Загальні поняття про землетруси

Землетрус - це раптовий струс і коливання гірських порід земної кори під дією ендогенних та екзогенних процесів.

Землетруси є одними з найбільш небезпечних і грізних явищ на планеті Земля.

Вивченням землетрусів займається геологічна наука сейсмологія. Слово сейсмологія походить від двох давньогрецьких слів: seismos - землетрус і logos - вчення, наука. Всі явища, пов’язані з виникненням і проявленням землетрусів, називаються сейсмічними явищами.

Залежно від інтенсивності проявлення всі сейсмічні явища поділяють на мікросейсмічні, які можна зареєструвати тільки за допомогою спеціальних приладів - сейсмографів, макросейсмічні, які вловлюються органами чуття людини, і мегасейсмічні, які супроводжуються значними порушеннями в земній корі і руйнуючою дією на поверхні Землі.

Землетруси належать до одних з найбільш поширених явищ на нашій планеті. Щорічно на Землі відбуваються сотні тисяч слабких поштовхів, тисячі поштовхів більш значної сили, десятки сильних землетрусів і в середньому один катастрофічний землетрус на рік.

Землетруси на Землі локалізуються в певних ділянках, утворюючи так звані сейсмічні області, сейсмічні зони і сейсмічні пояси.

Території Землі, в межах яких впродовж історичного часу (3-5 тис. років) не відбувалось ніяких ознак активності землетрусів або вони проявлялися дуже рідко, мають назву асейсмічних областей.

Об’єм геологічного середовища, де відбувається вивільнення пружної енергії називається вогнищем землетрусу (простіше кажучи, вогнище землетрусу - це місце, де виникає землетрус). Математичний центр вогнища називається гіпоцентром.

Вивільнення енергії супроводжується розривом і зміщенням твердої речовини у вогнищі землетрусу та зворотними деформаціями гірських порід за межами вогнища. Зворотні деформації поширюються у вигляді пружних коливань.

Проекція гіпоцентру на поверхню Землі називається епіцентром. Проекція епіцентру на протилежну точку Землі має назву антиепіцентру. Відстань від гіпоцентру до епіцентру називається глибиною джерела землетрусу. Відстань від епіцентру до точки реєстрації вимірювання сили землетрусу на поверхні Землі називається епіцентральною відстанню.

Напрям поширення сейсмічних хвиль, що виникають у гіпоцентрі, отримав назву сейсмічних хвиль. Лінії рівних значень сили землетрусу називаються ізосейстами або ізосейсмічними лініями. Зона навколо епіцентру, яка обмежена ізосейстою максимальної величини, називається плейстосейстовою областю. Поверхня, в усіх точках якої сила землетрусу однакова, називається ізосейсмічною поверхнею.

Форми ізосейст і плейстосейстової області переважно залежать від геологічної будови регіону Землі, в якому виникає землетрус, що в свою чергу визначає швидкість проходження сейсмічних хвиль в тому чи іншому типі гірської породи. Абсолютна величина ізосейст зменшується при віддаленні від епіцентру землетрусу.

Величина струсу гірських порід в першу чергу залежить від їх твердості та щільності.

Найбільша швидкість поширення сейсмічних хвиль спостерігається по площинах напластування, вздовж розривних порушень і тріщин в земній корі та зон подрібнення порід.

Сейсмічні хвилі являють собою пружні хвилі, що виникають в результаті землетрусів, вибухів, ударів і розповсюджуються в надрах Землі у вигляді коливань затухання.

Елементарні зміни об’єму порід поширюються у вигляді поздовжніх сейсмічних хвиль, а елементарні зміни їх форми – у вигляді поперечних сейсмічних хвиль. Коливання частинок речовини в поздовжніх хвилях (P) відбувається вздовж напряму поширення сейсмічних хвиль, а в поперечних хвилях (S) – перпендикулярно до напряму їх поширення.

При виникненні землетрусів першими досягають земної поверхні в епіцентрі поздовжні хвилі. На поверхні Землі вони викликають третій тип хвиль, так званих поверхневих, які за характером коливань належать до поперечних. Амплітуда поверхневих хвиль дуже рідко перевищує декілька сантиметрів, але їх руйнівна сила величезна. Розходячись від епіцентру, вони можуть обігнути всю земну кулю.

2 Реєстрація землетрусів

Реєстрація землетрусів проводиться за допомогою спеціальних приладів, які називаються сейсмографами. Ці прилади дають можливість записувати коливання ґрунту і споруд, викликаних землетрусами, вибухами, вібрацією або іншими причинами.

Землетруси, які виникають на різних глибинах нашої планети, характеризуються певною силою та енергією, що вивільнюється. Їх величини досить різні і характеризуються рядом факторів.

Максимальна сила землетрусу переважно охоплює гіпоцентр та плейстосейстову область поверхні Землі. В плейстосейстовій області сейсмічні хвилі, що надходять безпосередньо від гіпоцентру, підкидують вверх не тільки верхні горизонти порід земної кори, але й одночасно всі штучні будівлі, які на ній розташовані, пошкоджуючи або повністю руйнуючи їх. З віддаленням від епіцентру сила вертикальних поштовхів зменшується, але збільшується горизонтальна складова, що призводить до виникнення косих і горизонтальних поштовхів, які при сумісній дії призводять до розгойдування і перевертання штучних споруд. З віддаленням від епіцентру сила землетрусу зменшується і на зміну вертикальним коливанням поступово приходять хвилеподібні спокійні горизонтальні поштовхи.

Класифікацію землетрусів введено у 1935 р. американським сейсмологом Ч.Ріхтером стосовно території США. На початку 40-х років Б.Гутенберг і Ч.Ріхтер застосували її для енергетичної класифікації землетрусів усього світу.

Для оцінки ефекту землетрусу на поверхні Землі з другої половини ХІХ ст. користуються шкалами інтенсивності (бальності) землетрусів або сейсмічними шкалами. Вони побудовані на фактичних кількісних показниках сейсмографів, які визначають величину коливань при поштовхах у сукупності з якісними даними на основі спостережень проявів сейсмічних явищ і відчуттів людей.

Зараз у світі для реєстрації землетрусів прийнята 12-бальна шкала Ч.Ріхтера, яка містить наступні показники: назву землетрусу, цифри, що показують величину прискорення коливання часток ґрунту, характер проявлення і руйнувань, магнітуду, енергію, що виділяється, та типові приклади.

Залежно від глибини розташування гіпоцентрів всі землетруси поділяють на поверхневі (до 10 км), нормальні (10-60 км), проміжні (60-300 км) і глибокофокусні (понад 300-700 км). Характерно відзначити, що більша частина енергії виділяється при землетрусах, вогнища яких розташовуються на глибинах, що не перевищують декількох десятків кілометрів. При проміжних і глибоких землетрусах виділення енергії значно менше в зв’язку з тим, що гірські породи літосфери поглинають значну кількість енергії землетрусу та його механічну силу.