudtyperna av kropps- och ytseismiska vågor har redan diskuterats. De första inkluderar longitudinella - P (högre hastighet) och tvärgående - S (lägre hastighet) vågor. Den andra är Love-vågor - L- och Rayleigh-vågor - R. P-vågor representerar en växling av kompression och spänning och kan passera genom fasta, flytande och gasformiga ämnen, medan S-vågor, när de fortplantar sig, förskjuter partiklar av materia i rät vinkel mot riktningen för deras väg.

Längsgående våghastighet:

Där µ är skjuvmodulen; c är densiteten för mediet i vilket vågen utbreder sig; l -

koefficient associerad med bulkkompressionsmodulen K med förhållandet

Skjuvvågshastighet:

därför att Skjuvmodulen µ i vätska och gas är lika med 0, då passerar inte tvärgående vågor genom vätskor och gaser.

Ytvågor är som vattenvågor på en sjö. Kärleksvågor får stenpartiklar att svänga i ett horisontellt plan parallellt med jordytan, i rät vinkel mot riktningen för deras utbredning. Och Rayleigh-vågor, vars hastighet är mindre än kärleksvågor, uppstår i gränssnittet mellan två medier och, som verkar på partiklar, tvingar dem att röra sig vertikalt och horisontellt i ett vertikalt plan orienterat i vågens utbredningsriktning.

Ytvågor färdas långsammare än kroppsvågor och dämpas ganska snabbt både vid ytan och med djupet. P-vågor, som når jordens yta, kan överföras till atmosfären i form av ljudvågor vid frekvenser över 15 Hz. Detta förklarar det "hemska dån" som ibland hörs av människor under jordbävningar.

Seismiska vågor orsakade av jordbävningar kan registreras med hjälp av sk. seismografer– anordningar baserade på pendlar som bibehåller sin position när stativet som de är placerade på svänger. Notera tidpunkten för vågornas första ankomst, dvs. uppkomsten av en våg på seismogrammet och att känna till hastigheten på deras utbredning, bestämma avståndet till jordbävningens epicentrum (Fig. 18.1.4). seismografer.

Jordbävningsintensitet.

Jordbävningarnas intensitet eller styrka karakteriseras både i punkter (ett mått på förstörelse) och av konceptet magnitud(frigjord energi). I Ryssland används en 12-punkts skala för jordbävningsintensitet MSK - 64, sammanställd av S.V. Medvedev, V. Sponheuer och V. Karnik (se förkortning).

Enligt denna skala accepteras följande grad av intensitet eller styrka hos jordbävningar:

1–3 poäng – svag

4 – 5 poäng – påtagligt

6 – 7 poäng - stark (förfallna byggnader förstörs)

8 – destruktiv (starka byggnader och fabriksrör är delvis förstörda)

9 – förödande (de flesta byggnader är förstörda)

10 – destruktiv (nästan alla byggnader, broar förstörs, kollapser inträffar och

11 – katastrofal (alla byggnader förstörs, förändringar inträffar

landskap)

12 - katastrofala katastrofer (fullständig förstörelse, förändringar i terrängen

över ett brett område).

Ris. 18.1.4. Restid för seismiska vågor från jordbävningens epicentrum som används

för att bestämma avståndet från epicentrum till jordbävningsregistreringspunkten

Graden av skakning på jordens yta, liksom det område som täcks av den, beror på många orsaker, inklusive källans natur, dess djup, typer av stenar, lösa sediment eller steniga berg, vatteninnehåll, etc.

För att kvantifiera måttet på den totala energin av seismiska vågor som frigörs under en jordbävning, ska skalan magnituder(M) enligt C. F. Richter, professor vid California Institute of Technology.

Där A och T är amplituden och perioden för svängningar i vågen, . - avstånd från observationsstationen till jordbävningens epicentrum, B och e - konstanter beroende på förhållandena för observationsstationens läge.

Detta är en magnitud som beräknas från ytvågor, även om magnituder från longitudinella och skjuvvågor används.

Magnitud 0 betyder en jordbävning med en maximal förskjutningsamplitud på 1 µm på ett epicentralt avstånd av 100 km. En magnitud på 5 orsakar mindre skador på byggnader, medan en magnitud på 7 markerar en förödande jordbävning. De kraftigaste registrerade jordbävningarna hade en magnitud på 8,9-9,0. Det bör betonas att djupfokuserade jordbävningar vanligtvis inte genererar ytseismiska vågor, därför finns det andra magnitudskalor, till exempel teleseismiska för avlägsna (mer än 2000 km från epicentrum) jordbävningar eller den enhetliga magnituden av B. Gutenberg, bestämd genom amplituden av längsgående kroppsvågor. Det finns många modifieringar av skalor som gör att man kan uppskatta energin för alla jordbävningar som inträffar på jorden, inklusive alla kärnkraftsexplosioner under jord och industriella explosioner. I synnerhet bedömningen seismiskt ögonblick–

Där µ är skjuvhållfastheten för stenar i förkastningszonen, S är arean av förkastningsytan, - den genomsnittliga förskjutningen längs förkastningen möjliggör en ganska objektiv bedömning av jordbävningens storlek. Storlek beräknad från seismiskt moment:

Det största kända seismiska momentet fastställdes för jordbävningen i Chile 1960 - MW = 9,6; Mo = 2,5 1030 dyn cm.

Det finns ett visst samband mellan magnituden (M) och styrkan på jordbävningen, uttryckt i punkter (J0).

Samband mellan magnitud (M), jordbävningsintensitet i punkter (J0) och bränndjup. (H) uttrycks med formeln:

där a, b och c är koefficienter som bestämts empiriskt för varje specifikt område där jordbävningar inträffade.

Energi, frigörs under jordbävningar når enorma mängder och uttrycks med formeln:

Var är densiteten för de övre lagren av jorden, V är hastigheten för seismiska vågor, A är förskjutningsamplituden, T är svängningsperioden. Energi kan beräknas med hjälp av data som läses från seismogram.

B. Gutenberg, som liksom C. F. Richter arbetade vid California Institute of Technology, föreslog en ekvation för förhållandet mellan energin från en jordbävning och dess magnitud på Richterskalan

Denna formel visar en kolossal ökning av energi med ökande jordbävningsmagnitud. En ökning av storleken på en jordbävning med en enhet orsakar således en ökning av energin med 32 gånger, medan amplituden av vibrationer på jordens yta bara ökar 10 gånger.

Ris. 18.1.3. Förhållandet mellan jordbävningens magnitud och frigjord energi

Mängden energi som frigörs per volymenhet berg, till exempel 1 m3 per 1 sekund kallas specifik seismisk kraft.

Intensiteten av en jordbävning i epicentrum av en jordbävning och i pleistoseistområdet är högre, ju närmare ytan källan är belägen. Men med avstånd från epicentrum i detta fall avtar svängningarna snabbt. Under mycket kraftiga jordbävningar med M=8 täcker seismiska vibrationer ett enormt område med en radie på cirka 1000 km. Området som täcks av förstörelse ökar beroende på storleken. Så, med M = 5 och ett källdjup på 40 km, kommer förstörelseområdet att vara cirka 100 km 2 och med M = 8 - cirka 20 000 km 2.

Källor till jordbävningar. Det har redan sagts att den överväldigande majoriteten av jordbävningarna inträffar i den övre, relativt mer ömtåliga delen av jordskorpan på 7-30 km djup. Mekanismen för dessa jordbävningar visar att de alla bildades som ett resultat av förskjutning längs förkastningar med en nästan obligatorisk slag-slip-komponent. Storleken på jordbävningskällor ökar i allmänhet med ökande magnitud.Om källan är belägen grunt kan ett seismogent brott komma till ytan, vilket hände till exempel under jordbävningen i Spitak. Källan är inte ett plan, utan ett visst volymetriskt block av litosfären, inom vilket rörelser sker längs ett antal individuella förkastningar, som smälter samman till ett stort seismogent brott.

Hundratusentals jordbävningar inträffar på vår planet varje år. De flesta av dem är så små och obetydliga att endast speciella sensorer kan upptäcka dem. Men det finns också allvarligare fluktuationer: två gånger i månaden skakar jordskorpan tillräckligt våldsamt för att förstöra allt runt omkring.

Eftersom de flesta skakningar av sådan kraft inträffar på botten av världshavet, om de inte åtföljs av en tsunami, är människor inte ens medvetna om dem. Men när landet ryser är elementet så destruktivt att antalet offer går i tusental, som hände på 1500-talet i Kina (under jordbävningar av magnituden 8,1 dog mer än 830 tusen människor).

Jordbävningar är underjordiska skakningar och vibrationer av jordskorpan orsakade av naturliga eller artificiellt skapade orsaker (rörelse av litosfäriska plattor, vulkanutbrott, explosioner). Konsekvenserna av högintensiva skakningar är ofta katastrofala, näst efter tyfoner när det gäller antalet offer.

Tyvärr har forskare för närvarande inte studerat de processer som sker i djupet av vår planet så bra, och därför är prognosen för jordbävningar ganska ungefärlig och felaktig. Bland orsakerna till jordbävningar identifierar experter tektoniska, vulkaniska, jordskred, konstgjorda och konstgjorda vibrationer av jordskorpan.

Tektonisk

De flesta jordbävningar som registrerats i världen uppstod som ett resultat av rörelser av tektoniska plattor, när en kraftig förskjutning av stenar inträffar. Detta kan antingen vara en kollision med varandra eller att en tunnare platta sänks under en annan.

Även om denna förskjutning vanligtvis är liten och uppgår till bara några centimeter, börjar bergen ovanför epicentret att röra sig och frigör enorm energi. Som ett resultat bildas sprickor på jordens yta, längs kanterna av vilka enorma områden på jorden börjar skifta, tillsammans med allt som finns på den - fält, hus, människor.

Vulkanisk

Men vulkaniska vibrationer, även om de är svaga, fortsätter under lång tid. Vanligtvis utgör de ingen särskild fara, men katastrofala konsekvenser har fortfarande registrerats. Som ett resultat av det kraftfulla utbrottet av vulkanen Krakatoa i slutet av 1800-talet. explosionen förstörde halva berget, och de efterföljande skakningarna var så kraftiga att de delade ön i tre delar och störtade två tredjedelar i avgrunden. Tsunamin som uppstod efter detta förstörde absolut alla som hade lyckats överleva tidigare och inte hunnit lämna det farliga territoriet.

Jordskred

Det är omöjligt att inte tala om skred och stora skred. Vanligtvis är dessa skakningar inte allvarliga, men i vissa fall kan deras konsekvenser vara katastrofala. Så det hände en gång i Peru, när en enorm lavin, som orsakade en jordbävning, kom ner från berget Ascaran med en hastighet av 400 km/h och, efter att ha jämnat ut mer än en bosättning, dödade mer än arton tusen människor.

Teknogen

I vissa fall är orsakerna till och konsekvenserna av jordbävningar ofta relaterade till mänskliga aktiviteter. Forskare har registrerat en ökning av antalet skakningar i områden med stora reservoarer. Detta beror på det faktum att den uppsamlade vattenmassan börjar sätta press på den underliggande jordskorpan, och vatten som tränger in genom jorden börjar förstöra den. Dessutom har en ökning av seismisk aktivitet noterats i olje- och gasproduktionsområden, såväl som i området för gruvor och stenbrott.

Artificiell

Jordbävningar kan också orsakas på konstgjord väg. Till exempel, efter att Nordkorea testat nya kärnvapen, registrerade sensorer måttliga jordbävningar på många platser på planeten.

En undervattensjordbävning uppstår när tektoniska plattor kolliderar på havsbotten eller nära kusten. Om källan är ytlig och magnituden är 7 är en undervattensjordbävning extremt farlig eftersom den orsakar en tsunami. Under skakningen av havsskorpan faller en del av botten, den andra stiger, vilket resulterar i att vattnet, i ett försök att återgå till sin ursprungliga position, börjar röra sig vertikalt och genererar en serie enorma vågor som rör sig mot kusten.

En sådan jordbävning tillsammans med en tsunami kan ofta få katastrofala konsekvenser. Till exempel inträffade ett av de kraftigaste havsbävningarna för flera år sedan i indiska oceanen: som ett resultat av undervattensskakningar steg stor tsunami och, att träffa de närliggande kusterna, ledde till döden av mer än tvåhundratusen människor.

Skakningarna börjar

Källan till en jordbävning är ett brott, efter bildandet av vilket jordens yta omedelbart skiftar. Det bör noteras att detta gap inte uppstår omedelbart. Först kolliderar plattorna med varandra, vilket resulterar i friktion och energi som gradvis börjar ackumuleras.

När spänningen når sitt maximum och börjar överstiga friktionskraften spricker stenarna, varefter den frigjorda energin omvandlas till seismiska vågor som rör sig med en hastighet av 8 km/s och orsakar vibrationer i jorden.

Egenskaperna för jordbävningar baserat på epicentrets djup är indelade i tre grupper:

Normal – epicentrum upp till 70 km;
Mellanliggande – epicentrum upp till 300 km;
Djupfokus - epicentret på ett djup som överstiger 300 km, typiskt för Stillahavskanten. Ju djupare epicentret är, desto längre kommer de seismiska vågorna som genereras av energin.

Karakteristisk

En jordbävning består av flera steg. Den huvudsakliga, kraftigaste chocken föregås av varningsvibrationer (förchocker), och efter den börjar efterskalv och efterföljande skakningar, och storleken på det starkaste efterskalvet är 1,2 mindre än huvudchocken.

Perioden från början av förskott till slutet av efterskalv kan mycket väl pågå i flera år, som till exempel hände i slutet av 1800-talet på ön Lissa i Adriatiska havet: den varade i tre år och under denna tid ägde forskare registrerade 86 tusen skakningar.

När det gäller varaktigheten av huvudchocken är den vanligtvis kort och varar sällan mer än en minut. Till exempel varade den kraftigaste chocken i Haiti, som inträffade för flera år sedan, i fyrtio sekunder - och detta var tillräckligt för att förvandla staden Port-au-Prince till ruiner. Men i Alaska registrerades en serie skakningar som skakade jorden i cirka sju minuter, där tre av dem ledde till betydande förstörelse.

Att beräkna vilken chock som kommer att vara den huvudsakliga och kommer att ha störst omfattning är extremt svårt, problematiskt och det finns inga absoluta metoder. Därför överraskar kraftiga jordbävningar ofta befolkningen. Detta hände till exempel 2015 i Nepal, i ett land där lindriga skakningar registrerades så ofta att folk helt enkelt inte brydde sig så mycket om dem. Därför ledde en markskakning med en magnitud på 7,9 till ett stort antal offer, och de svagare efterskalv med en magnitud på 6,6 som följde den en halvtimme senare och nästa dag förbättrade inte situationen.

Det händer ofta att de starkaste skakningarna som inträffar på ena sidan av planeten skakar den motsatta sidan. Till exempel lindrade jordbävningen 2004 på magnituden 9,3 i Indiska oceanen en del av den ökande stressen på San Andreas-förkastningen, som ligger vid korsningen av litosfäriska plattor längs Kaliforniens kust. Den visade sig vara så stark att den något ändrade utseendet på vår planet, jämnade ut dess utbuktning i mitten och gjorde den mer rundad.

Vad är magnitud

Ett sätt att mäta svängningarnas amplitud och mängden energi som frigörs är magnitudskalan (Richterskalan), som innehåller godtyckliga enheter från 1 till 9,5 (den förväxlas mycket ofta med en tolvpunktsintensitetsskala, mätt i poäng). En ökning av omfattningen av jordbävningar med bara en enhet innebär en ökning av vibrationsamplituden med tio och energin med trettiotvå gånger.

Beräkningarna visade att storleken på epicentret under svaga vibrationer av ytan, både i längd och vertikalt, mäts i flera meter, när den har medelstyrka - i kilometer. Men jordbävningar som orsakar katastrofer har en längd på upp till 1 tusen kilometer och sträcker sig från brottpunkten till ett djup på upp till femtio kilometer. Således var den maximala registrerade storleken på jordbävningens epicentrum på vår planet 1000 gånger 100 km.

Storleken på jordbävningar (Richterskala) ser ut så här:

2 - svaga, nästan omärkliga vibrationer;
4 - 5 - även om stötarna är svaga kan de leda till mindre skador;
6 - medelstor skada;
8,5 - en av de starkaste registrerade jordbävningarna.
Den största anses vara den stora chilenska jordbävningen med en magnitud på 9,5, som genererade en tsunami som, efter att ha korsat Stilla havet, nådde Japan och täckte 17 tusen kilometer.

Med fokus på omfattningen av jordbävningar hävdar forskare att av de tiotusentals vibrationer som inträffar på vår planet per år, har bara en en magnitud på 8, tio - från 7 till 7,9 och hundra - från 6 till 6,9. Man måste ta hänsyn till att om jordbävningens magnitud är 7 kan konsekvenserna bli katastrofala.

Intensitetsskala

För att förstå varför jordbävningar inträffar har forskare utvecklat en intensitetsskala baserad på yttre manifestationer som påverkan på människor, djur, byggnader och natur. Ju närmare jordbävningarnas epicentrum är jordens yta, desto större intensitet (denna kunskap gör det möjligt att ge åtminstone en ungefärlig prognos för jordbävningar).

Om till exempel jordbävningens magnitud var åtta och epicentret låg på tio kilometers djup, skulle jordbävningens intensitet vara mellan elva och tolv. Men om epicentret var beläget på ett djup av femtio kilometer, kommer intensiteten att vara mindre och kommer att mätas vid 9-10 punkter.

Enligt intensitetsskalan kan den första förstörelsen inträffa redan med magnitud sex stötar, när tunna sprickor uppstår i gipset. En jordbävning av magnituden 11 anses vara katastrofal (jordskorpans yta täcks av sprickor och byggnader förstörs). De kraftigaste jordbävningarna, som avsevärt kan förändra områdets utseende, uppskattas till tolv punkter.

Vad man ska göra under jordbävningar

Enligt grova uppskattningar av forskare överstiger antalet människor som har dött i världen på grund av jordbävningar under det senaste halva millenniet fem miljoner människor. Hälften av dem är i Kina: det ligger i en zon av seismisk aktivitet och ett stort antal människor bor på dess territorium (830 tusen människor dog på 1500-talet, 240 tusen i mitten av förra seklet).

Sådana katastrofala konsekvenser kunde ha förhindrats om jordbävningsskyddet hade varit väl genomtänkt på delstatsnivå, och utformningen av byggnader hade tagit hänsyn till möjligheten för kraftiga skakningar: de flesta människor dog under spillrorna. Ofta har människor som bor eller vistas i en seismiskt aktiv zon inte den minsta aning om exakt hur de ska agera i en nödsituation och hur de ska rädda sina liv.

Du måste veta att om skakningar hittar dig i en byggnad måste du göra allt för att komma ut så snabbt som möjligt. öppet utrymme Det är dock strängt förbjudet att använda hissar.

Om det är omöjligt att lämna byggnaden, och jordbävningen redan har börjat, är det extremt farligt att lämna det, så du måste stå antingen i dörröppningen eller i ett hörn nära en bärande vägg, eller krypa under ett starkt bord, skydda ditt huvud med en mjuk kudde från föremål som kan falla uppifrån. Efter att skakningarna är över måste byggnaden lämnas.

Om en person befinner sig på gatan under uppkomsten av jordbävningar, måste han flytta bort från huset med minst en tredjedel av dess höjd och undvika höga byggnader, staket och andra byggnader, rör sig i riktning mot breda gator eller parker. Det är också nödvändigt att hålla sig så långt som möjligt från nedbrutna elektriska ledningar i industriföretag, eftersom explosiva material eller giftiga ämnen kan lagras där.

Men om de första skakningarna fångade en person när han var i en bil eller kollektivtrafik, måste han omedelbart lämna fordonet. Om bilen står på ett öppet område, tvärtom, stanna bilen och vänta ut jordbävningen.

Om det händer att du är helt täckt av skräp, är det viktigaste att inte få panik: en person kan överleva utan mat och vatten i flera dagar och vänta tills de hittar honom. Efter katastrofala jordbävningar arbetar räddare med specialtränade hundar, och de kan känna lukten av livet bland spillrorna och ge ett tecken.

RYSKA FEDERATIONENS UTBILDNINGSMINISTERIET OCH VETENSKAP

FSBEI HPE "SAKHALIN STATE UNIVERSITY"

TEKNISKA INSTITUTET

AVDELNING FÖR LIVSSÄKERHET OCH

CIVILFÖRSVAR

Kolesnikova Elena Alexandrovna

Jordbävning

Examination på disciplinen

"Farliga naturliga processer"

Utbildningens riktning: 280700.62 – Technosphere säkerhet

Profil: Säkerhet för tekniska processer och produktion

Vetenskaplig rådgivare:

Svetetsky S.N. _______________

Yuzhno-Sakhalinsk – 2014

Inledning 3

1. Mekanismen för jordbävning 4

2. Studie av jordbävningar 7

3. Typer av miljökonsekvenser från jordbävningar 10

Slutsats 14

Bibliografi 16

Introduktion

Jordbävningar är en av de mest fruktansvärda naturkatastroferna, som inte bara orsakar förödande förstörelse, utan också kräver tiotals och hundratusentals människoliv. Jordbävningar har alltid orsakat skräck med sin styrka, oförutsägbarhet och konsekvenser. I sådana fall känner en person sig överlämnad till makten av ”Guds vrede”. Jordens himlavalv, det mest orubbliga i en människas sinne, visar sig plötsligt vara rörligt, det reser sig i vågor och delar sig i djupa raviner.

Ett stort antal katastrofala jordbävningar är kända, under vilka antalet offer uppgick till många tusen. År 1556 i Kina, i provinsen Shaanxi, ledde en fruktansvärd jordbävning till 830 tusen människors död och många hundratusentals skadades. Jordbävningen i Lissabon i Portugal 1755 krävde mer än 60 tusen liv. Messina jordbävning 1923 - 150 tusen; Tangshan i Kina 1976 - 650 tusen. Denna sorgliga lista fortsätter och fortsätter. I Armenien, den 7 december 1888, som ett resultat av jordbävningen i Spitak, dog mer än 25 tusen människor och 250 tusen skadades. Den 28 maj 1995, i norra Sakhalin, raserade en kraftig jordbävning staden Neftegorsk från jordens yta, där mer än 2 000 människor dog.

Jordbävningar av varierande styrka och i olika delar av världen inträffar ständigt, vilket leder till enorma materiella skador och dödsoffer bland befolkningen. Därför ger forskare från olika länder inte upp försök att fastställa jordbävningens natur, identifiera dess orsaker och, viktigast av allt, lära sig att förutsäga det, vilket tyvärr, med undantag för enstaka fall, ännu inte har varit möjligt.

1. Mekanismen för jordbävning

Utbredningshastigheten för sprickor är flera km/sek och denna destruktionsprocess täcker en viss volym av stenar, som kallas jordbävningskällan. Hypocentret är centrum för fokus, en konventionell punktkälla för korta periodoscillationer.

Fysikalisk-kemiska processer som sker inuti jorden orsakar förändringar i jordens fysiska tillstånd, volym och andra egenskaper hos materia. Detta leder till ackumulering av elastiska spänningar i alla delar av världen. När elastiska spänningar överskrider hållfasthetsgränsen för ämnet kommer stora jordmassor att spricka och röra sig, vilket kommer att åtföljas av kraftiga skakningar. Det är detta som får jorden att skaka - en jordbävning.

En jordbävning brukar också kallas vilken vibration som helst av jordens yta och undergrund, oavsett vilka orsaker den orsakas – endogen eller antropogen, och oavsett dess intensitet.

Jordbävningar förekommer inte överallt på jorden. De är koncentrerade i relativt smala bälten, huvudsakligen begränsade till höga berg eller djupa havsgravar. Den första av dem - Stilla havet - ramar in Stilla havet; den andra - Medelhavet Trans-Asian - sträcker sig från mitten av Atlanten genom Medelhavsbassängen, Himalaya, Östasien hela vägen till Stilla havet; slutligen täcker det atlantisk-arktiska bältet den mittatlantiska ubåtsryggen, Island, Jan Mayen Island och Lomonosovs ubåtsrygg i Arktis, etc.

Jordbävningar förekommer också i zonen av afrikanska och asiatiska depressioner, såsom Röda havet, sjöarna Tanganyika och Nyasa i Afrika, Issyk-Kul och Baikal i Asien.

Markskakningar kan också orsakas av skred och stora skred. Dessa är lokala jordskred.

Som regel åtföljs starka jordbävningar av efterskalv, vars kraft gradvis minskar.

I tektoniska jordbävningar spricker eller rör sig stenar på någon plats djupt i jorden, som kallas jordbävningsfokus eller hypocenter. Dess djup når vanligtvis flera tiotals kilometer, och i vissa fall hundratals kilometer. Det område av jorden som ligger ovanför källan, där skakkraften når sin största storlek, kallas epicentrum.

Ibland når störningar i jordskorpan - sprickor, förkastningar - jordens yta. I sådana fall slits broar, vägar och strukturer isär och förstörs. Under jordbävningen i Kalifornien 1906 bildades en 450 km lång spricka. Sektioner av vägen nära sprickan förskjuts med 5-6 m. Under jordbävningen i Gobi (Mongolien) den 4 december 1957 uppstod sprickor med en total längd av 250 km. Längs dem har det bildats avsatser på upp till 10 m. Det händer att efter en jordbävning stora landområden sjunker och fylls med vatten och på platser där avsatser korsar floder uppstår vattenfall.