Реферат - Причини та наслідки землетрусів - Безпека життєдіяльності

Міністерство освіти та науки України

Кафедра цивільного захисту

населення та територій

По предмету «Громадський захист»

Севастополь, 2009 р.

Землетруси- підземні поштовхи і коливання поверхні Землі, викликані природними причинами (головним чином тектонічними процесами) або штучними процесами (вибухи, заповнення водоймищ, обваленням підземних порожнин гірських виробок). Невеликі поштовхи можуть викликати підйом лави при вулканічних виверженнях.

Щорічно на всій Землі відбувається близько мільйона землетрусів, але більшість із них така незначна, що вони залишаються непоміченими. Дійсно, сильні землетруси, здатні викликати великі руйнування, трапляються на планеті приблизно раз на два тижні. На щастя, більша їх частина посідає дно океанів, і тому супроводжується катастрофічними наслідками (якщо землетрус під океаном обходиться без цунамі).

Землетруси найбільш відомі за тими спустошеннями, які вони здатні зробити. Руйнування будівель та споруд викликаються коливаннями ґрунту або гігантськими приливними хвилями (цунамі), що виникають при сейсмічних зміщеннях на морському дні.

Причиною землетрусу є швидке зміщення ділянки земної кори як цілого в момент пластичної (крихкої) деформації пружно напружених порід у вогнищі землетрусу. Більшість вогнищ землетрусів виникає поблизу Землі. Саме зміщення відбувається під дією пружних сил у ході процесу розрядки - зменшення пружних деформацій в обсязі всієї ділянки плити та усунення до положення рівноваги. Землетрус являє собою швидкий (в геологічних масштабах) перехід потенційної енергії,накопиченої в упругодеформованих (стисливих, що зсуваються або розтягуються) гірських породах земних надр, в енергію коливань цих порід (сейсмічні хвилі), в енергію зміни структури порід в осередку землетрусу. Цей перехід відбувається у момент перевищення межі міцності порід у вогнищі землетрусу.

Межа міцності порід земної кори перевищується внаслідок зростання суми сил, які її у:

1. Сили в'язкого тертя мантійних конвекційних потоків про земну кору;

2. Архімедової сили, що діє на легку кору з боку тяжчої пластичної мантії;

3. Місячно-сонячних припливів;

4. Атмосферного тиску, що змінюється.

Ці ж сили призводять і до зростання потенційної енергії пружної деформації порід у результаті усунення плит під їх дією. Щільність потенційної енергії пружних деформацій під впливом перелічених сил наростає майже у всьому обсязі плити (по-різному у різних точках). У момент землетрусу потенційна енергія пружної деформації в осередку землетрусу швидко (майже миттєво) знижується до мінімальної залишкової (ледь не до нуля). Тоді як на околицях вогнища за рахунок зсуву під час землетрусу плити як цілого пружні деформації дещо збільшуються. Тому й трапляються часто на околицях головного повторні землетруси — афтершоки. Так само малі «попередні» землетруси — форшоки — можуть спровокувати великий на околицях початкового малого землетрусу. Великий землетрус (з великим зсувом плити) може спричинити подальші індуковані землетруси навіть на віддалених краях плити.

З перерахованих сил перші дві набагато більше 3-ї та 4-ї, але швидкість їх зміни набагато менша, ніж швидкість зміни приливних та атмосферних сил.Тому точний час приходу землетрусу (рік, день, хвилина) визначається зміною атмосферного тиску та припливними силами. Тоді як набагато більші, але повільно мінливі сили в'язкого тертя та Архімедової сили задають час приходу землетрусу (з осередком у цій точці) з точністю до століть і тисячоліть.

Глибокофокусні землетруси, осередки яких розташовуються на глибинах до 700 км від поверхні, відбуваються на конвергентних межах літосферних плит та пов'язані із субдукцією.

Сейсмічні хвилі, що породжуються землетрусами, поширюються на всі боки від вогнища подібно до звукових хвиль. Точка, в якій починається рух порід, називається фокусом, осередком або гіпоцентром, а точка на земній поверхні над осередком - епіцентром землетрусу. Ударні хвилі поширюються на всі боки від вогнища, у міру віддалення від нього їх інтенсивність зменшується.

Швидкості сейсмічних хвиль можуть сягати 8 км/с.

Типи сейсмічних хвиль

Сейсмічні хвилі поділяються на хвилі стиснення та хвилі зсуву.

Хвилі стиснення, або поздовжні сейсмічні хвилі, викликають коливання частинок порід, крізь які вони проходять, вздовж напряму поширення хвилі, зумовлюючи чергування ділянок стиснення та розрідження у породах. Швидкість поширення хвиль стиснення в 1,7 рази більша за швидкість хвиль зсуву, тому їх першими реєструють сейсмічні станції. Хвилі стиснення також називають первинними (P-хвилі). Швидкість P-хвилі дорівнює швидкості звуку у відповідній гірській породі. При частотах P-хвиль, більших 15 Гц, ці хвилі можуть бути сприйняті на слух як підземний гул і гуркіт.
Хвилі зсуву, або поперечні сейсмічні хвилі, змушують частки порід коливатися перпендикулярно до напряму поширення хвилі. Хвилі зсуву такожназивають вторинними (S-хвилі).

Існує ще третій тип пружних хвиль – довгі або поверхневі хвилі (L-хвилі). Саме вони спричиняють найсильніші руйнування.

Вимірювання сили та впливів землетрусів

Для оцінки та порівняння землетрусів використовуються шкала магнітуд та шкала інтенсивності.

Шкала магнітуд

Шкала магнітуд розрізняє землетруси за величиною магнітуди, яка є відносною енергетичною характеристикою землетрусу. Існує кілька магнітуд та відповідно магнітудних шкал: локальна магнітуда (ML); магнітуда, що визначається поверхневими хвилями (Ms); магнітуда, що визначається за об'ємними хвилями (mb); моментна магнітуда (Mw).

Найбільш популярною шкалою оцінки енергії землетрусів є локальна шкала магнітуд Ріхтера. За цією шкалою зростанню магнітуди на одиницю відповідає 32-кратне збільшення звільненої сейсмічної енергії. Землетрус із магнітудою 2 ледве відчутно, тоді як магнітуда 7 відповідає нижній межі руйнівних землетрусів, що охоплюють великі території. Інтенсивність землетрусів (не може бути оцінена магнітудою) оцінюється за тими ушкодженнями, які вони завдають у населених районах.

Інтенсивність є якісною характеристикою землетрусу і вказує на характер та масштаб впливу землетрусів на поверхню землі, на людей, тварин, а також на природні та штучні споруди в районі землетрусу. У світі використовується кілька шкал інтенсивності: у США – Модифікована шкала Меркаллі (MM), у Європі – Європейська макросейсмічна шкала (EMS), у Японії – шкала Шиндо (Shindo).

Шкала Медведєва-Шпонхойєра-Карніка (MSK-64)

12-бальна шкала Медведєва-Шпонхойєра-Карника була розроблена в 1964році і набула широкого поширення в Європі та СРСР. З 1996 року у країнах Європейського Союзу застосовується найсучасніша Європейська макросейсмічна шкала (EMS). MSK-64 лежить в основі СНіП II-7-81 «Будівництво в сейсмічних районах» і продовжує використовуватися в Україні та країнах СНД.