Землетруси. Вулкани (стор. 1 із 3)
Землетруси та розломи
Сейсмічні хвилі та їх вимір
Типи сейсмічних хвиль
Вимірювання сили та впливів землетрусів
Магма всередині Землі
Лава на межах плит
Небезпечні та безпечні області України
Землетрус - це коливання чи струс землі. Що спричиняє землетрус? Землетруси можуть викликати потужні вибухи, рух магми всередині вулкана. Однак більшість землетрусів відбувається внаслідок руху гірських порід у зоні розлому
Землетруси та розломи
Уявіть, що станеться, якщо ви згинаєте пластмасову лінійку. Якщо Ви згинатимете її сильно, то лінійка трісне. Після цього обидві половинки знову випрямлять. Гірські породи в земній корі теж згинаються під впливом тисків, розламуються і знову випрямляються. Розлом – це розрив у породах, вздовж якого відбулося переміщення гірських порід.
Коли відбувається розрив, енергія виділяється як сейсмічних хвиль. Ця енергія змушує землю трястись; ми відчуваємо землетрус.
З установкою високочутливих сейсмографів у багатьох точках світу зараз відносно легко реєструвати сейсмічні обурення, навіть якщо вони не відчуваються людиною. Після того, як сейсмічні хвилі були виявлені та зареєстровані різними сейсмологічними станціями, можна визначити, де вони виникли. Є кілька організацій, які займаються питаннями визначення параметрів землетрусів та сейсмічної активності у всьому світі. На підставі цієї інформації можна визначити сейсмічні характеристики зон з високою та низькою сейсмічною активністю.
На наведеній схемі показано розподіл сейсмічних поштовхів у глобальному масштабі.
Глобальний розподіл землетрусів
З цієї схеми можна зробити висновок, що землетруси поширені по земної поверхні дуже нерівномірно. Вирізняються чіткі межі сейсмічних зон. У середині океанів сейсмічні події концентруються вздовж дуже вузьких смужок, які збігаються з місцем розташування серединно-океанічних хребтів. Осторонь цих зон більшість дна світового океану асейсмічна.
Найбільш важливі із серединно-океанічних хребтів такі: Серединно-Атлантичний хребет, Центрально-Індійський хребет, який роздвоюється на півдні та Східно-Тихоокеанське підняття. Східно-Тихоокеанське підняття починається в Каліфорнійській затоці і поділяється на дві частини біля острова Великодня (Чилі); одна частина йде на південний захід, а одна до півострова Тайтао та континентальної частини Чилі. Як правило, сейсмічна активність у цих зонах слабка.
Аналогічно сконцентрована сейсмічна активність у структурах, званих острівними дугами. Найбільші острівні дуги розташовані ланцюжками по периферії Тихого океану. Основні острівні дуги: острови Алеутської дуги, острів Камчатка, Курильські острови, Японія, Маріанські острови. Соломонові острови, острови Нові Гебриди, острови Фіджі, острови Філіппіни – Зондські-Адаманські. В Атлантичному океані ми бачимо Малі Антильські острови та Південні Сандвічеві острови. Аналогічні сейсмічні ланцюжки виявляються вздовж узбережжя Центральної та Південної Америки. Найбільш глибокофокусні та сильні за магнітудою землетруси реєструються у цих зонах. Більш широкий сейсмічний пояс уздовж південної частини Європи, Гімалаїв та Південно-Східної Азії є складнішою зоною, в якій землетруси відбуваються не так часто.
Зони малої сейсмічності (навіть нульової сейсмічності) представлені материковимищитами, такими як Канадський шит у східній частині Північної Америки, Бразильський щит у Південній Америці, а також східною частиною Австралії, Центральною Європою, Південною Африкою та океанічним ложем далеко від серединно-океанічних хребтів.
Крапка всередині Землі, де відбувається розрив чи відносне переміщення порід, називається осередком (або гіпоцентром) землетрусу. Вогнища більшості землетрусів розташовуються в товщі Землі, де відбувається тертя плит одна про одну; місце на земній поверхні безпосередньо над гіпоцентром називається епіцентром землетрусу. Якщо осередок знаходиться на поверхні Землі, то гіпоцентр та епіцентр збігаються.
Розріз уздовж Південної Америки
Якщо осередок розташований на глибині від 0 до 60 кілометрів, землетрус вважається неглибоким. Якщо осередок розташований на глибині від 60 до 300 кілометрів, землетрус має середню глибину вогнища. Якщо осередок на глибині від 300 до 700 кілометрів, то це глибокофокусний землетрус.
Сила землетрусу
Для вимірювання сили землетрусу використовуються дві шкали: одна для вимірювання інтенсивності та інша для вимірювання магнітуди.
Інтенсивність землетрусу - це ступінь струсу ґрунту на поверхні Землі, що відчувається в різних точках зони впливу землетрусу. Величина інтенсивності визначається на підставі оцінки фактичних руйнувань, впливу на предмети, будівлі та ґрунт, наслідків для людей. Значення інтенсивності визначається відповідно до розробленої шкалою інтенсивності, яка може бути різною в різних країнах. Інтенсивність часто пов'язують із величиною швидкості коливання ґрунту при проходженні сейсмічної хвилі.
У більшості країн Америки використовується модифікована шкала інтенсивності землетрусів Меркаллі, якамає 12 рівнів інтенсивності (балів). На нижченаведених малюнках показані різні ступені інтенсивності (бали).
Магнітуда землетрусу - це величина, пропорційна енергії, що виділяється в осередку землетрусу. Вона визначається за допомогою приладу, який називається сейсмографом. Показання приладу (амплітуда та період сейсмічних хвиль) вказують на кількість енергії пружної деформації, що виділяється у процесі землетрусу. Чим більше амплітуда хвилі, тим сильніший землетрус. Шкала магнітуд була розроблена американським сейсмологом Чарльзом Ріхтером у 1935 році. У ньому використовуються арабські цифри. Шкала Ріхтера логарифмічна та відкрита, тобто. немає ні верхньої, ні нижньої межі для магнітуд Ріхтера. Кожне збільшення магнітуди на одне ціле число відповідає 30-кратному збільшенню кількості енергії, що виділяється.
Сейсмічні хвилі та їх вимір
Ковзанню порід уздовж розлому спочатку перешкоджає тертя. Внаслідок цього, енергія, що викликає рух, накопичується у формі пружних напруг порід. Коли напруга досягає критичної точки, що перевищує силу тертя, відбувається різкий розрив порід з їх взаємним усуненням; Нагромаджена енергія, звільняючись, викликає хвильові коливання поверхні землі - землетрусу. Землетруси можуть виникати також при зминанні порід у складки, коли величина пружної напруги перевищує межу міцності порід, і вони розколюються, утворюючи розлом.
Сейсмічні хвилі, що породжуються землетрусами, поширюються на всі боки від вогнища подібно до звукових хвиль. Точка, в якій починається рух порід називаєтьсяфокусом,осередкомабогіпоцентром, а точка на земній поверхні над осередком -епіцентромземлетрусу. Ударні хвилі поширюються на всі боки від вогнища,мірою віддалення від нього їх інтенсивність зменшується.
Швидкості сейсмічних хвиль можуть сягати 8 км/с.
Типи сейсмічних хвиль
Сейсмічні хвилі діляться нахвилі стисненняіхвилі 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 називаютьпервинними(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 також називаютьвторинними(S-хвилі).
Існує ще третій тип пружних хвиль -довгіабоповерхневіхвилі (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 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 шкалоюзростанню 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).