2.5.1.6. Землетрясения

Землетрясения – подземные толчки и колебания земной поверхности, вызванные процессами, происходящими в земной коре и верхней мантии. Эти колебания представляют собой упругие волны, распространяющиеся с высокой скоростью в толще горных пород. Наиболее сильные землетрясения иногда ощущаются на расстояниях более 1500 км от очага и могут быть зарегистрированы сейсмографами даже в противоположном полушарии.

Подобно другим эндогенным факторам, землетрясения могут оказывать существенное влияние на формирование рельефа: в одних случаях это проявляется в образовании трещин на поверхности земли, в других – в смещении блоков земной коры по трещинам в вертикальном и горизонтальном положениях (разрывные дислокации), иногда к складчатым деформациям³.

Причины землетрясений

По характеру процессов в их очагах выделяют несколько типов землетрясений, основными из которых являются:

• тектонические,

• вулканические,

• техногенные.

Тектонические землетрясения возникают вследствие внезапного снятия напряжения, например, при подвижках по разлому в земной коре (исследования последних лет показывают, что причиной глубоких землетрясений могут быть и фазовые переходы в мантии Земли, происходящие при определенных температурах и давлениях).

Вулканические землетрясения происходят вследствие резких перемещений магматического расплава в недрах Земли или в результате возникновения разрывов под влиянием этих перемещений.

Техногенные землетрясения могут быть вызваны подземными ядерными испытаниями, заполнением водохранилищ, добычей нефти и газа методом нагнетания жидкости в скважины, взрывными работами при добыче полезных ископаемых и пр. Менее сильные землетрясения происходят при обвале сводов пещер или горных выработок.

Очаги землетрясений

Очаг землетрясений, т. е. место, где в земной коре и в мантии произошли смещения горных пород, вызвавшие сотрясение почвы, называется гипоцентром. Участок, расположенный на поверхности Земли непосредственно над гипоцентром, называется эпицентром.

В зависимости от глубины очага (Н) землетрясения подразделяют:

• на мелкофокусные (нормальные) – 0 < H < 70 км;

• промежуточные – 70 < H < 300 км;

• глубокофокусные – 300 < H < 700 км.

Наиболее разрушительны землетрясения, очаги которых расположены на глубине 100–300 км.

Сейсмические волны

Колебания, распространяющиеся из очага землетрясений, представляют собой упругие волны, характер и скорость распространения которых зависят от упругих свойств и плотности пород.

Различают продольные, поперечные и поверхностные сейсмические волны(рис. 26).

Продольные, или первичные, волны (Р-волны, prima – первые) приходят к поверхности земли первыми, т.к. имеют скорость почти в 1,7 раза больше, чем поперечные. При прохождении продольных волн каждая частичка среды подвергается сначала сжатию, а затем растяжению, испытывая при этом возвратно-поступательное движение в продольном направлении (т.е. в направлении распространения волны). Они распространяются во всех средах: твердых, жидких и газообразных. Скорость распространения Р-волн вблизи земной поверхности составляет около 6 км/с, а на очень больших глубинах – 13 км/с.

Поперечные, или вторичные, волны (S-волны, second – второй) являются результатом реакции среды на изменение формы при изгибе. При прохождении поперечных волн каждая частичка почвы колеблется перпендикулярно направлению распространения волны. S-волны распространяются только в твердой среде. Скорость распространения составляет 3…4,5 км/с.

На поверхности Земли, в эпицентре, на границе раздела твердой среды и газообразной возникает третий вид волн – поверхностные, или длинные, волны (L – волны, longer – длинный). В этой группе выделяют волны Рэлея и волны Лява, названные в честь ученых, разработавших математическую теорию распространения этих волн. При прохождении волн Рэлея частицы пород описывают вертикальные эллипсы, перпендикулярные плоскости распространения волн. В волнах Лява частицы пород испытывают поперечные колебания в горизонтальной плоскости. Поверхностные волны распространяются во все стороны от эпицентра вдоль поверхности Земли или параллельно ей, затрагивая лишь самый верхний слой земной коры. Амплитуда их больше, чем у других, а скорость составляет 3–3,5 км/с.