Сеизмички бранови во земјината кора и еластични бранови во цврста средина. Влијание на сеизмички бранови. Земјотреси Брзина на сеизмички бранови

Земјотресите се потреси и вибрации на површината на земјата.

Поголемиот дел од Русија не е загрозен од деструктивни земјотреси - тие се случуваат главно во планински области, каде што земјината кора е помобилна и нестабилна, бидејќи планинските венци се млади формации, затоа во такви области антисеизмичката конструкција е од големо значење.

Уништувањата на зградите и конструкциите се предизвикани и од вибрациите на земјата и

Добиените вибрации се шират на Земјата и преку темелите се пренесуваат до структурите. Деструктивни иџиновски плимни бранови (цунами) кои произлегуваат од сеизмички поместувања на морското дно.Опасни се и последиците од земјотресите - паника, пожари, нарушување на транспортните врски.

Секоја година, на Земјата се случуваат до сто илјади земјотреси, снимени со инструменти; Од нив, луѓето чувствуваат околу десет илјади, при што околу сто земјотреси доведуваат до големи земјотреси, а во просек по еден земјотрес годишно е катастрофален.

Пример за нивната можна разорна моќ е земјотресот што се случи во Јапонија на 1 септември 1923 година. Земјотресот зафатил површина од околу 56 илјади km². ВОво рок од неколку секунди беаТокио, Јокохама, Јокосука и уште 8 помали градови беа речиси целосно уништени. Во Токио, над 300 илјади згради (од милион) беа уништени само од пожар, во Јокохама, 11 илјади згради беа уништени од потреси, а уште 59 илјади изгореа. Други 11 градови беа помалку сериозно погодени.Од 675 мостови, 360 се уништени од пожар. Токио ги загуби сите свои камени градби, преживеа само хотелот Империал, изграден една година порано од познатиот Френк Лојд Рајт. Овој хотел беше првата јапонска камена зграда отпорна на земјотреси.Официјалниот број на загинати е 174 илјади, уште 542 илјади се водат како исчезнати, а над милион останаа без покрив над главата. Вкупниот број на жртви беше околу 4 милиони.Материјалната штета што Јапонија ја претрпе од земјотресот во Канто се проценува на 4,5 милијарди долари, што во тоа време изнесуваше два од годишните буџети на земјата.

Според научната класификација, според длабочината на појавата, земјотресите се поделени во 3 групи: „нормални“ - 33 - 70 km, „средни“ - до 300 km, „длабок фокус“ - над 300 km.

Последната група го вклучува земјотресот што се случи на 24 мај 2013 година во Охотското Море, кога сеизмичките бранови стигнаа до многу делови на Русија, вклучително и Москва. Длабочината на овој земјотрес достигна 600 километри.

ПРИЧИНИ ЗА ЗЕМЈОТРЕСИ

Една од причините за земјотресите е брзото поместување на дел од литосферата (литосферски плочи) како целина во моментот на опуштање (испуштање) на еластичната деформација на напрегнатите карпи на изворот на земјотресот.

Повеќето земјотреси се случуваат во близина на површината на Земјата.

За време на земјотрес, еластичните бранови наречени сеизмички бранови се појавуваат како резултат на движењето на честичките од карпите. Тие се шират во површинските слоеви на Земјата со огромна брзина: надолжни - од 5 до 8 км/сек, попречни - од 3 до 5 км/сек.

Земјотреси може да се појават и кога карпите се компресирани во набори, кога јачината на еластичното напрегање ја надминува цврстината на истегнување на карпите и тие се расцепуваат, формирајќи расед.

Сеизмичките бранови генерирани од земјотресите се шират во сите правци од изворот како звучни бранови. Точката во која започнува движењето на карпите се нарекува фокус, извор или хипоцентар, а точката на површината на земјата над изворот се нарекува епицентар на земјотресот. Ударните бранови се шират во сите правци од изворот, додека се оддалечуваат од него, нивниот интензитет се намалува.

Сеизмичките бранови се поделени на бранови на компресија и бранови на смолкнување.

Компресивните бранови, или надолжните сеизмички бранови, предизвикуваат вибрации на честичките на карпите низ кои минуваат по правецот на ширење на бранот, предизвикувајќи наизменични области на компресија и реткост во карпите. Брзината на ширење на брановите на компресија е 1,7 пати поголема од брзината на брановите на смолкнување, па сеизмичките станици се првите што ги забележале. Брановите на компресија се нарекуваат и примарни бранови (P бранови). Брзината на P-бранот е еднаква на брзината на звукот во соодветната карпа. На фреквенции на P-бранови поголеми од 15 Hz, овие бранови може да се сфатат со уво како подземно брмчење и татнеж.

Брановите на смолкнување, или сеизмички попречни бранови, предизвикуваат честичките од карпите да вибрираат нормално на насоката на ширење на бранот. Брановите на смолкнување се нарекуваат и секундарни бранови (S бранови).

Постои трет тип на еластични бранови - долги или површински бранови (L-бранови). Тие се оние кои предизвикуваат најмногу уништување.

Брзината на сеизмичките бранови може да достигне 8 km/s.

Јачината на земјотресот што го доживува структура зависи од оддалеченоста и длабочината на изворот, од геологијата на областа и хидрогеологијата на градилиштето.

ВЛИЈАНИЕ НА СЕИЗМИЧКИТЕ БРАНОВИ ВРЗ КОНСТРУКЦИИТЕ

Последиците од земјотресите зависат од просторната ригидност, големината, обликот и тежината на зградите, како и од бројот и природата на ударите. Хоризонталните компоненти на вибрациите на земјата се најопасни за зградите, бидејќи за време на земјотрес, зградите делуваат како вертикален зрак или плоча вметната во земјата. Вертикалните сеизмички оптоварувања што се појавуваат во областа на епицентарот се поопасни за хоризонталните структури - подови, корнизи итн.

Степенот на уништување на згради и објекти во еден сеизмички регион може да биде различен поради различните структурни типови на конструкции и различниот квалитет на градежните материјали(на пример, стрЗа ист интензитет на земјотрес, некои згради може да претрпат поголема штета од другите ако имаат слаба адхезија на камен-малтер), специфики на производство на работаи природата на темелите (на пример, на слаби темели секогаш има повеќе уништување отколку на силни).

ОЦЕНКА И МЕРЕЊЕ НА СИЛА И ВЛИЈАНИЕ НА ЗЕМЈОТРЕСИ

За да се проценат и споредат земјотресите се користат скала на магнитуда (како Рихтеровата скала) и различни скали на интензитет.

Скалата на јачината ги разликува земјотресите по јачина, што е релативна енергетска карактеристика на земјотресот. Постојат неколку магнитуди и, соодветно, скали на величина: локална магнитуда (ML); магнитуда одредена од површинските бранови (Ms); магнитуда на бранови на телото (mb); магнитуда на моментот (Mw).Најпопуларната скала за проценка на енергијата на земјотресот е локалната скала на Рихтеровата магнитуда. На оваа скала, зголемувањето на магнитудата за еден одговара на 32-кратно зголемување на ослободената сеизмичка енергија.

Интензитетот на земјотресот(не може да се процени по големина) се проценуваат според штетите што ги предизвикуваат во населените места.

Интензитетот е квалитативна карактеристика на земјотресот и ја означува природата и обемот на влијанието на земјотресот врз површината на земјата, врз луѓето, животните, како и врз природните и вештачките структури во областа на земјотресот. Во светот се користат неколку скали на интензитет: во Европа - Европската макросеизмичка скала (EMS), во Јапонија - скалата на Јапонската метеоролошка агенција (Шиндо), во САД и Русија - модифицираната скала Меркали (MM):

1 поен (незабележлив) - означен само со специјални уреди

2 поени (многу слаби) - забележливи само за многу чувствителни миленичиња и некои луѓе во горните катови на зградите

3 поени (слаб) - се чувствува само внатре во некои згради, како удар од камион

4 поени (умерен) - земјотресот е забележан од многу луѓе; можни вибрации на прозорци и врати;

5 поени (прилично силни) - нишање на обесени предмети, крцкање на подови, штракање на стакло, фрлање варосуване;

6 поени (силни) - мало оштетување на зградите: тенки пукнатини во малтер, пукнатини во шпорети итн.;

7 поени (многу силни) - значителна штета на зградите; пукнатини во малтер и откинување на поединечни парчиња, тенки пукнатини на ѕидови, оштетување на оџаците; пукнатини во влажни почви;

8 поени (деструктивно) - уништување во згради: големи пукнатини во ѕидовите, паѓање на корнизи, оџаци. Одрони и пукнатини широки до неколку сантиметри на планинските падини;

9 поени (разорно) - уривања во некои згради, уривање на ѕидови, прегради, покриви. Одрони, засипи и свлечишта во планините. Брзината на ширење на пукнатината може да достигне 2 cm/s;

10 поени (деструктивни) - се урива во многу згради; во останатите - сериозна штета. Пукнатини во земјата широки до 1 m, уривања, одрони. Поради урнатините на речните долини, се појавуваат езера;

11 поени (катастрофа) - бројни пукнатини на површината на Земјата, големи одрони во планините. Општо уништување на згради;

12 поени (тешка катастрофа) - промена на олеснување во голем обем. Огромни уривања и одрони. Општо уништување на згради и објекти.

Земјотресите со сила од 6 поени или помалку не предизвикуваат опасни штети, но земјотресите со сила од 10 поени или повеќе се толку деструктивни што не е возможно да се спротивставиме со вообичаените методи за зголемување на сеизмичкиот отпор, а со тоа и во областите каде такви земјотреси се веројатни, градба обично не се изведува. Следствено, зградите можат да бидат заштитени од земјотреси со јачина од 7-9 степени. Во подрачја со сеизмичност од 9 поени, изградбата на објекти од прва категорија е придружена со дополнителни антисеизмички мерки.

Не без користење на материјали од книгата на М. Бојко „Дијагностика на оштетувања и методи за враќање на перформансите на зградите“ и wikipedia.org

Член СЕИЗМИЧКО ИСПИТУВАЊЕ

Во сеизмичкото истражување (скратено сеизмичко истражување), еластичните (сеизмички) бранови се возбудуваат во земјата користејќи експлозии или неексплозивни извори (потреси, вибрации итн.). Во процесот на нивното ширење, тие претрпуваат рефлексија и прекршување на границите на геолошките слоеви со различни еластични својства. Рефлектираните и прекршените бранови се снимаат со помош на специјална високо чувствителна сеизмичка опрема. Како резултат на обработката на интерпретацијата на записите за сеизмички вибрации, се добиваат информации за длабочината и конфигурацијата на границите на геолошките слоеви на кои настанала рефлексијата и прекршувањето на сеизмичките бранови. Карактеристиките на сеизмичките бранови (фреквентен состав, интензитет итн.) зависат и од материјалниот состав на карпите, вклучувајќи ја и нивната заситеност со нафта и гас. Ова овозможува, под поволни услови, да се користат сеизмички податоци за директно да се идентификуваат наслагите на нафта и гас во утробата на Земјата (директни пребарувања).

ФИЗИЧКИ И ГЕОЛОШКИ ОСНОВИ НА СЕИЗМИЧКО ИСТРАЖУВАЊЕ

Формирање на надолжни и попречни сеизмички бранови

Еластични деформации и напрегања.Во сеизмичкото истражување, геолошките медиуми се сметаат како континуирана збирка на поединечни честички, односно во форма на „континуирано“ или „континуирано“. Ако се примени сила на кој било волумен од медиумот, честичките се поместуваат. По престанокот на дејството на силите, можни се две опции за состојбата на медиумот: а) поместувањето на честичките се покажало дека е многу големо и силите на интеракцијата повеќе не можат да ги вратат во нивната претходна положба, т.е. се случило уништување или набивање на карпестата структура; б) поместувањата се покажаа како доволно мали и, под влијание на силите на адхезија, честичките се вратија на нивната претходна положба, односно медиумот ја врати својата првобитна структура.

Секое поместување на честичките под дејство на применетите сили поврзани со промена на волуменот или обликот се нарекува деформација. Ако се случило неповратно оштетување, тогаш деформацијата се нарекува нееластична; во спротивно деформациите се нарекуваат еластични. Сеизмичките бранови носат еластични деформации и затоа во иднина ќе ги разгледуваме само нив.

Еластичните деформации се делат на затегнувачки или компресивни деформации и деформации на смолкнување. Како резултат на затегнувачки и компресивни деформации се менува првобитниот волумен на карпата и затоа се нарекуваат и волуметриски деформации.

Деформациите на смолкнување се јавуваат кога сила дејствува тангенцијално на надворешниот раб на гредата. Како и во првиот случај, честичките ќе се движат во насока на применетата сила, но како резултат на силите на адхезија меѓу нив, поместувањата ќе се пренесат на соседните слоеви нормално на правецот на применетата сила. Покрај тоа, поради внатрешното триење на честичките, поместувањето ќе биде помало, колку е подалеку слојот од надворешниот раб на кој се применува силата. Бидејќи поместувањето е придружено со промена на обликот на телото, деформациите на смолкнување се нарекуваат и деформации на обликот.

Способноста на медиумите да пренесуваат деформации во форма на еластични бранови е одредена од врските помеѓу еластичните деформации и напрегањата што ги предизвикале. Стресот е сила што дејствува по единица на одредена површина:

Каде F s -резултат на силите применети на површината С.

Експериментално е утврдено дека постои линеарна врска помеѓу еластичните деформации и напрегањата, т.е. деформациите се директно пропорционални со напрегањата (закон на Хук):

Коефициент Еја карактеризира отпорноста на карпата на експанзија или компресија и се нарекува Јанг-модул. Односот на релативното разредување до релативното издолжување n се нарекува Поасонов сооднос. Модулот на смолкнување m ја карактеризира отпорноста на карпата на промена на обликот.

Модули на Јанг Е,поместувањето m и Поасоновиот сооднос n се поврзани со релацијата

Модул на Јанг Еза седиментни карпи е (0,03-9)´10 11 dynes/cm 2 [В SI (0,03-9)´10 10 N/m 2 ], за кристални карпи (3-16)´10 11 dynes/cm 2 [во SI-(3-16)´10 10 N/m2]; Поасонов сооднос n за седиментни карпи е 0,18-0,50, за кристални карпи 0,19-0,38; модулот на смолкнување m е приближно половина од вредноста на Јанг-овиот модул.

Надолжни и попречни сеизмички бранови.Механизмот на формирање на еластични сеизмички бранови може шематски да се претстави во следната форма. Уништувањето на карпите се случува директно во близина на изворот на побудување; оваа област се нарекува регион на неуспех. Следниот регион на медиумот, во кој напрегањата се уште се прилично големи, а поместувањата на честичките предизвикани од нив доведуваат до нарушување на структурата на медиумот (набивање на медиумот), се нарекува регион на преостанати деформации. На одредено растојание од изворот, напрегањата и деформациите во медиумот стануваат толку мали што можеме да зборуваме за регионот на еластични деформации. Во него, покривајќи сè повеќе нови области на животната средина со текот на времето, генерално, се шират сеизмички бранови од два вида - надолжни и попречни. Надолжен сеизмички бран се шири во форма на деформации на експанзија и компресија, а попречен бран се шири во форма на деформации на смолкнување. Надолжните бранови се означени со буквата P, попречните бранови со буквата S. Овие ознаки беа дадени во сеизмологијата, бидејќи во сеизмограмите на земјотресите, надолжните бранови беа забележани прво (латински збор „прима“), а попречните бранови беа забележани зад нив ( второ - „секунда“).

Поместувањата во надолжниот бран се случуваат во насока на неговото ширење, а во попречен бран, во рамнини нормални на насоката на ширење на бранот. Површината што го одвојува регионот на нарушување (каде што поместувањата не се нула) од регионот на мирување (во кој поместувањата се нула) се нарекува брановиден фронт.

Векторот на поместување на попречниот бран има одредена ориентација. Овој феномен се нарекува поларизација на бранови на смолкнување. Ако векторот на поместување не ја промени својата ориентација за време на ширење на попречен бран, тогаш бранот се нарекува рамнински или линеарно поларизиран. Пример за рамнински поларизирани бранови се попречно рефлектираните бранови. Векторот на поместување во рамнински поларизиран бран може да се разложи на хоризонтални компоненти X и Y.

Деформациите на смолкнување, а со тоа и попречните бранови, не се појавуваат во гасови и невискозни течности; во такви подлоги се шират само надолжни сеизмички бранови.

Брзините v p и vs на ширење на надолжните и попречните бранови се изразени преку еластичните параметри на медиумот - Јанг-модул Е,Поасонов сооднос n и средна густина s според следните формули:

Однос на брзини на попречни и надолжни бранови v s /v стрво зависност од литолошкиот состав на карпите, длабочината на нивното појавување и некои други фактори, варира од 0,10 до 0,67.

Сеизмичките бранови се поделени на бранови на компресија и бранови на смолкнување.

1. Компресивните бранови, или надолжните сеизмички бранови, предизвикуваат вибрации на честичките од карпата низ кои минуваат по правецот на ширење на бранот, предизвикувајќи алтернација на областите на компресија и реткост во карпите. Брзината на ширење на брановите на компресија е 1,7 пати поголема од брзината на брановите на смолкнување, па сеизмичките станици се првите што ги забележале. Брановите на компресија се нарекуваат и примарни бранови (P бранови). Брзината на P-бранот е еднаква на брзината на звукот во соодветната карпа. На фреквенции на P-бранови поголеми од 15 Hz, овие бранови може да се сфатат со уво како подземно брмчење и татнеж.
2. Брановите на смолкнување, или попречните сеизмички бранови, предизвикуваат честичките од карпата да вибрираат нормално на насоката на ширење на бранот. Брановите на смолкнување се нарекуваат и секундарни бранови (S бранови).

Сеизмичките бранови се поделени на хипоцентрални (надолжни и попречни) и површински (Rayleigh и Love бранови).

1.
2. Хипоцентрални бранови на смолкнување (S-бранови)
3. Брановите на Рејли и Љубов (R-бранови и L-бранови) се сеизмички бранови кои се шират од епицентарот на земјотресот во дебелината на горниот слој на земјината кора. Поместувањето на честичките на почвата во бранот R се јавува во вертикалната рамнина, а во бранот L - во хоризонталната рамнина нормална на насоката на ширење на овие бранови.

Целокупното влијание на горенаведените штетни фактори на земјотресот на површината на земјата се карактеризира со интензитетот на земјотресот, кој се изразува во поени. Во зависност од интензитетот на вибрациите на земјината површина, утврдена е следната класификација на земјотресите

4. Хипоцентрални надолжни бранови (P-бранови)- сеизмички бранови кои се шират од изворот на земјотресот во сите правци со наизменично формирање на зони на компресија и затегнување. Во овој случај, поместувањето на честичките на почвата се случува долж насоката на ширење на бранот.
5. Хипоцентрални бранови на смолкнување (S-бранови)- сеизмички бранови кои се шират од изворот на земјотресот во сите правци со формирање на зони на смолкнување. Поместувањето на честичките се случува нормално на правецот на ширење на бранот.
6. Рејли и љубовни бранови (R-бранови и L-бранови)- сеизмички бранови кои се шират од епицентарот на земјотрес во дебелината на горниот слој на земјината кора. Поместувањето на честичките на почвата во бранот R се јавува во вертикалната рамнина, а во бранот L - во хоризонталната рамнина нормална на насоката на ширење на овие бранови.

Главните параметри на сеизмичките бранови се: брзина на ширење, максимална амплитуда на вибрации, период на вибрации и време на дејство на брановите.

Брзината на ширење на хипоцентралните надолжни бранови е околу 8 km/s, хипоцентралните попречни бранови се околу 5 km/s, а површинските бранови се 0,5 - 2 km/s.

Максималната амплитуда на осцилациите, периодот на осцилациите и времетраењето на брановите зависат од условите на земјата, локацијата на изворот и моќноста на земјотресот.

Табела 1

	Јачина на земјотрес	краток опис на
	Не се чувствува	Означени само со сеизмички инструменти.
	Многу слаби потреси	Означени со сеизмички инструменти. Тоа го чувствуваат само одредени луѓе кои се во состојба на целосен мир во горните катови од зградите и многу чувствителните миленици.
		Се чувствува само внатре во некои згради, како удар од камион.
	Умерено	Се препознава по мало штракање и вибрации на предмети, садови и прозорско стакло, крцкање на врати и ѕидови. Внатре во зградата, повеќето луѓе чувствуваат тресење.
	Доста силна	На отворено тоа го чувствуваат многумина, внатре во куќите - сите. Општо тресење на зградата, вибрации на мебел. Часовниците запираат. Пукнатини во прозорско стакло и малтер. Будење на заспаните. Тоа може да го почувствуваат луѓето надвор од зградите, се нишаат тенки гранки од дрвјата. Вратите се треснат.
		Тоа го чувствуваат сите. Многу луѓе исплашени истрчуваат на улица. Сликите паѓаат од ѕидовите. Се откинуваат поединечни парчиња малтер.
	Многу јако	Оштетување (пукнатини) на ѕидовите на камените куќи. Антисеизмичките, како и дрвените и оградните згради остануваат неповредени.
	Деструктивни	Пукнатини на стрмни падини и влажна почва. Спомениците се поместуваат од своето место или се превртуваат. Куќите се тешко оштетени.
	Поразително	Тешко оштетување и уништување на камени куќи. Старите дрвени куќи се искривени.
	Деструктивни	Пукнатините во почвата понекогаш се широки и до еден метар. Одрони и уривања од падини. Уништување на камени згради. Искривување на железничките шини.
	Катастрофа	Широки пукнатини во површинските слоеви на земјата. Бројни одрони и уривања. Камените куќи се речиси целосно уништени. Силно свиткување и испакнување на железничките шини.
	Голема катастрофа	Промените во почвата достигнуваат огромни размери. Бројни пукнатини, уривања, одрони. Појава на водопади, брани на езера, отстапување на речните текови. Ниту една структура не може да издржи.

Тешкотијата за спасување луѓе во земјотрес се должи на ненадејноста на неговото појавување, тешкотиите за распоредување сили и распоредување на операции за пребарување и спасување во зоната на масовно уништување; присуство на голем број жртви на кои им е потребна итна помош; ограничено време на преживување за луѓето во урнатините; тешки услови за работа на спасувачите. Изворот на земјотресот генерално се карактеризира со: уништување и превртување на згради и објекти, под чии урнатини умираат луѓе; појава на експлозии и масовни пожари кои произлегуваат од индустриски несреќи, кратки споеви во енергетските мрежи и депресуризација на контејнерите за складирање на запаливи течности; формирање на можни фокуси на контаминација со хемиски токсични материи; уништување и блокирање на населени места како резултат на формирање на бројни пукнатини, уривања и одрони; поплавување на населени места и цели региони како резултат на формирање на водопади, брани на езера и отстапување на речните корита.

Министерство за образование и наука

Руска Федерација

Кримскиот федерален универзитет именуван по В.И. Вернадски

Академија Таурид

Географски факултет

Катедра за географија и геоморфологија

А.А. ПАСИНКОВ

СЕИЗМИЧКА ГЕМОРФОЛОГИЈА

(Упатство)

Симферопол - 2015 година

Пасинков Анатолиј Андреевич

(Упатство)

Симферопол: Кримскиот федерален универзитет

Именуван по V.I. Вернадски, академија Таурид. 2015. – 100 стр.

Овој туторијал

Текот на предавањата е дизајниран да подготви академски мајстори од областа "", студенти по геоморфологија на географски факултети, наставници и специјалисти.

СОДРЖИНА

Тема бр.	поглавје	стр.
		4

Тема 1. ПОИМ НА СЕИЗМОЛОГИЈА

Сеизмологија(од старогрчки σεισμός - (земја) тресење и λόγος - збор, говор) - наука за ширење на сеизмички бранови во утробата на Земјата. Само со помош на сеизмологијата беше можно да се создаде слика за длабоката структура на земјината топка (кора, мантија, надворешно и внатрешно јадро). Сеизмологијата се занимава и со земјотреси, движења на платформата, следење на развојот на рудни наоѓалишта итн.

Сеизмологијата е наука која се занимава со мерење и анализа на сите движења кои се евидентираат со сеизмографи на површината на цврстата Земја. Ова е гранка на геофизиката која ги проучува земјотресите, нивните причини, последици и мерки за заштита на вештачките структури.

Главниот носител на информации се сеизмичките бранови, чиешто толкување овозможува да се проучи, заедно со земјотресите, структурата на Земјата, како и да се идентификуваат наоѓалишта на минерали и да се снимаат експлозии (на пример, нуклеарни).

Главната задача на сеизмологијата е да ја проучува внатрешната структура на Земјата. Затоа, многу е важно да се знае како отстапувањата од хомогеноста влијаат на ширењето на сеизмичките бранови. Во суштина сите директни податоци за внатрешната структура на Земјата се добиени од набљудувањата на ширењето на еластичните бранови возбудени од земјотреси.

Под сеизмичност ја подразбира географската дистрибуција на земјотресите, нивната врска со структурата на земјината површина и дистрибуцијата по јачина (или енергија).

Земјотреси- потреси и вибрации на површината на Земјата предизвикани од природни причини (главно тектонски процеси) или вештачки процеси (експлозии, полнење на резервоари, колапс на подземни шуплини во рудниците). Мали потреси, исто така, може да предизвикаат издигнување на лава за време на вулкански ерупции.

Околу милион земјотреси се случуваат на целата Земја годишно, но повеќето се толку мали што остануваат незабележани. Навистина силни земјотреси, способни да предизвикаат широко распространето уништување, се случуваат на планетата околу еднаш на секои две недели. За среќа, повеќето од нив се случуваат на дното на океаните, и затоа не се придружени со катастрофални последици (ако земјотрес под океанот не се случи без цунами).

Земјотресите се најпознати по уништувањето што можат да го предизвикаат. Уништувањата на зградите и градбите се предизвикани од вибрации на почвата или џиновски плимни бранови (цунами) кои се јавуваат при сеизмички поместувања на морското дно.

Причини за земјотреси.

Причината за земјотресот е брзото поместување на дел од земјината кора како целина во моментот на пластична (кршлива) деформација на еластично напрегнатите карпи на изворот на земјотресот. Повеќето извори на земјотреси се јавуваат во близина на површината на Земјата (сл. 1). Самото поместување се јавува под дејство на еластични сили за време на процесот на празнење - намалување на еластичните деформации во волуменот на целиот дел од плочата и префрлање во положба на рамнотежа. Земјотресот е брза (на геолошка скала) транзиција на потенцијалната енергија акумулирана во еластично деформирани (компресирани, исечени или истегнати) карпи од внатрешноста на земјата во енергијата на вибрациите на овие карпи (сеизмички бранови), во енергијата на промените во структурата на карпите на изворот на земјотресот. Оваа транзиција настанува кога ќе се надмине јакоста на истегнување на карпите на изворот на земјотресот.

Ориз. 1 Модерни епицентри на земјотреси и вулкани на Земјата.

Јачината на истегнување на карпите во земјината кора е надмината како резултат на зголемување на збирот на силите што дејствуваат на неа:

Силите на вискозно триење на конвекцијата на обвивката тече на земјината кора;

Архимедска сила која делува на лесната кора од потешката пластична обвивка;

Месечево-соларни плими;

Промена на атмосферскиот притисок.

Во моментот на земјотрес, потенцијалната енергија на еластична деформација во изворот на земјотресот брзо (речиси моментално) се намалува до минималната резидуална енергија (речиси на нула). И во близина на изворот, поради поместувањето на плочата во целина при земјотрес, еластичните деформации донекаде се зголемуваат. Затоа во близина на главниот земјотрес често се случуваат повторени земјотреси - афтершокови. На ист начин, малите „прелиминарни“ земјотреси - предшокови - можат да предизвикаат голем во близина на почетниот мал земјотрес. Голем земјотрес (со големо поместување на плочата) може да предизвика последователни индуцирани земјотреси дури и на оддалечените рабови на плочата.

Земјотресите со длабок фокус, чии извори се наоѓаат на длабочина до 700 km од површината, се случуваат на конвергентните граници на литосферските плочи и се поврзани со субдукција.

Сеизмички бранови и нивно мерење

Лизгањето на карпите долж раседот првично се спречува со триење. Како резултат на тоа, енергијата што предизвикува движење се акумулира во форма на еластични напрегања во карпите. Кога напрегањето ќе достигне критична точка што ја надминува силата на триење, настанува остар пукање на карпите со нивното меѓусебно поместување; акумулираната енергија, кога се ослободува, предизвикува бранови вибрации на земјината површина - земјотреси. Земјотреси може да се појават и кога карпите се компресирани во набори, кога јачината на еластичното напрегање ја надминува цврстината на истегнување на карпите и тие се расцепуваат, формирајќи расед.

Сеизмичките бранови генерирани од земјотресите се шират во сите правци од изворот како звучни бранови. Точката во која започнува движењето на карпите се нарекува фокус, огниште или хипоцентар, а точка на земјината површина над изворот е епицентарот на земјотресот . Ударните бранови се шират во сите правци од изворот, додека се оддалечуваат од него, нивниот интензитет се намалува. Брзината на сеизмичките бранови може да достигне 8 km/s.

Видови сеизмички бранови.

Сеизмичките бранови се поделени на бранови на компресија и бранови на смолкнување.

Бранови на компресија, или надолжни сеизмички бранови, предизвикуваат вибрации на честичките од карпата низ кои минуваат по правецот на ширење на бранот, предизвикувајќи алтернација на области на компресија и реткост во карпите. Брзината на ширење на брановите на компресија е 1,7 пати поголема од брзината на брановите на смолкнување, па сеизмичките станици се првите што ги забележале. Брановите на компресија се нарекуваат и примарни бранови (P-бранови). Брзината на P-бранот е еднаква на брзината на звукот во соодветната карпа. На фреквенции на P-бранови поголеми од 15 Hz, овие бранови може да се сфатат со уво како подземно брмчење и татнеж.

Смолкувачки бранови или попречни сеизмички бранови,предизвикуваат честичките од карпата да осцилираат нормално на правецот на ширење на бранот. Брановите на смолкнување се нарекуваат и секундарни бранови (S-бранови).

Постои трет тип на еластични бранови - долги или површински бранови (L-бранови). Тие се оние кои предизвикуваат најмногу уништување.

Сеизмограф

Инструменталните набљудувања првпат се појавиле во Кина, каде во 132 година Чанг Хен измислил сеизмоскоп, кој бил вешто направен сад. На надворешната страна на садот, со нишало поставено внатре, во круг беа врежани главите на змејови кои држат топчиња во устата. Кога нишалото замавнало од земјотресот, една или повеќе топки паднале во отворените усти на жабите поставени во основата на садовите за да можат жабите да ги проголтаат (сл. 2).

Ориз. 2. Сеизмоскоп од Чанг Хјун.

Современиот сеизмограф е збир на инструменти кои ги снимаат вибрациите на земјата за време на земјотрес и ги претвораат во електричен сигнал, снимен на сеизмограми во аналогна и дигитална форма. Сепак, како и досега, главниот чувствителен елемент е нишалото со оптоварување (сл. 3).

Ориз. 3 Сеизмограф.

Сеизмичка служба

Постојано набљудување на земјотреси врши сеизмичката служба. Современата глобална мрежа го вклучува Св. 2000 стационарни сеизмички станици, чии податоци систематски се објавуваат во сеизмолошки билтени и каталози. Покрај стационарни станици, се користат и експедициски сеизмографи, вклучувајќи ги и оние инсталирани на дното на океанот. Експедициски сеизмографи беа испратени и на Месечината (каде 5 сеизмографи годишно забележуваат до 3000 месечеви земјотреси), како и на Марс и Венера.

Видови земјотреси

Тектонски

Тектонските земјотреси се јавуваат како резултат на ненадејно ослободување на стрес, на пример, за време на движење по расед во земјината кора (истражувањата во последните години покажуваат дека длабоките земјотреси можат да бидат предизвикани и од фазни транзиции во обвивката на Земјата што се случуваат на одредени температури и притисоци). хоризонтално поместување – 6 m Максималната евидентирана вредност на сеизмогените поместувања долж раседот е 15 m.

Ориз. 4. Механизам на тектонски земјотрес

Сл.5 Последици од тектонски земјотреси

Понекогаш длабоките грешки излегуваат на површина. За време на катастрофалниот земјотрес во Сан Франциско на 18 април 1906 година, вкупната должина на површинските пукнатини во зоната на раседот Сан Андреас беше повеќе од 430 километри.

Сл.6 Расед на Сан Андреас

Вулкански

Вулканските земјотреси се вид на земјотрес во кој се јавува земјотрес како резултат на голема напнатост во длабочините на вулканот. Причината за ваквите земјотреси е лавата, вулканскиот гас. Земјотресите од овој тип се слаби, но продолжуваат долго време, многу пати - недели и месеци. Сепак, земјотресот не претставува опасност за луѓето од овој тип.

Ориз. 5. Вулканизам

Техногенски

Неодамна се појавија информации дека земјотресите можат да бидат предизвикани од човечка активност. На пример, во областите на поплави за време на изградбата на големи резервоари, тектонската активност се зголемува - се зголемува фреквенцијата на земјотресите и нивната магнитуда. Ова се должи на фактот што масата на вода акумулирана во акумулации, со својата тежина, го зголемува притисокот во карпите, а исцедената вода ја намалува цврстината на истегнување на карпите. Слични појави се случуваат кога се отстрануваат големи количества карпи од рудници, каменоломи и при изградба на големи градови од увезени материјали.

Ориз. Последици од влијанието предизвикано од човекот (земјотреси предизвикани од човекот)

Свлечиште

Земјотресите можат да бидат предизвикани и од лизгање на земјиштето и големи свлечишта. Ваквите земјотреси се нарекуваат свлечишта, тие се од локална природа и имаат мала јачина.

Ориз. Последици од земјотресот од свлечиште

Сеизмички бран

Телесни бранови и површински бранови

Сеизмички бранови- бранови на енергија кои патуваат низ земјата или други еластични тела како резултат на процес кој произведува нискофреквентна акустична енергија (земјотрес, експлозија и сл.). Сеизмичките бранови ги проучуваат сеизмолозите и геофизичарите. Тие се изучуваат со помош на сеизмограф, геофон, хидрофон или акцелерометар.

Брзината на ширење на бранот зависи од густината и еластичноста на медиумот. Брзината има тенденција да се зголемува со длабочината, во земјината кора е 2-8 km/s, а при продлабочување до обвивката е 13 km/s.

Земјотресите создаваат различни видови на сеизмички бранови со различна брзина. Бранот е забележан на голем број сеизмолошки станици, а врз основа на временската разлика научниците го пресметуваат епицентарот. Во геофизиката, прекршувањето или рефлексијата на сеизмичките бранови се користи за проучување на длабочините на Земјата, вештачките бранови се користат за проучување на подземните структури.

Видови сеизмички бранови

Постојат два главни типа: бранови на телото и површински бранови. Покрај оние опишани подолу, постојат и други, помалку значајни типови на бранови кои веројатно нема да се најдат на Земјата, но тие се важни во астеросеизмологијата.

Бранови на телото

Тие минуваат низ утробата на Земјата. Патеката на брановите е прекршена од различните густини и цврстина на подземните карпи.

P-бранови

P-бранови (примарни бранови) се надолжни или бранови на компресија. Обично нивната брзина е двојно поголема од S-брановите и тие можат да поминат низ кој било материјал. Во воздухот тие имаат форма на звучни бранови и, соодветно, нивната брзина станува еднаква на брзината на звукот. Стандардната брзина на P брановите е 330 m/s во воздух, 1.450 m/s во вода и 5.000 m/s во гранит.

S бранови

S-брановите (секундарни бранови) се попречни бранови. Тие покажуваат дека земјата се движи нормално на правецот на ширење. Во случај на хоризонтално поларизирани S-бранови, земјата се движи во една насока, а потоа во другата наизменично. Брановите од овој тип можат да дејствуваат само во цврсти материи.

Површински бранови

Површинските бранови се нешто слични на водните бранови, но за разлика од нив тие патуваат по површината на земјата. Нивната нормална брзина е значително помала од брзината на брановите на телото. Поради нивната мала фреквенција, времетраење и голема амплитуда, тие се најразорни од сите видови сеизмички бранови. Тие се од два вида: бранови Рејли и Љубовни бранови.

P- и S-бранови во мантија и јадро

Кога ќе се случи земјотрес, сеизмографите во близина на епицентарот ги снимаат брановите S и P. Но, на големи растојанија е невозможно да се детектираат високи фреквенции на првиот S-бран. Бидејќи попречните бранови не можат да патуваат низ течности, врз основа на овој феномен, Ричард Диксон Олдам претпоставил дека Земјата има течно надворешно јадро. Овој тип на истражување подоцна сугерираше дека Месечината има цврсто јадро, но неодамнешните геодетски студии покажуваат дека таа сè уште е стопена.

Користење P- и S-бранови за лоцирање на земјотрес

Во случај на локални или блиски земјотреси, разликата во пристигнувањето на брановите P и S може да се користи за да се открие растојанието од настанот. Во случај на глобални земјотреси, четири или повеќе временски синхронизирани станици за набљудување го снимаат времето на пристигнување на P-брановите. Врз основа на овие податоци, можете да го пресметате епицентарот каде било на планетата. За одредување на хипоцентарот, се користи поголемо количество податоци (десетици или стотици записи за пристигнување на брановите P од сеизмички станици).

Најлесен начин да се дознае локацијата на земјотресот во радиус од 200 km е да се пресмета разликата во доаѓањето на P- и S-брановите во секунди и да се помножи со 8. Но на телесеизмички растојанија овој метод не е погоден бидејќи постои голема веројатност дека сеизмичките бранови се продлабочиле до обвивката на Земјата и се прекршиле, менувајќи ја нејзината брзина.

Врски

Ова е нацрт-напис за