23.10.2019 г. Главная arrow Учебные пособия arrow М.Ф.Иванова "Общая геология" arrow Методы оценки силы землетрясений.
         
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Ленты новостей
Карта сайта
Фото камней
Гостевая
Общая информация
о камнях
походы и сплавы
Кристаллография
Сейсмика
Учебные пособия
Классификации
ювелирная
Словарь Куликова
Популярно о камнях
Камень в природе
Мертвая природа
История камня
Технические
Диковинки
Люди и камни
Тяжелое серебро
Минералог-любитель
Легенды и мифы
Об алмазах
Камни-талисманы
Полезные ископаемые
Нефть
Геология
 
 
Краткие новости
Методы оценки силы землетрясений. Печать E-mail
Автор Administrator   
27.09.2010 г.

Поскольку в серии катастрофических явлений, сопровождающих развитие Земли, землетрясения являются наиболее грозным проявлением природных сил, человечество с давних времен стремилось научиться оценивать силу землетрясений (F), сравнивать землетрясения между собой и изыскивать методы, уменьшающие их разрушительные последствия.

Для определения силы землетрясений и сравнения отдельных землетрясений между собой в разных странах были разработаны сейсмические шкалы (шести-, десяти-, двенадцатибалльные и др.). Каждый балл условно выражается цифрой, которой соответствуют определенные качественные показатели тех разрушений построек, почвы и психологических переживаний людей, которые наблюдались при данной силе землетрясения. Первый балл шкалы соответствует самому слабому землетрясению. Последний - самому сильному.

В СССР для определения силы землетрясения установлена 12-балльная шкала. Она составлена Геофизическим институтом АН СССР (ГОСТ 6249-52), является документом Государственного Общесоюзного Стандарта, обязательного для всех исследователей. Оценка силы землетрясения с помощью ее производится раздельно по трем показателям: а) по степени повреждения различных групп зданий (группа определяется строительным материалом); б) по остаточным явлениям в грунтах, по изменению режима грунтовых и поверхностных вод и в) по прочим признакам (ощущению людей, по звону оконных стекол, посуды, по степени покачивания подвешенных предметов и т. п.).

Сила толчков по этой шкале оценивается приближенно на основании только качественных показателей, но пользоваться такой шкалой удобно: она дает возможность в известной мере сопоставлять отдельные землетрясения между собой, а также строить карты изосейст.

Изосейстами (греч. -  равно или одинаково поколебленный) называют линии, соединяющие пункты, в которых зарегистрированы землетрясения одинаковой силы. Это замкнутые линии. Форма фигур, ограниченных ими, довольно разнообразна, что обусловлено   разнообразием  геологического   строения   земной коры и, в частности, литологией пород: в плотных породах землетрясение распространяется равномернее и на большие пространства; в рыхлых породах (таких, как пески, галечники) землетрясения распространяются слабо, но с большими разрушительными последствиями. Поэтому и сила землетрясения в районах развития рыхлых, особенно насыщенных водой, пород будет в соответствии с приведенной шкалой оцениваться выше, чем в кристаллических.
При сильных землетрясениях, когда площадь, охватываема ими, громадна (тысячи квадратных километров), различия в геологических условиях сглаживаются. Изосейсты в таких случаях имеют форму овалов, вписанных один в другой. Овалы иногда бывают очень вытянуты вдоль линии разлома, породившего землетрясение. Изосейста, соответствующая наибольшему баллу, находится в центре, дальше от центра располагаются изосейсты все меньшего и меньшего балла.

Для того чтобы придать каждому баллу шкалы определенную количественную характеристику, итальянец А. Канкани предложил (1904 г.) присвоить каждому баллу шкалы определенную величину ускорения частиц почвы а, приобретаемую ими в процессе землетрясения. Долго сейсмологи пользовались величиной а. Выражается а в мм/сек2 или в долях g (g = 981 сл/се/с2) и определяется по формуле
где а - амплитуда колебаний; Г - период колебаний.

Однако величину а трудно определить даже инструментально, так как колебания почвы очень сложны и, кроме того, степень разрушений сооружений будет зависеть не только от а, но и от соотношения между периодами колебания почвы и собственными периодами колебаний построек.

В последние годы ведется большая работа по созданию приборов, позволяющих более точно определить силу землетрясения с учетом ускорения частиц почвы. Один из таких сейсмометров создан С. В. Медведевым. В его приборе имеется сферический маятник, период затухания колебаний которого приблизительно таков же, как и у зданий. Сила землетрясения соответствует наибольшему относительному смещению этого маятника под воздействием колебания почвы. С. В. Медведевым разработана таблица зависимости между силой землетрясения и величиной а и максимальным смещением маятника. Период затухания сферического маятника 0,25 сек. Значение а для 6, например, баллов – 51-100, для 9 баллов - 501 - 1000, для 12 - более 5000 мм/сек2.

Б. Гутенберг и К. Рихтер (США) предложили силу землетрясений определять в зависимости от максимальной амплитуды смещения почвы, измеряемой с помощью сейсмографа на условном расстоянии (в 100 км) от места возникновения землетрясения, т.е. они предложили так называемую «абсолютную шкалу», пли шкалу интенсивностей землетрясений в зависимости от их энергии. Для удобства инструментальная интенсивность, или магнитуда М, выражается не амплитудой смещения, а ее десятичным логарифмом, поэтому самые слабые землетрясения в этой шкале имеют интенсивность 0 самые сильные - около 8,5, т. е. магнитуда служит для оценки силы землетрясения. Каждому показателю интенсивности шкалы соответствует своя энергия Е, Принято, что увеличению интенсивности на 0,5 соответствует 10-кратное увеличение энергии. Следовательно, энергия сильного землетрясения (М около 8,5) в 1017 раз превышает энергию самого слабого (Af=Q). Интенсивности 9 достигло одно лишь землетрясение - Лиссабонское 1775 г., охватившее половину Европы. Интенсивность 9-бального Хаитского (Таджикистан) землетрясения 1949 г. равна 7,5. Энергия землетрясения с интенсивностью 1 равна 1010, с интенсивностью 9-1026 эрг.

Сейсмолог Г. П. Горшков, анализируя шкалу Гутенберга - Рихтера, указывает, что она интересна, так как связана несложной зависимостью с энергией землетрясения, выделяющейся в очаге, где в течение длительного времени растут упругие напряжения. В некоторый момент эти напряжения превышают прочность горных пород и происходит мгновенное смещение масс, разрыв, подземный толчок. При этом скапливающаяся длительное время потенциальная энергия переходит в кинетическую. Количество ее можно измерить, так как интенсивность землетрясения на поверхности зависит в основном от энергии, выделяющейся в очаге. Интенсивность землетрясений находится также в простой зависимости от частоты толчков - повышение интенсивности на единицу ведет приблизительно к 10-кратному сокращению количества соответствующих землетрясении. Инструментальная интенсивность (М) и сила (F) землетрясений, выраженная в баллах обычной шкалы (для землетрясений с неглубокими очагами), связаны между собой зависимостью М = 1,3+ 0,6/4

Г. П. Горшков составил схематическую таблицу соотношений между собой F, М, Е и частоты землетрясений.
Согласно данным таблицы, землетрясения, например, интенсивности 5 происходят в 10 раз чаще, чем землетрясения интенсивности 6, последние в 10 раз чаще, чем землетрясения интенсивности 7, и т. д. Из данных таблицы также следует, что хотя сильные землетрясения происходят во много раз реже слабых, но энергии они выделяют гораздо больше, чем все слабые землетрясения. Энергия 100000 землетрясений интенсивности 3,0-3,9 равна 1020 эрг, что составляет менее 0,00001 всей среднегодовой сейсмической энергии Земли (3- 1024 эрг). Энергия землетрясения интенсивностью 8,5 равна 1025 эрг. Следовательно, слабые землетрясения, как указывает Г. П. Горшков, не могут играть роль предохраняющего клапана, хотя в некоторой степени они способствуют разрядке тектонических напряжений, возникающих в Земле. Энергетическая характеристика землетрясений является важнейшим показателем сейсмического режима данной области.

Сейсмические явления. Землетрясения обычно проявляются сложно и многообразно. Им предшествуют, сопровождают и заверши SOT их разнообразные сейсмические явления.
Землетрясению нередко предшествует подземный гул, вызываемый высокочастотными колебаниями частиц горных пород. Причиной колебаний является импульс, сообщенный внезапным перемещением земных масс в тот период, когда медленно накапливающиеся напряжения в горных породах превысят предел их прочности. Гул в виде шума от порыва ветра предшествовал Кемино-Чуйскому землетрясению 1938 г. (Киргизия). Шум в виде глухого звука предшествовал колебанию почвы при Гармском землетрясении 1941 г. (Таджикистан) и Ташкентском землетрясении 1966 г. Неуловимый даже для современных приборов процесс акустического излучения, по мнению М. С. Анциферова, должен проявляться и в процессе «подготовки» землетрясения, когда многочисленные мельчайшие трещинки в толще пород соединяются в разрыв, по которому и происходит смещение масс. Однако во время изучения афтершоков Ташкентского землетрясения акустических предшественников приближающегося толчка отметить не удалось. Сейсмоакустическая компонента колебаний приходила либо одновременно с низкочастотными колебаниями фазы Р, либо опережала их на 0,2-0,5 сек, т. е. на величину, сравнимую с ошибкой наблюдения.

Волнообразные движения иногда фиксируются на поверхности Земли, если тела не обладают достаточной упругостью, чтобы вернуться к первоначальному положению. Так, во время землетрясения 1902 г. в Гватемале мол волнообразно изогнулся, а во время землетрясения 1891 г. в Японии в почве образовались волны высотой до 30 см, длиной от 3 до 10 м. При Андижанском землетрясении 1902 г. (Узбекистан) разорвались рельсы.
Быстрые движения по образовавшимся тектоническим разрывам приводят в эпицентральном области к деформации поверхности Земли. Она разбивается трещинами различной длины, ширины, амплитуды и направлений. Во время Беловодского землетрясения 1885 г. (Киргизия) силой 9 баллов образовались многочисленные трещины с простиранием, параллельным простиранию хребтов. По трещинам произошли вертикальные перемещения в результате чего образовались уступы (скарпы) высотой до 2,5 м. Большой длины, ширины и амплитуды трещины возникли во время Гоби-Алтайского землетрясения 4 декабря 1957 г. (Монголия).

Катастрофическое землетрясение имело место в ночь с 13 на 14 января 1862 г. в Прибайкалье, когда в северо-восточной части дельты Селенги опустилась на глубину значительная площадь (200 км2) обширной Кударинской степи (ныне залив Провал). На низменной равнине, ближе к Байкалу, вследствие вертикального удара земля вздулась буграми, из вершин которых через широкие трещины били фонтаны песка и воды. Что здесь было причиной землетрясения - образование грабена на месте провала, вызвавшего сотрясение почвы, или сотрясение зародилось при подвижках по другим нарушениям, а этот грабен является следствием землетрясения? Для решения таких вопросов необходимы тщательные исследования геологической обстановки местности.

При землетрясении в результате сильных подземных толчках на крутых склонах гор и речных долин возникают обвалы, особы и осыпи, а в сильно увлажненных породах - оползни и оплывины. Так, Кемино-Чуйское землетрясение 1938 г. сопровождалось обрушением скал в долине реки Кемин (приток р. Чу). Обломки скал весом до несколько тонн летели вниз, образуя на склоне глубокие котлы (2,0-2,5 м). По склонам долин наблюдались также осовы, обвалы. Часть из них автором книги освещена в печати. Многочисленные обвалы образовались в плейстостейстовой области во время Чаткальского землетрясения 1946 г.

Масса обломочного материала иногда запруживает (чаще временно) реки (например, при Верненском 1887 г, и Чуйском 1911 г. землетрясениях).
За счет разрыва во время землетрясений слоев горных пород и их взаимного перемещения, вызывающих подпруживание водоносных горизонтов, изменяется дебит источников, иногда появляются совершенно новые или исчезают старые родники. Во время Андижанского землетрясения 1902 г. в долине Карадарьи образовались грязевые вулканы.

Землетрясения вызывают разрушения городов, гибель людей и животных. Многочисленные жертвы при сильных землетрясениях являются результатом обрушившихся зданий, пожаров, возникающих при разрушении отопительной и электрической сети, обвалов и оползней.

Во время Японского землетрясения 1923 г. погибло более 142000 и ранено 103733 человека. Материальный ущерб при этом землетрясении равнялся 9000000000 золотых рублей. Землетрясение сопровождалось в городах Иокогаме и Токио опустошительным пожаром, который не было возможности погасить, так как водопровод при первом толчке вышел из строя.

Катастрофическое землетрясение произошло в 1908 г. в Италии, г. Мессина и Реджио, а также ряд других городов и селений Италии были нацело разрушены, похоронив под обломками многие тысячи людей. Область разрушений при этом землетрясении охватила площадь в 4000 км2.
В конце мая 1960 г. во время катастрофического землетрясения в Чили погибло более 10000 человек, а материальный ущерб страны превысил годовой бюджет. 23 июля 1963 г. в 5 часов 17 минут в г. Скопле (Югославия) землетрясением силой Е 10 баллов в течение 15 сек, был превращен в развалины большой (с численностью до 220 тыс. чел.) красивый город; погибло 2 тысячи человек, 3 тысячи тяжело ранено, много тысяч легко. Почти все остались без крова. Афтершоки силой в 5 баллов регистрировались и в 1967 г. (до 4 декабря 1966 г., после катастрофы 1963 г., было зафиксировано 626 повторных толчков силой до 5 баллов). 9-балльное землетрясение в Югославии (с эпицентром в районе г. Дебар - в 105 км от г. Скопле) произошло 30 ноября 1967 г. Им в г. Дебар разрушено до 90% домов.

8 апреля 1964 г. катастрофическое землетрясение в Японии в районе городов Ниагата, Ямагата и Ахита разрушило здания, водопроводы, мосты, железные и шоссейные дороги. Через 28 минут после начала землетрясения на берег обрушились одна за другой 3 волны, покрыв громадные площади

 

Добавить комментарий

:D:lol::-);-)8):-|:-*:oops::sad::cry::o:-?:-x:eek::zzz:P:roll::sigh:
Жирный Цитата


« Пред.   След. »
 
   
         
 
Design by Камни
Rambler's Top100