Сейсмические явления

Сейсмические (от греческого, сейсмо – сотрясение) явления проявляются в виде упругих колебаний земной коры.

Это происходит вследствие того, что в недрах земной коры (или в верхней мантии) возникают напряжения, которые в конечном итоге под действием тектонических сил находят выход в распрямлении сжатых пород, в образовании разрывов, что проявляется в виде толчков. Таким образом, сейсмические толчки – явление чисто механическое. При толчках возникают упругие волны, которые распространяются во все стороны от мест разрывов. Эти волны называются сейсмическими.

Если большинство пород, слагающих земную кору, рассматривать как упругую среду, то сейсмические волны передают деформации, возникающие в горных породах, на значительные расстояния и с большой скоростью. Эти волны по виду деформаций делятся на продольные и поперечные.

Продольные волны (или волны сжатия–растяжения) заставляют колебаться частицы пород в направлении, совпадающем с движением волны. Поперечные волны (или «волны сдвига») распространяются в направлении перпендикулярном к направлению движения продольных волн. Скорость и энергия поперечных волн в 1,7 раза меньше, чем у продольных волн.

При встрече подземных упругих волн с поверхностью земли возникает новый вид колебательного движения – так называемые поверхностные волны. Это обычные волны тяжести, которые приводят к деформациям поверхности земли. На рис. 5 цифрами и буквами обозначены: Э – эпицентр; Г – гипоцентр; 1 – продольные волны (P-волны); 2 – поперечные волны (волны сдвига, S-волны); 3 – поверхностные волны (L-волны). На рис. 6 в виде блок-диаграммы показан сейсмоопасный участок.

Рис. 5. Сейсмические волны

Рис. 6. Блок-диаграмма сейсмоопасного участка

Место, где возникает сейсмический толчок, лежащий в глубине земной коры, носит название гипоцентра.

Глубина залегания гипоцентра бывает 1-10 км – поверхностные сейсмические явления, 30-50 км – коровые и от 100-700 км – глубокие. Наиболее разрушительными являются поверхностные сейсмические явления.

Проекция гипоцентра на дневную поверхность называетсяэпицентром. Сила удара продольной волны в эпицентре максимальная.

Анализ случаев сейсмических явлений показал, что в сейсмически активных районах Земли до 70% гипоцентров располагается до глубины 60 км.

Действие сейсмических волн или, иначе говоря, их продолжительность обычно ограничивается несколькими секундами, иногда минутами, но иногда бывают случаи более длительного времени. Так, например в 1923 г. на Камчатке сейсмическое явление продолжалось с февраля по апрель месяц (195 толчков).

Сотрясение земной коры сейсмического происхождения происходят очень часто и как стихийное бедствие после ураганов и тайфунов занимают второе место по величине материального ущерба, приносимого человечеству.

Ежегодно на земном шаре регистрируется около 100 тыс. сейсмических явлений, из которых около 100 приводят к разрушениям, а в ряде случаев к катастрофам, как, например, в г. Токио (1923 г), Сан-Франциско (1906 г), Чили и на острове Сицилия (1968 г). Исключительное по силе сейсмическое явление произошло в Монголии (1956 г). Один из горных пиков раскололся пополам, часть горы высотой в 400 м обрушилась в ущелье, образовалась сбросовая впадина длиной до 18 км и шириной около 800 м, на поверхности земли появились трещины шириной до 20 м, главная из которых протянулась в длину до 250 км.

Сейсмические явления возникают, как на суше, так и на дне океанов. В связи с этим среди них различают моретрясения и землетрясения.

Моретрясения возникают в океанических впадинах Тихого, реже Индийского и Атлантического океанов. Быстрое поднятие и опускание дна порождает на его поверхности пологие волны (цунами) с расстоянием между гребнями в несколько километров и высотой на многие метры (рис. 7).

Рис. 7. Схематическое изображение цунами

При подходе к берегам вместе с подъёмом дна высота волны увеличивается до 15-20 м и более. Уникальный случай произошел в 1964 г на Аляске, где высота волны достигла 66 м при скорости движения – 585 км/час.

Цунами передвигаются на расстояния в сотни и даже тысячи километров со скоростью 500-800 км/час и более.

В России цунами бывают в Тихом океане у берегов Камчатки и Курильских островов. Одно из таких цунами было в 1952 г. Перед приходом волны море отступило на 500 м, а через 40 минут волна ударила в берега, разрушила все постройки и дороги, покрыла прибрежную территорию песком, илом и обломками пород. Через некоторое время, вслед за первой, пришла вторая волна высотой в 10-15 м, которая довершила разгром берега.

Цунами возникают реже землетрясений. Так, за 200 последних лет на Камчатке и Курилах их было всего 14, из которых четыре были катастрофическими. Последнее глобальное катастрофическое цунами произошло в Индийском океане в конце декабря 2004 года, когда по общим оценкам погибло более 200 тысяч человек в Индонезии и странах Индокитая.

Строительство на берегах, куда может подойти цунами требует выполнения защитных мероприятий. В России, как и в сопредельных странах Тихоокеанского региона, действует служба наблюдений, которая своевременно оповещает о приближении цунами. Это позволяет укрыть людей от опасности. Сооружения размещают на высокой части рельефа, при необходимости прикрывают берега железобетонными молами, ставят волноотбойные стены, создают защитные земляные насыпи.

Землетрясения – это сейсмические явления на суше.

В России землетрясения бывают на Кавказе, Алтае, Саянах, Прибайкалье, Сахалине, Курильских островах и Камчатке. Все эти территории находятся в зонах взаимодействия литосферных плит или внутри них в геосинклинальном поясе. До настоящего времени только эти районы считались сейсмическими, но уже во второй половине 20-го века стало очевидным, что землетрясения при определённых условиях могут возникать и на платформах, хотя они, в отличие от тектонических землетрясений, имеют другое происхождение.

Для суши предлагается различать четыре типа землетрясений по происхождению:

1. Тектонические, вызванные тектоническими силами земной коры и составляющие подавляющее большинство землетрясений. Они характеризуются широкими площадями и большой силой или, иначе говоря, высокой балльностью.

2. Вулканические, связанные с извержением вулканов и имеющие локальное распространение, но иногда с большой силой.

3. Денудационные (обвальные и провальные), порождаемые падением больших массивов горных пород со склонов или падением в провалы в результате карстообразования. Такие землетрясения имеют так же локальный характер и сравнительно небольшую силу.

4. Техногенные, связанные с производственной деятельностью человека.

На сегодня вполне очевидно, что производственная деятельность человека может влиять на сейсмическую обстановку даже на глобальном уровне. Это так называемые наведенные землетрясения. Они могут быть вызваны заполнением обширных водохранилищ, откачкой нефти, газа, межпластовых подземных вод, ядерными взрывами, массированными военными бомбардировками и т.д. Выше приведенный перечень показывает, что человек может оказывать определённое воздействие на геологическую среду и своей деятельностью способен создавать побудительные причины негативных тектонических событий, известных как природно-техногенные катастрофы.