Землетрясение

 

 

 

Реферат

на тему

 «Землетрясение»

 

                                                                                                                 

 

 

                                                        

 

 

 

 

 

                                                                                                                                          

 

 

 

 

 

 

Тула 2013

 

Содержание

Введение

Механизм возникновения  землетрясений

Балльная оценка силы землетрясений

Поиск предвестников

Сейсмические предвестники

Повторяемость землетрясений  и сейсмические бреши

Тектонические землетрясения

Глубокофокусные землетрясения

Техногенные - антропогенные  землетрясения

Заключение

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Землетрясение - одно из самых древних катастрофических явлений на Земле. Несмотря на это, пока никто не знает, где, когда и какой  силы произойдет следующее землетрясение.

Землетрясение возникает  при внезапном освобождении энергии, которая долгое время накапливается  в результатте тектонических процессов в относительно локализованных областях земной коры и верхней мантии. При этом происходит разрыв (разлом) сплошности горных пород, иногда на многие десятки километров.

Напомним некотороые определения. Область, где возникает процесс разрушения, называется очагом, гипоцентром или гипоцентральной областью. Проекция очага или его области на земную поверхность называется эпицентром или эпицентральной областью. Если очагом является протяженный сброс вдоль вертикальной плоскости, то эпицентром будет длинная полоса; при наклонной плоскости сброса эпицентральная область будет представлена широкой полосой. Диаметрально противоположное эпицентру место на земном шаре называют антицентром; расстояние от эпицентра до какой-либо точки на земной поверхности - эпицентральным. Для удаленных землетрясений оно измеряется вдоль дуги большого круга, часто в градусах (1 =111,1 км). Время возникновения землетрясения называют моментом землетрясения или временем в очаге.

Чувствительные  сейсмографы ежегодно регистрируют около миллиона землетрясений, одно из них может быть катастрофическим, а около ста - разрушительной силы.

Большинство землетрясений  происходит на глубине до 70 км, такие  землетрясения называются поверхностными. Землетрясения, которые происходят на глубине от 70 до 300 км, называют промежуточными, а глубже 300 км - глубокими. Досих пор не было зарегистрировано ни одного землетрясения глубже 720 км.

Свыше 75% энергии, выделенной при землетрясениях принадлежит  поверхностным и только 3% - глубоким. Различают сильные и слабые землетрясения: слабые землетрясения возникают повсеместно, но их общая энергия незначительна. Некоторые из них связаны с вулканической деятельностью. К сильным относят землетрясения с магнитудой более 5,5. Анализ распределения сильных землетрясений по земному шару показывает, что прмерно 75% поверхностных, 90% промежуточных и почти все глубокие землетрясения сосредоточены в Тихоокеанском кольце из островных дуг, глубоководных желобов и горных хребтов. Большая часть сильных землетрясений происходит также в Альпийско-Гималайском поясе. Так, очаги сильных промежуточных землетрясений были зарегистрированы в Румынии и на Гиндукуше.

Особенно много  примеров связи поясов поверхностных, промежуточных и глубоких землетрясений  непосредственно с тектонической  деятельностью существует в Тихоокеанской  области: поверхностные землетрясения  обычно происходят между океаническими  прогибами и ближайшей материковой  или островной горной цепью, промежуточные  возникают под островными горными  цепями, очень же глубокие значительно  удалены от океаничкских впадин. Арктическо-Атлантический пояс возникновения землетрясений и пояс Индийского океана, как и ответвление Тихоокеанского пояса к острову Пасхи, также совпадают с подводными горными цепями.

Распределение землетрясений  по энергии, по географическим зонам, а  также их связь со сроением этих зон, т.е. вся эта совокупность характеристик, объединяются понятием сейсмичность.

Пояса сейсмической активности делят всю поверхность  земного шара на блоки, внутренние части  которых можно считать асейсмическими. Тихоокеанский бассейн является одним из таких блоков; остальные, наиболее крупные, имеют континентальный  характер.

Механизм  возникновения землетрясений

Выяснение причин землетрясений  и объяснение их механизма - одна из важнейших задач сейсмологии. Общая  картина происходящего представляется следующей.

В очаге происходят разрывы и интенсивные неупругие  деформации среды, приводящие к землетрясению. Деформации в самом очаге носят  необратимый характер, а в области, внешней к очагу, являются сплошными, упругими и преимущественно обратимыми. Именно в этой области распространяются сейсмические волны. Очаг может либо выходить на поверхность,как при некоторых сильных землетрясениях, либо находиться под ней, как во всех случаях слабых землетрясений.

Путем непосредственных измерений были получены до сих пор  довольно немногочисленные данные о  величине подвижек и видимых на поверхности  разрывов при катастрофических землетрясениях. Для слабых землетрясений непосредственные измерения невозможны. Наиболее полные измерения разрыва и подвижек на поверхности были проведены для  землетрясения 1906г. в Сан-Франциско. На основании этих измерений Дж.Рейд в 1910г. выдвинул гипотезу упругой отдачи. Она явилась отправной точкой для разработки различных теорий механизма землетрясений. Основные положения теории Рейда следующие:

1. Разрыв сплошности горных пород, вызывающий землетрясение, наступает в результате накопления упругих деформаций выше предела, который может выдержать горная порода. Деформации возникают при перемещении блоков земной коры друг относительно друга.

2. Относительные  перемещения блоков нарастают  постепенно.

3. Движение в  момент землетрясения является  только упругой отдачей: резкое  смещение сторон разрыва в  положение, в котором отсутствуют  упругие деформации.

4. Сейсмические  волны возникают на поверхности  разрыва - сначала на ограниченном  участке, затем площадь поверхности,  с которой излучаются волны,  растет, но скорость ее роста  не превосходит скорости распространения  сейсмических волн.

5. Энергия, освобожденная  во время землетрясения, перед  ним была энергией упругой  деформации горных пород.

В результате тектонических  движений в очаге возникают касательные  напряжения, система которых, в свою очередь, определяет действующие в  очаге скалывающие напряжения. Положение  этой системы в пространстве зависит  от так называемых нодальных поверхностей в поле смещений(y=0,z=0).

В настоящее время  для изучения механизма землетрясений  используют записи сейсмических станций, размещенных в разных точках земной поверхности, определяя по ним направление  первых движений среды при появлении  продольных (P) и поперечных (S) волн. Поле смещений в волнах P на больших  расстояниях от источника выражается формулой

где Fyz - сила действующая на площадке радиусом r; - плотность горных пород; a - скорость P - волны; L расстояние до пункта наблюдения.

В одной из нодальных плоскостей расположена площадка скольжения. Оси сжимающих и растягивающих напряжений перпендикулярны линии их пересечения и составляют с этими плоскостями углы в 45о . Так что, если на основе наблюдений найдено положение в пространстве двух нодальных плскостей продольных волн, то этим самым будут установлены положение осей главных напряжений, действующих в очаге, и два возможных положения поверхности разрыва.

Границу разрыва  называют дислокацией скольжения. Здесь  главную роль играют дефекты кристаллической  структуры в процессе разрушения твердых тел. С лавинным нарастанием  плотности дислокации связаны не только механические эффекты, но и электрические  и магнитные явления, которые  могут служить предвестниками землетрясений. Поэтому главный подход к решению  проблемы предсказания землетрясений  исследователи видят в изучении и выявлении предвестников различной  природы.

В настоящее время  общепринятыми являются две качественные модели подготовки землетрясений, которые  объясняют возникновение предвестниковых явлений. В одной из них развитие очага землетрясения объясняется дилатансией, в основе которой лежит зависимость объемных деформаций от касательных усилий. В водонасыщенной пористой породе, как показали опыты, это явление наблюдается при напряжениях выше предела упругости. Возрастание дилатансии приводит к падению скоростей сейсмических волн и подъему земной поверхности в окрестности эпицентра. Затем в результате диффузии воды в очаговую зону происходит увеличение скоростей волн.

Согласно модели лавиноустойчивого трещинообразования явления предвестников могут быть объяснены без предположения о диффузии воды в очаговую зону. Изменение скоростей сейсмических волн можно объяснить развитием ориентированной системы трещин, которые взаимодействуют между собой и по мере роста нагрузок начинают сливаться. Процесс приобретает лавинный характер. На этой стадии материал неустойчив, происходит локализация растущих трещин в узких зонах, вне которых трещины закрываются. Эффективная жескость среды возрастает, что приводит к увеличению скоростей сейсмических волн. Изучение явления показало, что отношение скоростей продольных и поперечных волн перед землетрясением сначала уменьшается, а затем возрастает, и эта зависимость может являться одним из предвестников землетрясений.

Балльная  оценка силы землетрясений

Для изучения сейсмичности отдельных территорий очень важно  иметь балльную оценку землетрясений  по инструментальным данным, особенно при разрушительных землетрясениях, когда нет возможности дожидаться обследования эпицентральной зоны. Впервые  уравнение, связывающее балльность (I) в эпицентре с магнитудой (M), было получено Б.Гутенбергом и К.Рихтером для Калифорнийских землетрясений в виде I=aM-b; a=1.7; b=2.1 (a,b -некоторые постоянные для очагов с глубиной -20 км). Зависимость I (в баллах) от глубины очага (h) изучал также Н.В.Шебалин, который получил

Следует отметить, что оценка силы землетрясений в  баллах имеет существенный недостаток, обусловленный многообразием индивидуальных особенностей конструкций любых  сооружений.

Поиск предвестников

Одним из методов  поиска предвестников землетрясений  является мониторинг электрического сопротивления  земной коры. Физическим основанием для этого является высокая чувствительность удельного электрического сопротивления горных пород к изменениям их напряженного состояния, которая объясняется тем, что в условиях естественного залегания горных пород в земных недрах их удельное электрическое сопротивление практически не зависит от сопротивления минерального скелета, а определяется количеством и минерализацией воды в порах и трещинах породы, трещиноватостью и пористостью этой породы, ее структурой и текстурой, температурой и давлением, т.е. теми факторами, которые могут претерпевать существенные изменения при изменениях характера напряженно-деформированного состояния горных пород в процессе подготовки землетрясений.

Сейсмические  предвестники

Изучение сейсмического  режима и изменений его во времени  в целях поиска возможных предвестников  сильных землетрясений занимает особое место среди других методов  прогноза землетрясений. Пространственно-временная  картина сейсмичности непосредственно  отражает развитие под действием  тектонических напряжений процесса разрушения материала земных недр и подготовки магистрального разрыва, каковым является сильное землетрясение. Количество слабых землетрясений, их расположение в пространстве, механизмы их очагов могут служить основой для определения напряженно-деформированного состояния отдельных блоков среды, картирования свойств отдельных участков глубинных разломов и их изменений во времени, выявления неоднородностей и зон повышенной концентрации локальных напряжений, которые играют важную роль в возникновении предвестников землетрясений. Очень важно, что при этом обеспечивается возможность изучения процессов на больших глубинах, непосредственно в очаговых зонах землетрясений. Причем информацию о том или ином пункте можно получить даже в тех случаях, когда непосредственно в этом пункте сейсмические станции отсутствуют, хотя, конечно, точность определения параметров землетрясений, и в первую очередь глубины гипоцентра, ухудшается.

С точки зрения организации  массовых наблюдений важно отметить, что сейсмические наблюдения в различных  регионах мира проводятся и независимо от задач прогноза землетрясений. В  частности, они являются неотъемлемой частью системы мониторинга подземных ядерных взрывов, и поэтому многие задачи поиска предвестников землетрясений могут решаться на основании сейсмических данных без установки дополнительных сейсмических станций.