Балльная оценка землетрясений. Как измеряется сила землетрясений? Наиболее разрушительные землетрясения

Шкала магнитуд различает землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной энергетической характеристикой землетрясения. Существует несколько магнитуд и соответственно магнитудных шкал: локальная магнитуда (ML); магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms); магнитуда, определяемая по объемным волнам (mb); моментная магнитуда (Mw).

Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений является локальная шкала магнитуд Рихтера. По этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождённой сейсмической энергии. Землетрясение с магнитудой 2 едва ощутимо, тогда как магнитуда 7 отвечает нижней границе разрушительных землетрясений, охватывающих большие территории. Интенсивность землетрясений (не может быть оценена магнитудой) оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах.

1. балл (незаметное) -отмечается только специальными приборами

2. балла (очень слабое) - ощущается только очень чуткими домашними животными и некоторыми людьми в верхних этажах зданий

3. балла (слабое) - ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика

4. балла (умеренное) - землетрясение отмечается многими людьми; возможно колебание окон и дверей;

5. баллов (довольно сильное) - качание висячих предметов, скрип полов, дребезжание стекол, осыпание побелки;

6. баллов (сильное) - легкое повреждение зданий: тонкие трещины в штукатурке, трещины в печах и т. п.;

7. баллов (очень сильное) - значительное повреждение зданий; трещины в штукатурке и отламывание отдельных кусков, тонкие трещины в стенах, повреждение дымовых труб; трещины в сырых грунтах;

8. баллов (разрушительное) - разрушения в зданиях: большие трещины в стенах, падение карнизов, дымовых труб. Оползни и трещины шириной до нескольких сантиметров на склонах гор;

9. баллов (опустошительное) - обвалы в некоторых зданиях, обрушение стен, перегородок, кровли. Обвалы, осыпи и оползни в горах. Скорость продвижения трещин может достигать 2 км/с;

10. баллов (уничтожающее) - обвалы во многих зданиях; в остальных - серьёзные повреждения. Трещины в грунте до 1 м шириной, обвалы, оползни. За счет завалов речных долин возникают озёра;

11. баллов (катастрофа) - многочисленные трещины на поверхности Земли, большие обвалы в горах. Общее разрушение зданий;

12. баллов (сильная катастрофа) - изменение рельефа в больших размерах. Огромные обвалы и оползни. Общее разрушение зданий и сооружений.

8. Просадочность лёссовых пород обусловлена особенностями их состава, состояния и строения. Здесь в первую очередь наиболее важными являются следующие пять позиций: 1) лёссовые породы представляют собой структурированные песчано-глинисто-пылеватые дисперсные системы с резким преобладанием пылеватых частиц и обладают малой гидрофильностью, что обусловливает отсутствие или очень малую величину потенциального их набухания при увлажнении; 2) лёссовые породы характеризуются низкими значениями плотности скелета и высокой пористостью (42-55% и даже несколько выше), причем среди пор преобладают поры открытые; 3) эти породы до момента замачивания обладают низкой природной (естественной) влажностью и соответственно твердой или полутвердой консистенцией; 4) в лёссовых породах в различных, нередко больших количествах (до 10% и более) присутствуют карбонаты и водно-растворимые соли, которые в условиях невысокой природной влажности обусловливают структуру переходного (коагуляционно-цементационного) типа с высокой прочностью структурных связей и всего грунта в целом; 5) прочность такой структуры в лёссовых породах резко по величине и быстро во времени падает при водонасыщении (вплоть до практически моментального размокания небольших образцов, помещенных в спокойную воду).

Наличие и величина просадочности лёссовых пород четко отображаются на компрессионной кривой, которая обычно строится в координатах коэффициент пористости (е) - давление (Р). Эта кривая для просадочных разностей грунтов имеет очень характерную форму, обусловленную резким, скачкообразным уменьшением коэффициента просадочности под действующим давлением при замачивании. На этом графике отрезок отображает характер уплотнения природного грунта с низкой величиной естественной влажности под нагрузкой; участок соответствует реализации просадочных свойств - просадке грунта при замачивании при данном давлении, а отрезок - уплотнению просевшего увлажненного или водонасыщенного грунта при возрастании действующего давления.

В настоящее время применяют комплекс методов. Это связанно с многообразием свойств лессовых грунтов. Ни один из методов не может читаться универсальным. Современные способы строительства на лессовых грунтах позволяют успешно противодействовать возникновению просадочных явлений, особенно в грунтах I типа (просадка от собственного веса грунта отсутствует или не превышает 5см), наибольший эффект борьбы с просадочностью достигается при комбинировании 2-3 различных мероприятий.

Выбор мероприятий производится на основе технико-экономического анализа, в число которых входят:

1. тип грунтовых условий;

2. мощность просадочных грунтов и величина просадки;

3. конструктивные особенности зданий и сооружений.

Все методы подразделяются на три группы:

1. водозащитные;

2. конструктивные;

3. устраняющие просадочные свойства грунтов.

Водозащитные мероприятия предусматривают планировку строительных площадок для отвода поверхностных вод, гидроизоляцию поверхности земли, предохранение зданий от утечек воды из водопроводов, устройство водонепроницаемых полов, покрытий, отмосток.

Конструктивные мероприятия рассчитаны на приспособление объектов к возможным неравномерным осадкам, повышение жесткости стен и прочности стыков, армирование зданий поясами, применение свайных, а также уширенных фундаментов, передающих давление на грунт меньше, чем Р нач.

Наибольшее число методов связано с преобразованием лессовых просадочных оснований. Их подразделяют на 2 группы:

1. улучшение грунтов с применением механических методов;

2. физико-химические способы улучшения.

Механические методы преобразуют грунты либо с поверхности, либо в глубине толщ. Поверхностное уплотнение производят трамбовкой, послойной укаткой, вибрацией, замачиванием грунта под своим весом или весом сооружения. В глубине толщ уплотнение грунтов производят с помощью грунтовых свай (песчаных, известняковых), взрывов в скважинах, замачиванием через скважины с последующим взрывом под водой. Находят применение также песчаные и грунтовые подушки, грунтоцементные опоры.

К физико-химическим способам относят:

обжиг грунтов через скважины;
силикатизация;
пропитка цементным и глинистым растворами;
обработка различными солями;
укрепление грунтов органическими веществами.

9. Процессы и формы рельефа, связанные с работой ветра, названы эоловыми в честь древнегреческого бога Эола, повелителя ветров. Эти процессы включают:вынос ветром результатов выветривания;обтачивание, выдалбливание поверхности горных пород твердыми частицами, приносимыми ветром;перенос эолового материала и его аккумуляция.

Процессы эти происходят везде, где есть незакрепленные рыхлые отложения, например, на песчаных берегах рек, но ярче всего работа ветра видна в пустынях - районах, отличающихся сухостью воздуха и отсутствием растительности. Горные породы там быстро разрушаются из-за сильных колебаний температуры (физическое выветривание). Ветер действует совместно с выветриванием, выносит его продукты и очищает поверхность для дальнейшего разрушения. В некоторых местах поверхность пустыни покрыта слоем крупных обломков, оставшихся на месте после выдувания мелких частиц. Этот слой предохраняет породы от дальнейшего разрушения.

10. Речной эрозией называется постепенное разрушение рекой своего русла за счет размывания как берегов (боковая эрозия), так и ложа русла (глубинная эрозия). Речная эрозия - постоянный процесс, интенсивность которого зависит от прочности окружающих горных пород и интенсивности речного потока. Интенсивность речной эрозии достаточно сильно меняется в зависимости от гидрологических сезонов.

В горных реках, где прочность пород берегов и ложа примерно одинакова, преобладающее влияние имеет глубинная эрозия, приводящая к «пропиливанию» горных пород. Глубина эрозии в таких случаях может составлять многие сотни метров. В дальнейшем, подмывая высокие крутые берега за счет боковой эрозии, река создает условия для формирования крупных обвалов. Эти обвалы могут перекрывать русло реки, формируя горное озеро. Опасные последствия такого процесса описаны выше.

Наибольшую экономическую опасность представляет боковая речная эрозия, приводящая к заметным изменениям речных берегов. Особенно заметна боковая речная эрозия, если берега реки сложены рыхлыми, легко размывающимися породами. Экономические ущербы от боковой речной эрозии особенно заметны в населенных пунктах. Иногда интенсивная боковая эрозия приводит к образованию отмелей ниже по течению реки. В этом случае экономический ущерб наносится судоходству.

Поэтому в обиходе значение магнитуды называют шкалой Рихтера .

Магнитуда землетрясения и балльная шкала интенсивности землетрясения

Шкала Рихтера содержит условные единицы (от 1 до 9,5) - магнитуды, которые вычисляются по колебаниям, регистрируемым сейсмографом . Эту шкалу часто путают со шкалой интенсивности землетрясения в баллах (по 7 или 12-балльной системе), которая основана на внешних проявлениях подземного толчка (воздействие на людей, предметы, строения, природные объекты). Когда происходит землетрясение, то сначала становится известной именно его магнитуда, которая определяется по сейсмограммам, а не интенсивность , которая выясняется только спустя некоторое время, после получения информации о последствиях.

Правильное употребление : «землетрясение магнитудой 6,0 ».

Прежнее неправильное употребление : «землетрясение силой 6 баллов по шкале Рихтера ».

Неправильное употребление : «землетрясение магнитудой 6 баллов », «землетрясение силой в 6 магнитуд по шкале Рихтера » .

Шкала Рихтера

M s = lg ⁡ (A / T) + 1 , 66 lg ⁡ D + 3 , 30. {\displaystyle M_{s}=\lg(A/T)+1,66\lg D+3,30.}

Эти шкалы плохо работают для самых крупных землетрясений - при M ~ 8 наступает насыщение .

Сейсмический момент и шкала Канамори

В году сейсмолог Хиро Канамори из предложил принципиально иную оценку интенсивности землетрясений, основанную на понятии сейсмического момента .

Сейсмический момент землетрясения определяется как M 0 = μ S u {\displaystyle M_{0}=\mu Su} , где

μ - модуль сдвига горных пород, порядка 30 ГПа;
S - площадь, на которой замечены геологические разломы;
u - среднее смещение вдоль разломов.

Таким образом, в единицах СИ сейсмический момент имеет размерность Па × м² × м = Н × м.

Магнитуда по Канамори определяется как

M W = 2 3 (lg ⁡ M 0 − 16 , 1) , {\displaystyle M_{W}={2 \over 3}(\lg M_{0}-16,1),}

где M 0 - сейсмический момент, выраженный в дин × см (1 дина×см эквивалентна 1 эргу , или 10 −7 Н×м).

Шкала Канамори хорошо согласуется с более ранними шкалами при 3 < M < 7 {\displaystyle 3 и лучше подходит для оценки крупных землетрясений.

Шкала Рихтера создана для определения силы колебаний земли. Говоря иначе, линейка помогает установить мощность землетрясений. Система международная. Начинал разрабатывать ее итальянец Меркалли. Кто е такой Рихтер и почему он забрал лавры у предшественника? Будем выяснять.

История шкалы Рихтера

Шкала землетрясения Рихтера принята в 1930-ых. Система Меркалли не просто переименована, а доработана. Итальянец вял за основу 12-бальную . Минимальные толчки – единица.

Сильными признавались землетрясения от 6-ти баллов. Это устраивало не все государства. В России, к примеру, ориентировались на 10-ти, а в Японии на 7-бальный пределы. Между тем, настал век глобализации.

Требовался единый стандарт, дабы данные всех сейсмографов были понятны в любой точке Земли. Тут-то в дело и включился Чарльз Рихтер. Американец предложил использовать десятичный логарифм.

Вычисление амплитуды колебаний прямо пропорционально отклонению иглы на сейсмографе. При этом, Рихтер ввел поправку в соответствии с удаленностью местности от эпицентра землетрясения.

Шкала магнитуд Рихтера была официально принята в 1935-ом. Мир стал ориентироваться не просто на 10 баллов, но и на 10-бальную разницу между соседними отметками линейки.

2-бальное землетрясение в 10 раз сильнее 1-бального. 3-бальные толчки в 10 раз мощнее 2-бальных, и так далее. Но, как определить силу сотрясений? Как понять, что подвижки земной коры именно 3-х, 7-ми, 9-бальные?

Шкала Рихтера – баллы в визуальных и физических проявлениях

Баллы помогают измерить интенсивность поверхностных толчков. Их сила в недрах Земли, где происходит разлом, больше. Часть энергии теряется на пути к твердой коре планеты. Получается, интенсивность тем выше, чем ближе к поверхности очаг. 1 балл не ощутим людьми.

2 балла распознаются лишь на верхних этажах высоток, чувствуются слабые колебания. При 3-х баллах раскачиваются люстры. Ощутимые сотрясения внутри строений, даже невысотных, — это 4 балла.

5-бальные землетрясения засекаются уже не только в домах, но и на улице. При 6-ти баллах могут лопнуть стекла, двигается мебель, посуда. Трудно удержаться на ногах становится во время 7-бального землетрясения. По кирпичным стенам расползаются трещины, разрушаются лестничные пролеты, на дорогах образуются оползни.

При 8-ми баллах здания уже рушатся, а так же, рвутся коммуникации, проложенные под землей. 9-бальные толчки приводят к волнениям в водоемах, могут вызвать, к примеру, цунами. Почва трескается.

Сминается же и ломается она во время 10-бальных землетрясений. 11 баллов … Стоп. Ведь шкала Рихтера оканчивается на десятке. В том-то и дело. Пробелы в познаниях обывателей привели к смешению систем Меркалли и Рихтера.

Поверхностную интенсивность толчков в баллах измеряли по итальянской шкале. Она, как видно, не канула в лету, а неофициально присоединилась к американской. У Меркалли есть и 11, и 12 баллов.

При 11-ти кирпичные здания разрушатся до основания, от дорог тоже остается лишь напоминание. 12 баллов – это катастрофическое землетрясение, меняющее рельеф земли. Трещины в ней достигают вширь 10-15 метров.

Теперь разберемся, о чем же говорят отметки истинной шкалы Рихтера. Она «завязана» на магнитуде, которую не учитывал Меркалли. Магнитуда определяет энергию, выделившуюся при подвижках в земных недрах. Рассматриваются не внешние проявления землетрясения, а его внутренняя суть.

Шкала Рихтера — таблица магнитуд

Если определить баллы можно, наблюдая за изменениями на поверхности планеты, то магнитуду вычисляют только по показаниям сейсмографов. В расчетах за основу берется тип волн некоего типичного, усредненного землетрясения.

Показатель ставится в логарифм с максимальными амплитудами конкретных сотрясений. Магнитуда пропорциональна этому логарифму.

Сила выбрасываемой при землетрясении энергии зависит от размеров его очага, то есть длины и ширины разлома в породах. Типичные толчки по Рихтеру могут измеряться не только целыми, но и дробными числами.

Так, магнитуда 4,5 приводит к незначительным разрушениям. Параметры разлома – лишь несколько метров по вертикали и в длину. Очаг в несколько километров, как правило, дает землетрясения с магнитудой 6.

Разлом в сотни километров – магнитуда 8,5. В шкале Рихтера есть и 10-ка. Но, это, так сказать, нереальный предел. На Земле не происходило землетрясений с магнитудой выше 9-ти. Видимо, и не произойдет.

Для 10-ой магнитуды нужна глубина разлома более 100 километров. Но, на такой глубине земля уже не твердая, вещество превращается в жидкость – мантию планеты. Протяженность очага, тянущего на десятку, должна превысить 1000 километров. Но, подобные разломы ученым не известны.

Не встречаются, точнее, не фиксируются приборами и землетрясения с магнитудой 1. Самые слабые толчки, ощущаемые и сейсмографами, и людьми – 2 балла. Да, показатели магнитуды иногда тоже именуют баллами. Но, правильнее, произносить лишь цифру, дабы не произошло путаницы со шкалой Меркалли.

Существует примерное соотношение бальности землетрясения с его магнитудой. При этом, важно учитывать глубину залегания очага толчков. Проще всего соотнести показатели, глядя на таблицу.

Километры	Магнитуда
5	5	6	7	8
10	7	8-9	10	11-12
20	6	7-8	9	10-11
40	5	6-7	8	9-10

Из видно, что одна и та же магнитуда может привести к разным разрушениям в зависимости от глубины залегания очага. Есть и другие основания судить, каким будет землетрясение в баллах ? Баллы по шкале Рихтера зависят еще и от сейсмоустойчивости зданий в районе подземных толчков, характера почвы.

В добротных строениях сила землетрясения воспринимается иначе, нежели в домах, возведенных без учета возможных подвижек земной коры. Чарльз Рихтер говорил об этом еще в 1930-ых.

Ученый не просто создал международную шкалу, но и всю жизнь боролся за разумное строительство, с учетом всех рисков конкретной местности. Именно благодаря Рихтеру многие страны ужесточили нормы возведения зданий.

Поэтому в обиходе значение магнитуды называют шкалой Рихтера .

Магнитуда землетрясения и балльная шкала интенсивности землетрясения

Правильное употребление : «землетрясение магнитудой 6,0 ».

Прежнее употребление : «землетрясение силой 6 баллов по шкале Рихтера ».

Шкала Рихтера

$M_s = \lg (A/T) + 1,66 \lg D + 3,30.$

Эти шкалы плохо работают для самых крупных землетрясений - при M ~ 8 наступает насыщение .

Сейсмический момент и шкала Канамори

Сейсмическая энергия, выделяемая при ядерном взрыве мощностью в 1 мегатонну (1 мегатонна = 4,184·10 15 Дж), эквивалентна землетрясению с магнитудой около 7. Стоит заметить, что только небольшая часть энергии взрыва преобразуется в сейсмические колебания.

Частота землетрясений разной магнитуды

За год на Земле происходит примерно:

1 землетрясение с магнитудой 8,0 и выше;
10 - с магнитудой 7,0-7,9;
100 - с магнитудой 6,0-6,9;
1000 - с магнитудой 5,0-5,9.

Сильнейшее зарегистрированное землетрясение произошло в Чили в 1960 году - по более поздним оценкам, магнитуда Канамори составляла 9,5.

См. также

Напишите отзыв о статье "Магнитуда землетрясения"

Примечания

Ссылки

Отрывок, характеризующий Магнитуда землетрясения

Историческое море, не как прежде, направлялось порывами от одного берега к другому: оно бурлило в глубине. Исторические лица, не как прежде, носились волнами от одного берега к другому; теперь они, казалось, кружились на одном месте. Исторические лица, прежде во главе войск отражавшие приказаниями войн, походов, сражений движение масс, теперь отражали бурлившее движение политическими и дипломатическими соображениями, законами, трактатами…
Эту деятельность исторических лиц историки называют реакцией.
Описывая деятельность этих исторических лиц, бывших, по их мнению, причиною того, что они называют реакцией, историки строго осуждают их. Все известные люди того времени, от Александра и Наполеона до m me Stael, Фотия, Шеллинга, Фихте, Шатобриана и проч., проходят перед их строгим судом и оправдываются или осуждаются, смотря по тому, содействовали ли они прогрессу или реакции.
В России, по их описанию, в этот период времени тоже происходила реакция, и главным виновником этой реакции был Александр I – тот самый Александр I, который, по их же описаниям, был главным виновником либеральных начинаний своего царствования и спасения России.
В настоящей русской литературе, от гимназиста до ученого историка, нет человека, который не бросил бы своего камушка в Александра I за неправильные поступки его в этот период царствования.
«Он должен был поступить так то и так то. В таком случае он поступил хорошо, в таком дурно. Он прекрасно вел себя в начале царствования и во время 12 го года; но он поступил дурно, дав конституцию Польше, сделав Священный Союз, дав власть Аракчееву, поощряя Голицына и мистицизм, потом поощряя Шишкова и Фотия. Он сделал дурно, занимаясь фронтовой частью армии; он поступил дурно, раскассировав Семеновский полк, и т. д.».
Надо бы исписать десять листов для того, чтобы перечислить все те упреки, которые делают ему историки на основании того знания блага человечества, которым они обладают.
Что значат эти упреки?
Те самые поступки, за которые историки одобряют Александра I, – как то: либеральные начинания царствования, борьба с Наполеоном, твердость, выказанная им в 12 м году, и поход 13 го года, не вытекают ли из одних и тех же источников – условий крови, воспитания, жизни, сделавших личность Александра тем, чем она была, – из которых вытекают и те поступки, за которые историки порицают его, как то: Священный Союз, восстановление Польши, реакция 20 х годов?
В чем же состоит сущность этих упреков?
В том, что такое историческое лицо, как Александр I, лицо, стоявшее на высшей возможной ступени человеческой власти, как бы в фокусе ослепляющего света всех сосредоточивающихся на нем исторических лучей; лицо, подлежавшее тем сильнейшим в мире влияниям интриг, обманов, лести, самообольщения, которые неразлучны с властью; лицо, чувствовавшее на себе, всякую минуту своей жизни, ответственность за все совершавшееся в Европе, и лицо не выдуманное, а живое, как и каждый человек, с своими личными привычками, страстями, стремлениями к добру, красоте, истине, – что это лицо, пятьдесят лет тому назад, не то что не было добродетельно (за это историки не упрекают), а не имело тех воззрений на благо человечества, которые имеет теперь профессор, смолоду занимающийся наукой, то есть читанном книжек, лекций и списыванием этих книжек и лекций в одну тетрадку.
Но если даже предположить, что Александр I пятьдесят лет тому назад ошибался в своем воззрении на то, что есть благо народов, невольно должно предположить, что и историк, судящий Александра, точно так же по прошествии некоторого времени окажется несправедливым, в своем воззрении на то, что есть благо человечества. Предположение это тем более естественно и необходимо, что, следя за развитием истории, мы видим, что с каждым годом, с каждым новым писателем изменяется воззрение на то, что есть благо человечества; так что то, что казалось благом, через десять лет представляется злом; и наоборот. Мало того, одновременно мы находим в истории совершенно противоположные взгляды на то, что было зло и что было благо: одни данную Польше конституцию и Священный Союз ставят в заслугу, другие в укор Александру.
Про деятельность Александра и Наполеона нельзя сказать, чтобы она была полезна или вредна, ибо мы не можем сказать, для чего она полезна и для чего вредна. Если деятельность эта кому нибудь не нравится, то она не нравится ему только вследствие несовпадения ее с ограниченным пониманием его о том, что есть благо. Представляется ли мне благом сохранение в 12 м году дома моего отца в Москве, или слава русских войск, или процветание Петербургского и других университетов, или свобода Польши, или могущество России, или равновесие Европы, или известного рода европейское просвещение – прогресс, я должен признать, что деятельность всякого исторического лица имела, кроме этих целей, ещь другие, более общие и недоступные мне цели.
Но положим, что так называемая наука имеет возможность примирить все противоречия и имеет для исторических лиц и событий неизменное мерило хорошего и дурного.
Положим, что Александр мог сделать все иначе. Положим, что он мог, по предписанию тех, которые обвиняют его, тех, которые профессируют знание конечной цели движения человечества, распорядиться по той программе народности, свободы, равенства и прогресса (другой, кажется, нет), которую бы ему дали теперешние обвинители. Положим, что эта программа была бы возможна и составлена и что Александр действовал бы по ней. Что же сталось бы тогда с деятельностью всех тех людей, которые противодействовали тогдашнему направлению правительства, – с деятельностью, которая, по мнению историков, хороша и полезна? Деятельности бы этой не было; жизни бы не было; ничего бы не было.

Сейсмическая шкала

Землетрясе́ния - подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами) или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушением подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызывать также подъём лавы при вулканических извержениях.

Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них так незначительны, что они остаются незамеченными. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. К счастью, большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями (если землетрясение под океаном обходится без цунами).

Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Разрушения зданий и сооружений вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими при сейсмических смещениях на морском дне.

Введение

Причиной землетрясения является быстрое смещение участка земной коры как целого в момент пластической (хрупкой) деформации упруго напряженных пород в очаге землетрясения. Большинство очагов землетрясений возникает близ поверхности Земли . Само смещение происходит под действием упругих сил в ходе процесса разрядки - уменьшения упругих деформаций в объеме всего участка плиты и смещения к положению равновесия. Землетрясение представляет собой быстрый (в геологических масштабах) переход потенциальной энергии , накопленной в упруго-деформированных (сжимаемых, сдвигаемых или растягиваемых) горных породах земных недр, в энергию колебаний этих пород (сейсмические волны), в энергию изменения структуры пород в очаге землетрясения. Этот переход происходит в момент превышения предела прочности пород в очаге землетрясения.

Предел прочности пород земной коры превышается в результате роста суммы сил, действующих на нее:

Силы вязкого трения мантийных конвекционных потоков о земную кору;
Архимедовой силы , действующей на легкую кору со стороны более тяжелой пластичной мантии ;
Лунно -солнечных приливов;
Изменяющегося атмосферного давления .

Эти же силы приводят и к возрастанию потенциальной энергии упругой деформации пород в результате смещения плит под их действием. Плотность потенциальной энергии упругих деформаций под действием перечисленных сил нарастает практически во всем объеме плиты (по-разному в разных точках). В момент землетрясения потенциальная энергия упругой деформации в очаге землетрясения быстро (почти мгновенно) снижается до минимальной остаточной (чуть ли не до нуля). Тогда как в окрестностях очага за счет сдвига во время землетрясения плиты как целого упругие деформации несколько увеличиваются. Поэтому и случаются часто в окрестностях главного повторные землетрясения - афтершоки. Точно так же малые «предварительные» землетрясения - форшоки - могут спровоцировать большое в окрестностях первоначального малого землетрясения. Большое землетрясение (с большим сдвигом плиты) может вызвать последующие индуцированные землетрясения даже на удаленных краях плиты.

Из перечисленных сил первые две намного больше 3-ей и 4-й, но скорость их изменения намного меньше, чем скорость изменения приливных и атмосферных сил. Поэтому точное время прихода землетрясения (год, день, минута) определяется изменением атмосферного давления и приливными силами. Тогда как гораздо большие, но медленно меняющиеся силы вязкого трения и Архимедовой силы задают время прихода землетрясения (с очагом в данной точке) с точностью до столетий и тысячелетий.

Глубокофокусные землетрясения, очаги которых располагаются на глубинах до 700 км от поверхности, происходят на конвергентных границах литосферных плит и связаны с субдукцией .

Сейсмические волны и их измерение

Типы сейсмических волн

Сейсмические волны делятся на волны сжатия и волны сдвига .

Волны сжатия, или продольные сейсмические волны, вызывают колебания частиц пород, сквозь которые они проходят, вдоль направления распространения волны, обуславливая чередование участков сжатия и разрежения в породах. Скорость распространения волн сжатия в 1,7 раза больше скорости волн сдвига, поэтому их первыми регистрируют сейсмические станции. Волны сжатия также называют первичными (P-волны). Скорость P-волны равна скорости звука в соответствующей горной породе. При частотах P-волн, больших 15 Гц, эти волны могут быть восприняты на слух как подземный гул и грохот.
Волны сдвига, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Волны сдвига также называют вторичными (S-волны).

Существует ещё третий тип упругих волн - длинные или поверхностные волны (L-волны). Именно они вызывают самые сильные разрушения.

Измерение силы и воздействий землетрясений

Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд и шкала интенсивности.

Шкала магнитуд

Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений является локальная шкала магнитуд Рихтера . По этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождённой сейсмической энергии. Землетрясение с магнитудой 2 едва ощутимо, тогда как магнитуда 7 отвечает нижней границе разрушительных землетрясений, охватывающих большие территории. Интенсивность землетрясений (не может быть оценена магнитудой) оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах.

Шкалы интенсивности

Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)

12-бальная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и СССР. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS). MSK-64 лежит в основе СниП-11-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и странах СНГ.

Балл	Сила землетрясения	Краткая характеристика
1	Не ощущается.	Отмечается только сейсмическими приборами.
2	Очень слабые толчки	Отмечается сейсмическими приборами. Ощущается только отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя в верхних этажах зданий, и очень чуткими домашними животными.
3	Слабое	Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика.
4	Умеренное	Распознаётся по лёгкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных стёкол, скрипу дверей и стен. Внутри здания сотрясение ощущает большинство людей.
5	Довольно сильное	Под открытым небом ощущается многими, внутри домов - всеми. Общее сотрясение здания, колебание мебели. Маятники часов останавливаются. Трещины в оконных стёклах и штукатурке. Пробуждение спящих. Ощущается людьми и вне зданий, качаются тонкие ветки деревьев. Хлопают двери.
6	Сильное	Ощущается всеми. Многие в испуге выбегают на улицу. Картины падают со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются.
7	Очень сильное	Повреждения (трещины) в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные и плетневые постройки остаются невредимыми.
8	Разрушительное	Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повреждаются.
9	Опустошительное	Сильное повреждение и разрушение каменных домов. Старые деревянные дома кривятся.
10	Уничтожающее	Трещины в почве иногда до метра шириной. Оползни и обвалы со склонов. Разрушение каменных построек. Искривление железнодорожных рельсов.
11	Катастрофа	Широкие трещины в поверхностных слоях земли. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома почти полностью разрушаются. Сильное искривление и выпучивание железнодорожных рельсов.
12	Сильная катастрофа	Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озёрах, отклонение течения рек. Ни одно сооружение не выдерживает.

Происходящее при сильных землетрясениях

Землетрясение начинается с разрыва и перемещения горных пород в каком-нибудь месте в глубине Земли. Это место называется очагом землетрясения или гипоцентром. Глубина его обычно бывает не больше 100 км, но иногда доходит и до 700 км . Иногда очаг землетрясения может быть и у поверхности Земли. В таких случаях, если землетрясение сильное, мосты , дороги , дома и другие сооружения оказываются разорванными и разрушенными.

Участок земли, в пределах которого на поверхности, над очагом, сила подземных толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром.

В одних случаях пласты земли, расположенные по сторонам разлома, надвигаются друг на друга. В других - земля по одну сторону разлома опускается, образуя сбросы. В местах, где они пересекают речные русла, появляются водопады . Своды подземных пещер растрескиваются и обрушиваются. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и заливаются водой . Подземные толчки смещают со склонов верхние, рыхлые слои почвы, образуя обвалы и оползни . Во время землетрясения в Калифорнии в году образовалась глубокая трещина на поверхности. Она протянулась на 450 километров.

Понятно, что резкое перемещение больших масс земли в очаге должно сопровождаться ударом колоссальной силы. За год люди [кто? ] могут ощущать около 10 000 землетрясений. Из них примерно 100 бывают разрушительными.

Измерительные приборы

Для обнаружения и регистрации всех типов сейсмических волн используются специальные приборы - сейсмографы . В большинстве случаев сейсмограф имеет груз с пружинным прикреплением, который при землетрясении остаётся неподвижным, тогда как остальная часть прибора (корпус, опора) приходит в движение и смещается относительно груза. Одни сейсмографы чувствительны к горизонтальным движениям, другие - к вертикальным. Волны регистрируются вибрирующим пером на движущейся бумажной ленте. Существуют и электронные сейсмографы (без бумажной ленты).

Другие виды землетрясений

Вулканические землетрясения

Вулканические землетрясения - разновидность землетрясений, при которых землетрясение возникает в результате высокого напряжения в недрах вулкана . Причина таких землетрясений - лава , вулканический газ. Землетрясения этого типа слабы, но продолжаются долго, многократно - недели и месяцы. Тем не менее, опасности для людей этого вида землетрясение не представляет.

Техногенные землетрясения

В последнее время появились сведения, что землетрясения могут вызываться деятельностью человека. Так, например, в районах затопления при строительстве крупных водохранилищ, усиливается тектоническая активность - увеличивается частота землетрясений и их магнитуда. Это связано с тем, что масса воды, накопленная в водохранилищах, своим весом увеличивает давление в горных породах , а просачивающаяся вода понижает предел прочности горных пород. Аналогичные явления происходят при выемке больших количеств породы из шахт, карьеров, при строительстве крупных городов из привозных материалов.

Обвальные землетрясения

Землетрясения также могут быть вызваны обвалами и большими оползнями . Такие землетрясения называются обвальными, они имеют локальный характер и имеют небольшую силу.

Землетрясения искусственного характера

Землетрясение может быть вызвано и искусственно: например, взрывом большого количества взрывчатых веществ или же при ядерном взрыве . Такие землетрясения зависят от количества взорванного вещества. К примеру, при испытании КНДР ядерной бомбы в году произошло землетрясение умеренной силы, которое было зафиксировано во многих странах.

Наиболее разрушительные землетрясения

23 января - Ганьсу и Шеньси, Китай - 830 000 человек погибло
- Ямайка - Превращен в руины г.Порт-Ройял
- Калькутта , Индия - 300 000 человек погибло
- Лиссабон - от 60 000 до 100 000 человек погибло, город полностью разрушен
- Колабрия, Италия - от 30 000 до 60 000 человек погибло
- Нью-Мадрид, Миссури , США - город превращен в руины, наводнение на территории в 500 кв.км
- Санрику, Япония - эпицентр был под морем. Гигантская волна смыла в море 27 000 человек и 10 600 строений
- Ассам , Индия - На площади в 23 000 кв.км.рельеф изменен до неузнаваемости, вероятно крупнейшее за всю историю человечества землетрясение
- Сан-Франциско , США 1 500 человек погибло, уничтожено 10 кв.км. города
- Сицилия , Италия 83 000 человек погибло, превращен в руины г.Мессина
- Ганьсу , Китай 20 000 человек погибло
- Великое землетрясение Канто - Токио и Йокогама , Япония (8,3 по Рихтеру) - 143 000 человек погибло, около миллиона осталось без крова в результате возникших пожаров
- Внутренний Тавр, Турция 32 000 человек погибло
- Ашхабад , Туркмения , Ашхабадское землетрясение , - 110 000 человек погибло
- Эквадор 10 000 человек погибло
- Гималаи разворочена в горах территория площадью 20 000 кв.км.
- Агадир , Марокко 12 000 - 15 000 человек погибло
- Чили , около 10 000 погибло, разрушены города Консепсьен, Вальдивия , Пуэрто-Мон
- Скопье , Югославия около 2 000 погибло, большая часть города превращена в руины