Образное представление недр Земли, плит и прочих объектов и процессов инициирующих землетрясения. Вулканы и их воздействия. Обвальные и техногенные землетрясения

 

Землетрясение - это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате смещения и разрывов в земной коре или верхней мантии Земли и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Эти смещения и разрывы связаны с движением литосферных плит.

Напряжение внутри земной коры растет до тех пор, пока не превысит прочности самих пород. Тогда пласты горных пород разрушаются и резко смещаются. Такое резкое смещение пород называется подвижкой.

Вертикальные подвижки приводят к резкому опусканию или поднятию пород. Обычно смещение составляет лишь несколько сантиметров, но энергия, выделяемая при перемещении миллиардов тонн породы даже на малое расстояние, огромна. Накопленное напряжение в месте подвижки снимается.

Хотя землетрясения часто описывают как мгновенные события, что вполне справедливо в масштабе Земли, подвижка продолжается в течение некоторого интервала времени.

Точка, в которой начинается подвижка, где зародился первый толчок колебания, называется очагом, фокусом или гипоцентром землетрясения. Точка на земной поверхности, расположенная непосредственно над очагом, называется эпицентром. Здесь сила подземных толчков достигает наибольшей величины.

Тектонические землетрясения

Большая часть всех известных землетрясений относится к этому типу. Они связаны с процессами горообразования и движениями в разломах литосферных плит.

Вулканические землетрясения

Вулканы известны как места возникновения слабых и сильных землетрясений. Раскаленные газы и лава, бурлящие в недрах вулканических гор толкают и давят на верхние слои Земли, как пары кипящей воды на крышку чайника. Эти движения вещества приводят к сериям мелких землетрясений - вулканическому тремеру (вулканическое дрожание).

В начале вулканической деятельности происходит активизация и микроземлетрясений. Как правило, они достаточно слабые, но наблюдения за ними иногда позволят предугадать время начала вулканической деятельности.

Обвальные землетрясения

Сейсмические колебания могут возникать при обвалах на склонах гор, провалах и просадках грунтов. Хотя они носят локальный характер, но могут привести и к большим неприятностям.

Техногенные - антропогенные землетрясения

Эти землетрясения связаны с воздействием человека на природу. Проводя подземные ядерные взрывы, закачивая в недра или извлекая оттуда большое количество воды, нефти или газа, создавая крупные водохранилища, которые своим весом давят на земные недра, человек, сам того не желая, может вызвать подземные удары.

 

 

Чтение показаний сейсмографов

 

Сейсмические волны, распространяющиеся от очага землетрясения во все стороны, достигая поверхности Земли, могут быть зафиксированы специальными приборами - сейсмографами, которые записывают ничтожные колебания грунта от землетрясений, произошедших даже на противоположной стороне земного шара

Во многих сейсмически опасных зонах ученые установили приборы, регистрирующие землетрясение, - сейсмографы. Сейсмограф состоит из маятника, например, стальной гирьки, которая на пружине или тонкой проволоке подвешена к стойке, прочно закрепленной в грунте. Маятник соединен с пером, чертящим непрерывную линию на бумажной ленте. При быстрых колебаниях почвы бумага сотрясается вместе с ней, маятник же с пером по инерции остаются неподвижными. На бумаге появляется волнистая линия, отражающая колебания почвы. Кривая на бумажной ленте, укрепленной на медленно вращающемся барабане под наносящим линию пером, называется сейсмограммой.

Первые сейсмографы появились только около 100 лет тому назад, и записи сейсмических волн - сейсмограммы, сделанные ими, позволяют определить магнитуды землетрясений и местоположение (эпицентры) последних. Та часть сейсмографа, которая непосредственно записывает сейсмограмму, называется сейсмометром и состоит из маятника, подвешенного на тонкой пружине, реагирующего на малейшие колебания грунта. Собственно запись этих колебаний осуществляется либо на вращающемся барабане пером с чернилами, либо на магнитной ленте с помощью электромагнитной системы, преобразующей колебания в ток, либо световым лучом на движущейся фотобумаге. Сейсмограммы должны отражать перемещение грунта в двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлениях и одном вертикальном, для чего необходимы три сейсмометра.

Расшифровка сейсмограмм заключается в интерпретации и фиксировании точного времени прихода различных волн Р, S, L и R, которые не только распространяются с различной скоростью, но и поступают на сейсмограф с разных сторон. Определяя время вступления разных волн, и зная скорости их распространения можно установить расстояние до очага землетрясения - гипоцентра. Существующая мировая сеть сейсмических станций с многими сотнями сейсмографов позволяет немедленно регистрировать землетрясения, происходящие в любой точке земного шара. Ежегодно регистрируется более нескольких сот тысяч землетрясений, ощущаемых людьми, однако только около 100 землетрясений можно отнести к разрушительным. Эта непрерывная сейсмическая активность является следствием современных тектонических движений в самой поверхностной оболочке Земли - литосфере.

Действие сейсмографа основывается на том принципе, что свободно подвешенные маятники при землетрясениях остаются почти неподвижными.

Схема строения и принцип действия электродинамического сейсмографа конструкции Б.Б.Голицына:

1 - инерционный вертикальный маятник, стремящийся сохранить состояние покоя при колебаниях грунта и основания прибора; для регистрации горизонтальной составляющей колебаний используются горизонтальные маятники;

2 - проволочная рамка на подвижном конце маятника в поле постоянного магнита, в которой индуцируется электрический сигнал, по форме подобный механическим колебаниям грунта;

3 - гальванометр, преобразующий электрический сигнал, поступающий от рамки маятника и оснащенный пером для регистрации на бумагу или зеркальцем - в случае фотобумаги;

4 - рулон бумаги (или фотобумаги) на барабане с записью сейсмограммы.

Для получения трёхмерного представления о пространственных сейсмических колебаниях грунта используется трёхкомпонентная установка сейсмографов (один - вертикальный и два взаимно-перпендикулярных горизонтальных маятника, обычно ориентированных по странам света).

До создания Б.Б. Голицыным электродинамических сейсмографов на конце маятника вместо проволочной рамки непосредственно крепилось механическое перо.