Содержание:
Введение______________________________________________________3
Основные понятия о землетрясении_______________________________3
Причины возникновения землетрясения
и их параметры_____________5
Последствия___________________________________________________9
Прогнозирование______________________________________________10
Поведение человека____________________________________________12
Заключение___________________________________________________14
Список литературы_____________________________________________14
Введение
Землетрясения - это одни из
наиболее страшных природных катастроф,
уносящие десятки и сотни тысяч человеческих
жизней и вызывающие опустошительные
разрушения на огромных пространствах.
7 декабря 1988 года в Армении произошло
мощное землетрясение, названное Спитакским
по наименованию города, полностью стертого
с лица Земли. Тогда за несколько секунд
погибло более 25 тыс. человек, а несколько
сот тысяч получили ранения. Ашхабадское
землетрясение в ночь с 5 на 6 октября 1948
года унесло более 100 тыс. жизней. В Китае
в 1920 году погибли 200 тыс. человек, в 1923
году в Японии - более 100 тыс. Примеров катастрофических
землетрясений, повлекших за собой большие
жертвы, очень много. Например, в 1755 году
в Лиссабоне, в 1906 году в Сан-Франциско,
в 1908 году в Сицилии, в 1950 году в Гималаях,
в 1957 году в Западной Монголии и в 1960 году
в Чили. В 1976 году 250 тыс. человек стали
жертвами очень сильного Таншаньского
землетрясения в Китае. 3100 человек погибли
при землетрясении в 1980 году в Италии,
2500 - в 1981 году в Иране. В 1993 году сильное
землетрясение обрушилось на японский
город Кобе, вызвав пожары, опустошившие
целые кварталы и повлекшие человеческие
жертвы. В 1994 году мощные подземные толчки
сотрясали Сан-Франциско, обрушив автомобильные
эстакады. Трагедией обернулось землетрясение
на севере Сахалина в 1995 году в Нефтегорске,
когда рухнули несколько зданий, под обломками
которых погибли 2 тыс. человек. Зимой 1998
года мощное землетрясение обрушилось
на Афганистан. Этот список можно продолжать
бесконечно, так как землетрясения разной
силы и в разных районах земного шара происходят
постоянно, нанося огромный материальный
ущерб и приводя к многочисленным жертвам.
Именно поэтому ученые различных стран
предпринимают большие усилия в изучении
природы землетрясений и их прогноза.
К сожалению, предсказать место и время
землетрясения, за исключением нескольких
случаев, до сих пор еще не удается.
Основные понятия о землетрясении
Землетрясения представляют собой
подземные колебания и толчки
земной поверхности, возникающие в
результате внезапных смещений и разрывов
в земных недрах. Землетрясения
относятся к числу наиболее опасных сейсмических
процессов и по своим разрушительным последствиям
не имеют себе равных среди стихийных
бедствий. Внезапность и огромная разрушительная
сила землетрясений часто приводят к большому
числу человеческих жертв и уничтожению
огромных материальных ценностей.
Вся поверхность земного шара делится
на несколько огромных частей земной коры,
которые называются тектоническими литосферными
плитами - североамериканская, евроазиатская,
африканская, южно-американская, тихоокеанская
и атлантическая. Районы, расположенные
вблизи границ тектонических литосферных
плит в наибольшей степени подвержены
землетрясениям.
В результате медленных течений горячего
пластичного вещества в недрах, тектонические
литосферные плиты находятся в постоянном
движении - раздвигаются, сдвигаются или
скользят одна относительно другой.
Такие перемещения плит составляют несколько
сантиметров в год.
В результате процесса движения плиты
сталкиваются друг с другом. В зонах столкновения
происходят изменения поверхности Земли
– образуются складки, трещины и т. д.,
происходят землетрясения.
Для измерения силы землетрясения используются
две шкалы: одна для измерения интенсивности,
другая для измерения магнитуды.
Интенсивность землетрясения (сейсмических
колебаний грунта) – это степень сотрясения
грунта на поверхности Земли, ощущаемого
в различных точках зоны воздействия землетрясения.
Величина интенсивности определяется
на основании оценки фактических разрушений,
воздействия на объекты, здания и почву,
последствий для людей.
Интенсивность сейсмических колебаний
грунта на поверхности Земли измеряется
в баллах. В России используется 12-бальная
шкала интенсивности Медведева-Шпонхойера-Карника
(MSK-64). Согласно этой шкале принята следующая
градация интенсивности землетрясений:
1-3 балла – слабые колебания
(к разрушениям не приводят);
4-5 балла – ощутимые колебания
(ощущаются населением и приводят
к появлению отдельных трещин
в постройках);
6-7 баллов – сильные колебания
(приводят к разрушениям, как правило,
ветхих построек);
8 баллов – разрушительные колебания
(частично разрушаются прочные
здания, падают фабричные трубы);
9 баллов – опустошительные колебания
(разрушается большинство зданий);
10 баллов – уничтожающие колебания
(разрушаются мосты, возникают
оползни, обвалы);
11 баллов – катастрофические
колебания (разрушаются все сооружения,
изменяется ландшафт);
12 баллов – губительные колебания
(вызывают изменения рельефа местности
на обширной территории).
Магнитуда землетрясения (М) – это величина
пропорциональная энергии, выделяемой
в очаге землетрясения. Она определяется
с помощью прибора, называемого сейсмографом.
Показания прибора (амплитуда и период
сейсмических волн) указывают на количество
энергии упругой деформации, выделяемой
в процессе землетрясения, которая может
составлять до сотен тысяч миллионов КВт/час
(1020).
Шкала амплитуд была разработана американским
сейсмологом Чарльзом Френсисом Рихтером
(1900-1985) в 1935 году.
Рихтер для характеристики энергии землетрясения
в качестве эталона (точки отсчёта) предложил
принять такую энергию, при которой на
расстоянии 100 км от эпицентра стрелка
сейсмографа стандартного типа отклоняется
на 1 мкм, т. е. энергия землетрясения определяется
как десятичный логарифм отношения амплитуды
сейсмических волн замеренных на каком-либо
расстоянии от эпицентра, к эталону. Изменение
отношения на 10 соответствует изменению
значения интенсивности колебания грунта
на поверхности земли на 1 единицу. Например,
амплитуда землетрясения равна 300 000, эталон
равен 10. По шкале Рихтера амплитуда землетрясения
составит: 300 000 : 10 = log 30 000 = 4,48.
Причины возникновения землетрясения
и их параметры
Любое землетрясение - это мгновенное
высвобождение энергии за счет образования
разрыва горных пород, возникающего в
некотором объеме, называемом очагом землетрясения,
границы которого не могут быть определены
достаточно строго и зависят от структуры
и напряженно-деформированного состояния
горных пород в данном конкретном месте.
Деформация, происходящая скачкообразно,
излучает упругие волны. Объем деформируемых
пород играет важную роль, определяя силу
сейсмического толчка и выделившуюся
энергию.
Большие пространства земной коры или
верхней мантии Земли, в которых происходят
разрывы и возникают неупругие тектонические
деформации, порождают сильные землетрясения:
чем меньше объем очага, тем слабее сейсмические
толчки. Гипоцентром, или фокусом, землетрясения
называют условный центр очага на глубине,
а эпицентром - проекцию гипоцентра на
поверхность Земли. Зона сильных колебаний
и значительных разрушений на поверхности
при землетрясении называется плейстосейстовой
областью.
По глубине расположения гипоцентров
землетрясения делятся на три
типа: 1) мелкофокусные (0-70 км), 2) среднефокусные
(70-300 км), 3) глубокофокусные (300-700 км). Чаще
всего очаги землетрясений сосредоточены
в земной коре на глубине 10-30 км. Как
правило, главному подземному сейсмическому
удару предшествуют локальные толчки
- форшоки. Сейсмические толчки, возникающие
после главного удара, называются афтершоками.
Происходящие в течение значительного
времени афтершоки способствуют
разрядке напряжений в очаге и
возникновению новых разрывов в
толще горных пород, окружающих очаг.Очаг
землетрясения характеризуется интенсивностью
сейсмического эффекта, выражаемого в
баллах и магнитуде. В России используется
12-балльная шкала интенсивности Медведева-Шпонхойера-Карника
(МSК-64). Согласно этой шкале, принята следующая
градация интенсивности землетрясений:
I-III балла - слабые, IV-V - ощутимые, VI-VII - сильные
(разрушаются ветхие постройки), VIII - разрушительные
(частично разрушаются прочные здания,
падают фабричные трубы), IХ - опустошительные
(разрушается большинство зданий), Х - уничтожающие
(разрушаются мосты, возникают оползни
и обвалы), ХI - катастрофические (разрушаются
все сооружения, изменяется ландшафт),
ХII - губительные катастрофы (вызывают
изменения рельефа местности на обширной
территории). Магнитуда землетрясения
по Чарльзу Ф. Рихтеру определяется как
десятичный логарифм отношения максимальных
амплитуд сейсмических волн данного землетрясения
(А) к амплитуде таких же волн некоторого
стандартного землетрясения (Ах). Чем больше
размах волны, тем соответственно больше
смещение грунта:
Магнитуда 0 означает землетрясение с
максимальной амплитудой 1 мкм на эпицентральном
расстоянии в 100 км. При магнитуде, равной
5, отмечаются небольшие разрушения зданий.
Опустошительный толчок имеет магнитуду
7. Самые сильные из зарегистрированных
землетрясений достигают величины 8,5-8,9
по шкале Рихтера. В настоящее время оценка
землетрясений в магнитудах применяется
чаще, чем в баллах. Между интенсивностью
(I0) землетрясения в эпицентре, которое
выражается в баллах, и магнитудой (М )
существует соотношение
I0 = 1,7 " М - 2,2; М = 0,6 " I0 + 1,2.
Более сложное уравнение характеризует
связь между интенсивностью колебания
I0 , магнитудой М и глубиной очага
Н :
I0 = аМ - b log Н + с,
где а, b, с - коэффициенты, определяемые
эмпирически для конкретного
района землетрясения.
Линии, соединяющие пункты с одинаковой
интенсивностью колебаний, называются
изосейстами. В эпицентре землетрясения
поверхность Земли испытывает в основном
вертикальные колебания. При удалении
от эпицентра возрастает роль горизонтальной
составляющей колебаний.
Энергия, выделяющаяся при землетрясениях,
Е = = p2rV (а / Т ), где V - скорость распространения
сейсмических волн, r - плотность верхних
слоев Земли, а - амплитуда смещения,
Т - период колебаний. Исходным материалом
для расчета энергии служат данные
сейсмограмм. Б. Гутенберг, как и
Ч. Рихтер, работавший в Калифорнийском
технологическом институте, предложил
связь между энергией землетрясения
и его магнитудой по шкале Рихтера:
log E = 9,9 + 1,9М - 0,024М 2.
Данная формула показывает колоссальное
возрастание энергии при увеличении
магнитуды землетрясения.
Энергия землетрясений в несколько
миллионов раз превышает энергию
стандартной атомной бомбы в 100
кт (1000 " 1018 эрг). Например, при Ашхабадском
землетрясении 1948 году выделилось энергии
1023 эрг, при Хаитском в Таджикистане
в 1949 году - 5 " 1024 эрг, в 1960 году в Чили
- 1025 эрг. По всему земному шару в
среднем за год за счет землетрясений
выделяется около 0,5 " 1026 эрг энергии.
Важным понятием в сейсмологии
является удельная сейсмическая мощность,
то есть количество энергии, выделившейся
в единице объема, например в 1 м3,
за единицу времени 1 с. Сейсмические
волны, образующиеся при мгновенной
деформации в очагах землетрясений,
производят основную разрушающую работу
на поверхности Земли. Известны три
главных типа упругих волн, создающих
такие сейсмические колебания, которые
ощущаются людьми и вызывают разрушения:
объемные продольные (Р-волны) и поперечные
(S-волны), а также поверхностные
волны (рис. 3).
Продольные волны представляют
собой чередование зон сжатия
и растяжения горных пород, и они
проходят через твердые, жидкие и
газообразные вещества. При своем
распространении продольные волны
как бы попеременно сжимают горные
породы или растягивают их. Часть
энергии Р-волн, выходя из недр Земли
на ее поверхность, передается в атмосферу
в виде звуковых волн, которые воспринимаются
людьми при частоте более 15 Гц. Р-волны
являются самыми быстрыми из объемных
волн. Скорость распространения Р-волн
, где m - модуль сдвига, r - плотность
среды, в которой распространяется
волна, и l - коэффициент, связанный с
модулем всестороннего сжатия К,
Поперечные волны при своем распространении
сдвигают частицы вещества под прямым
углом к направлению своего пути. Они не
распространяются в жидкой среде, так
как модуль сдвига в жидкости равен нулю.
Скорость поперечных волн меньше продольных.
Эти сейсмические волны раскачивают и
смещают поверхность грунта как по вертикали,
так и по горизонтали:
Ко второму типу относятся поверхностные
сейсмические волны, распространение
которых ограничено зоной, близкой к поверхности
Земли. Они подобно ряби, расходящейся
по глади озера. Различают поверхностные
волны Лава и волны Рэлея.
Волны Лава (L) заставляют частицы грунта
колебаться из стороны в сторону в горизонтальной
плоскости, параллельной земной поверхности
под прямым углом к направлению своего
распространения. Волны Рэлея (R) возникают
на границе раздела двух сред и воздействуют
на частицы среды, заставляя их двигаться
по вертикали и горизонтали в вертикальной
плоскости, ориентированной по направлению
распространения волн. Скорость волн Рэлея
меньше, чем волн Лава, и обе они распространяются
медленнее, чем продольные и поперечные
сейсмические волны и довольно быстро
затухают с глубиной, а также с удалением
от эпицентра землетрясения.
Последствия
Сильные землетрясения оставляют
множество следов, особенно в районе
эпицентра: наибольшее распространение
имеют оползни и осыпи рыхлого
грунта и трещины на земной поверхности.
Характер таких нарушений в значительной
степени определяется геологическим
строением местности. В рыхлом и
водонасыщенном грунте на крутых склонах
часто происходят оползни и обвалы,
а мощная толща водонасыщенного
аллювия в долинах деформируется
легче, чем твердые породы. На поверхности
аллювия образуются просадочные
котловины, заполняющиеся водой. И
даже не очень сильные землетрясения
получают отражение в рельефе местности.
Смещения по разломам или возникновение
поверхностных разрывов могут изменить
плановое и высотное положение отдельных
точек земной поверхности вдоль линии
разлома, как это произошло во время землетрясения
1906 в Сан-Франциско. При землетрясении
в октябре 1915 в долине Плезант в Неваде
на разломе образовался уступ длиной 35
км и высотой до 4,5 м. При землетрясении
в мае 1940 в долине Импириал в Калифорнии
подвижки произошли на 55-километровом
участке разлома, причем наблюдались горизонтальные
смещения до 4,5 м. В результате Ассамского
землетрясения (Индия) в июне 1897 в эпицентральной
области высота местности изменилась
не менее, чем на 3 м.
Значительные поверхностные деформации
прослеживаются не только вблизи разломов
и приводят к изменению направления речного
стока, подпруживанию или разрывам водотоков,
нарушению режима источников воды, причем
некоторые из них временно или навсегда
перестают функционировать, но в то же
время могут появиться новые. Колодцы
и скважины заплывают грязью, а уровень
воды в них ощутимо меняется. При сильных
землетрясениях вода, жидкая грязь или
песок могут фонтанами выбрасываться
из грунта.
При смещении по разломам происходят повреждения
автомобильных и железных дорог, зданий,
мостов и прочих инженерных сооружений.
Однако качественно построенные здания
редко разрушаются полностью. Обычно степень
разрушений находится в прямой зависимости
от типа сооружения и геологического строения
местности. При землетрясениях умеренной
силы могут происходить частичные повреждения
зданий, а если они неудачно спроектированы
или некачественно построены, то возможно
и их полное разрушение.
При очень сильных толчках могут обрушиться
и сильно пострадать сооружения, построенные
без учета сейсмической опасности. Обычно
не обрушиваются одно- и двухэтажные постройки,
если у них не очень тяжелые крыши. Однако
бывает, что они смещаются с фундаментов
и часто у них растрескивается и отваливается
штукатурка. Дифференцированные
движения могут приводить к тому, что мосты
сдвигаются со своих опор, а инженерные
коммуникации и водопроводные трубы разрываются.
При интенсивных колебаниях уложенные
в грунт трубы могут «складываться», всовываясь
одна в другую, или выгибаться, выходя
на поверхность, а железнодорожные рельсы
деформироваться. В сейсмоопасных районах
сооружения должны проектироваться и
строиться с соблюдением строительных
норм, принятых для данного района в соответствии
с картой сейсмического районирования.
В густонаселенных районах едва ли не
больший ущерб, чем сами землетрясения,
наносят пожары, возникающие в результате
разрыва газопроводов и линий электропередач,
опрокидывания печей, плит и разных нагревательных
приборов. Борьба с пожарами затрудняется
из-за того, что водопровод оказывается
поврежденным, а улицы непроезжими вследствие
образовавшихся завалов.