Землетрясение-это внезапное высвобождение энергии, накопленной в упруго-деформированных (сжатых или растянутых) горных породах; оно проявляется в подземных толчках и колебаниях земной поверхности и обусловлено резким разрывом и смещением напряженных пород по разлому, возникающему близ поверхности Земли. Небольшие толчки может вызывать также подъем лавы при вулканических извержениях. Ежегодно на Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них столь незначительно, что они остаются незамеченными. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются примерно раз в две недели. К счастью, большая их часть приходится на дно океанов и потому не сопровождается катастрофическими последствиями. Причины глубокофокусных землетрясений, очаги которых располагаются на глубине до 700 км от поверхности, не известны.
Сейсмические волны и их измерение
Скольжению пород вдоль разлома вначале препятствует трение. Вследствие этого энергия, вызывающая движение, накапливается в форме упругих напряжений пород. Когда напряжение достигает критической точки, превышающей силу трения, происходит резкий разрыв сплошности пород с их взаимным смещением; накопленная энергия, освобождаясь, вызывает волновые колебания поверхности земли – землетрясения. Землетрясения могут возникать также при смятии пород в складки, когда величина упругого напряжения превосходит предел прочности пород и они раскалываются, образуя разлом. Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Они делятся на волны сжатия и во¬лны сдвига. Волны сжатия, или продольные сейсмические волны, вызывают колебания частиц пород, сквозь которые они проходят, вдоль направления распространения волны, обусловливая чередование участков сжатия и разрежения в породах. Волны сдвига, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Ни тот, ни другой тип упругих сейсмических волн не приводят к перемещению частиц породы, через которую они распространяются и переносят свою энергию. Скорость распространения волн сжатия в 1,7 раза больше скорости воля сдвига, и именно их первыми регистрируют сейсмические станции. Соответственно сейсмологи называют их первичными (Р-волны), а поперечные – вторичными (S-волны).
Различают еще третий тип упругих волн – длинные, или поверхностные волны (L-волны). Именно они вызывают самые сильные разрушения. Для измерения силы землетрясений используется шкала магнитуд Рихтера, По этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 30-кратное увеличение освобожденной сейсмической энергии. Землетрясение с магнитудой 2 едва ощутимо, тогда как ма гни туда 7 отвечает нижней границе разрушительных землетрясений, охватывающих большие территории. Интенсивность землетрясений оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населенных районах. В СССР принята 12-балльная сейсмическая шкала Медведева.
Гигантские морские волны – цунами
Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Разрушения вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими , при сейсмических смещениях на морском дне. Скорость распространения цунами в открытом океане 800 км/ч. Достигнув пологого берега, волна сбавляет скорость и набирает высоту. При приближении цунами сначала возникает отлив, а затем вода устремляется назад, образуя серию громадных волн, которые могут проникать далеко в глубь суши. В 1755 г. город Лиссабон был уничтожен до основания одним из наиболее разрушительных землетрясений в истории, длившимся всего 6 мин. Море отхлынуло от гавани, а затем стремительно обрушилось на город волной цунами 17-метровой высоты, принесшей гибель сотням людей. Последующие толчки (афтершоки) меньшей силы вызвали обвалы, возникли пожары, и к наступлению вечера число жертв составило 6 тыс.
Предупреждение и предсказание землетрясений
Современные исследования показала, что путем бурения глубоких скважин вдоль зоны разлома и закачки в них воды можно спровоцировать серию небольших землетрясений, способных предупредить сильное землетрясение.
Непосредственно перед землетрясением поверхность Земли по обе стороны разлома испытывает упругую деформацию, которую можно измерить с помощью теодолита или лазерного луча. Иногда используют также наклономеры, чтобы установить, произошло ли искривление поверхности земли и в какой степени. В настоящее время введен в практику мониторинг больших площадей, т.е. непрерывное слежение за их сейсмической активностью. Вблизи крупных разломов размещены приборы, информация от которых передается по радио через искусственные спутники связи в центры, где подвергается обработке. Таким образом выявляются даже очень малые движения земной поверхности и точно устанавливаются зоны накопления напряжений. Другой недавно открытый метод основан на определении содержания воды в породах. В напряженных породах происходит увеличение объема пор, а тем самым и водосодержания. Поскольку в возникновении землетрясений грунтовые воды играют важную роль, сведения об уровне воды в колодцах на территории сейсмических областей приобретают особенно большое значение.