Землетрясения

Контрольная работа №1

1. Землетрясения, подземные удары и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами).

Подавляющее большинство  землетрясений имеет тектоническую  природу и связано с разрядкой  напряжений, периодически накапливающихся  в земной коре и верхней мантии. Меньшая часть землетрясений  обусловлена вулканической деятельностью  и наземными и подземными обвалами. По причинам, вызывающим землетрясения, они делятся на тектонические, вулканические , карстово-обвальные и техногенные

Карстово-обвальные землетрясения происходят в районах интенсивного выветривания горных пород и образования карста. В местах распространения легко растворимых гипсовых, солевых и карбонатных пород возникают значительных размеров карстовые полости и пещеры. Иногда нависающая над ними кровля не выдерживает нагрузки вышележащих пород и обрушивается. Такой подземный обвал отдается на поверхности сейсмическим толчком. Одно из наиболее сильных денудационных землетрясений наблюдалось в Харьковской области в 1915 г.

Вулканические землетрясения  предшествуют или сопровождают извержения вулканов. Подземные толчки связаны  с преодолением сопротивления закупоривающих жерло вулкана застывших лав  и образованием оперяющих канал  трещин. Вулканические землетрясения  бывают довольно значительными, но имеют  локальное распространение: ограничиваются областью, прилегающей к действующему вулкану. Они нередко служат предупреждением  о приближающемся извержении вулкана. В 1964 г., например, было предсказано  извержение вулкана Шевелуч.

Тектонические землетрясения  — грозные и разрушительные явления  природы. На них приходится 95% всех землетрясений. Они происходят повседневно то в  одном, то в другом районе земного  шара, отличаются друг от друга глубиной очага, интенсивностью, количеством выделяемой энергии. Согласно современным представлениям тектонические землетрясения — следствие блоковых и глыбовых движений, затрагивающих различные глубины земной коры и верхнюю мантию. Движения связаны с вертикальными и горизонтальными перемещениями крупных литосферных блоков или небольших участков земной коры. Грандиозное разрывное нарушение глыбового характера произошло в 1923 г. у берегов Японии.

Техногенные - землетрясения, вызванные инженерной деятельностью человека - (заполнение глубоких, более 10 м водохранилищ, закачка воды в скважины, образовании подземных полостей вследствие добычи полезных ископаемых, горные работы и взрывы большой мощности).

Сейсмические волны, порождаемые  землетрясениями, рас-пространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород, называется очагом или гипоцентром, а точка на земной поверхности над очагом —эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.

Глубина залегания гипоцентра обычно колеблется от нескольких километров до 700 километров [1]. В верхней части  земной коры (до 20 километров) гипоцентры появляются в результате хрупких  деформаций в толще пород. В более  глубоких слоях гипоцентры возникают  на общем фоне преобладания пластических деформаций.

Интенсивность землетрясения, измеряемая в баллах, характеризует  степень сотрясения на поверхности  Земли, что зависит от глубины  залегания очага землетрясения.

Сейсмические волны, вызываемые землетрясениями, можно зарегистрировать, используя сейсмографы — приборы, в основе которых лежат маятники, сохраняющие свое положение при колебаниях подставки, на которой они расположены.

Магнитуда землетрясений  обычно определяется по шкале, основанной на записях сейсмографов. Эта шкала  известна под названием шкалы  магнитуд, или шкалы Рихтера (по имени  американского сейсмолога Ч.Ф.Рихтера, предложившего ее в 1935). Магнитуда землетрясения - безразмерная величина, пропорциональная логарифму отношения максимальных амплитуд определенного типа волн данного землетрясения и некоторого стандартного землетрясения. Существуют различия в методах определения магнитуд близких, удаленных, мелкофокусных (неглубоких) и глубоких землетрясений. Магнитуды, определенные по разным типам волн, отличаются по величине. Землетрясения разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются следующим образом:

2 - самые слабые ощущаемые  толчки;

4,5 - самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям;

6 - умеренные разрушения;

8,5 - самые сильные из  известных землетрясений.

В России используется для измерения силы землетрясения  используется 12-балльная шкала интенсивности землетрясений MSK-64, составленная С.В. Медведевы, В. Шпонхойером и В. Карником. Согласно этой шкале принята следующая градация интенсивности, или силы землетрясений: 1—3 балла — слабые; 4—5 — ощутимые; 6—7 — сильные (разрушаются ветхие постройки); 8 — разрушительное (частично разрушаются прочные здания, заводские трубы);  9— опустошительное (разрушается большинство зданий); 10— уничтожающее (разрушаются почти все здания, мосты, возникают обвалы и оползни); 11 — катастрофические (разрушаются все постройки, происходит изменение ландшафта); 12 — губительные катастрофы (полное разрушение, изменение рельефа

В целях предупреждения землетрясений  проводится сейсмическое районирование т. е. составляются разномасштабные специальные карты сейсмической опасности, на которых показывается возможность землетрясения определенной интенсивности в определенном районе в течение некоторого временного интервала. Карты строятся различного масштаба и обладают разной нагрузкой .

Все строительство в сейсмоопасных  районах осуществляется по разработанным  требованиям, направленным на повышение  прочности зданий. Это и специальные  фундаменты; и способы крепления  стен зданий; и металлические «обручи», которыми, как бочку, опоясывают здание, предотвращая тем самым развал панелей  стен дома; это и ограничение этажности  и много других специальных антисейсмических приемов, направленных на усиление конструкции в уязвимых местах.

2. Карстовые процессы развиваются  в растворимых природными поверхностными и подземными водами горных породах: известняках, доломитах, гипсах, ангидритах, каменной и калийной солях. Основой процесса является процесс химического растворения пород и процесс выщелачивания, т.е. растворения и вынос какой-то части горных пород. Различные по составу воды растворяют породы по разному. Особенно агрессивны по отношению к карбонатным породам воды, насыщенные углекислотой, а гипс сильнее растворяется солоноватыми водами.

Под карстом понимают не только процесс, но и его результат, т.е. образование  специфических форм растворения. Сам  термин карст происходит от названия известкового плато в Словенских Альпах, где карстовые формы рельефа выражены наиболее ярко. Карст развивается везде, где есть выходы на поверхность карбонатных пород: в Горном Крыму, на побережье Адриатического моря, на Кавказе, Урале, в Средней Азии и многих других местах. Если карстовые формы видны на поверхности, то говорят об открытом карсте, а если они перекрыты толщей каких-то других отложений, то — о закрытом карсте. Последний чаще развит в равнинных платформенных районах, тогда как первый — в горных.

На поверхности карстовые формы  представлены каррами, желобами и рвами, понорами, воронками разных типов, западинами, котловинами, слепыми долинами (рис. 1).

Карры — это разнообразные неглубокие выемки, образованные в основном выщелачиванием известняков поверхностными атмосферными водами. Выделяют карры следующих типов: лунковые, трубчатые, бороздчатые, желобковые, трещинные и др. Их глубина изменяется от 5 до 50 см и редко достигает 1-2 м. Наиболее типичны желобковые карры, представленные параллельными желобками, разделенные острыми грядами. Рельеф с желобковыми каррами напоминает стиральную доску, а участки развития многочисленных карров называют карровыми полями.

Рис. 1. Карстовые формы рельефа: 1 — карры, 2 — воронки, 3 — полье, 4 — колодцы, 5 — шахты, 6 — исчезающие реки, 7 — провальные воронки, 8 — ущелье, 9 — пещера, 10 — сталактиты, 11 — сталагмиты, 12 — «терра-росса», 13 — пещерное озеро, 14 — пропасть

Желоба и рвы представляют собой более протяженные и глубокие участки карстового выщелачивания поверхности известняков, наследующие поверхностные трещины и достигающие глубины 5 м.

Поноры — узкие отверстия, наклонные или вертикальные, возникающие на узлах пересечения трещин при дальнейшем развитии процесса растворения и выщелачивания. Эти каналы служат стоком поверхностных вод и направляют их в глубь массива горных пород.

Карстовые воронки подразделяются на: 1) воронки поверхностного выщелачивания; 2) провальные; 3) воронки просасывания (коррозионно-суффозионные). Первый тип напоминает воронку от взрыва снаряда или бомбы. Образуются они за счет выщелоченной с поверхности породы. Обычно в центре такой воронки располагается понор-канал, по которому уходит вода. Диаметр воронок обычно до 50 м, редко больше, а глубина 5—20 м. Провальные воронки связаны с обрушением свода над полостью, выработанной водами на некоторой глубине. Коррозионно-суффозионные воронки возникают в том случае, когда карстующиеся известняки перекрыты пластом песчаных отложений и последние вмываются в нижележащие карстовые полости. При этом из пласта песка уносятся отложения в поноры и образуется воронка просасывания или вымывания. Процессы суффозии широко распространены в природе.

Блюдца и западины представляют собой мелкие, небольшие карстовые воронки. Если воронки разных генетических типов сливаются по несколько штук вместе, то образуется карстовая котловина с углублениями на дне. Иногда дно у котловин может быть плоским.

Полья представляют собой довольно большие, сотни метров м диаметре, неправильной формы понижения, образовавшиеся при слиянии нескольких котловин и воронок, в том числе и провальных.

Карстовые колодцы и шахты — это каналы, уходящие почти псртикально в известковые массивы на десятки и сотни метров при диаметре в первые метры. Они образуются при выщелачивании по трещинам, иногда поверхностными водными потоками, размывающими известняки. Шахтами называются вертикальные полости глубиной свыше 20 м, а меньше — колодцами. Если шахты соединяются между собой, а также с субгоризонтальными ходами и пещерами, то образуются карстовые пропасти, достигающие глубины 1000 м и более.

Слепые долины представляют собой небольшие реки, протекающие в закарстованных районах, имеющие исток, но внезапно оканчивающиеся у какой-нибудь воронки или поноры, куда и уходит вся вода. Иногда долины бывают полуслепыми, когда вода реки вдруг уходит под землю, а потом через несколько километров появляется вновь, как это происходит в Западном Крыму около Севастополя. В некоторых районах европейской равнины известны озера, которые внезапно исчезают, а потом вновь появляются. Дело в том, что эти озера находятся в карстовых котловинах или воронках. Поноры, присутствующие в них, забиты илом и тогда вода в озерах держится. Но если такая «пробка» вымывается, то и вода уходит в понор и глубже в карстовые полости.

Карстовые пещеры возникают различными способами: путем растворения, выщелачивания и размыва; путем обрушения, раскрытия и последующего размыва тектонических трещин. Подземные воды, протекая по трещинам или тектоническим раздробленным зонам, постепенно растворяют и выщелачивают известняки или доломиты. Таким образом формируются пещерные полости, часто многоэтажные и сложные, когда отдельные крупные пещеры — «залы» — соединяются с другими узкими каналами, щелями, нередко с текущими по ним ручьями.

Наиболее впечатляющей особенностью ряда карстовых пещер являются сталактиты и сталагмиты — причудливые натечные образования, создающие неповторимый облик пещерных залов.

К подземным подам относятся  все воды, находящиеся в порах  и трещинах горных пород.

Велика геологическая деятельность подземных вод. С ними связаны  карстовые процессы в растворимых  горных породах, оползание земляных масс по склонам оврагов, рек и морей, разрушение месторождений полезных ископаемых и образование их в новых местах, вынос различных соединений и тепла из глубоких зон земной коры.

В формировании подземных вод большое  значение имеет водопроницаемость  горных пород, т. е. способность горной породы пропускать воду. Наблюдения показывают, что в одних местах, где развиты  глины, атмосферные осадки застаиваются на поверхности и испаряются, в  других районах, сложенных песками, достаточно быстро проникают в глубину. Еще быстрей просачиваются осадки в галечниках.

Если подземные воды движутся по порам в рыхлых породах, они называются поровыми, по трещинам — трещинными. Если же помимо трещин, в горных породах  развиты карстовые пещеры и другие подземные каналы, то подземные воды, циркулирующие в них, называют трещинно-карстовыми, или просто карстовыми.

Для многих городов характерно подтопление  территорий, т.е. повышение уровня грунтовых  вод за счет повышенной инфильтрации осадков, утечек промышленных вод, искусственного орошения. Такое подтопление вызывает усиление оползневых явлений, суффозию (вымывание), уменьшение прочностных свойств грунтов. Поэтому необходимо проводить дренаж, чтобы снизить уровень грунтовых вод.

К природным минеральным водам  относятся: воды, имеющие  лечебное значение; воды, из которых возможно извлечение растворенных в них компонентов; термальные воды, имеющие энергетическое значение.

Минеральные лечебные воды отличаются от прочих подземных вод физиологическим  воздействием на организм человека, которое  обусловлено наличием в них растворенных солей и газов.

В районах распространения лечебных минеральных вод организованы курорты, нередко очень крупные (Кисловодск, Ессентуки, Цхалтубо, Дарасун и др.), где излечиваются разнообразные  болезни.