На фотографии Вы видите извержение вулкана. Такие извержения имеют отрицательные последствия для окружающего ландшафта и атмосферы на многие километры вокруг. Землетрясения, как и вулканы, могут вызвать большие разрушения.

В этой главе Вы узнаете о землетрясениях и вулканах на Земле, а также о "предвестниках", которые ученые используют для того, чтобы предсказать землетрясения и извержения вулканов.

ЦЕЛИ ГЛАВЫ

  1. Объяснить зависимость между разломами, землетрясениями и границами плит.
  2. Объяснить, как используют ученые сейсмические волны для определения эпицентра землетрясения.
  3. Объяснить разницу между интрузивными и эффузивными породами.
  4. Описать четыре типа вулканических конусов.

3.1. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Землетрясение - это колебание или сотрясение земли. Что вызывает землетрясение? Землетрясения могут вызывать мощные взрывы, движение магмы внутри вулкана. Однако большинство землетрясений происходит в результате движения горных пород в зоне разлома. Подумайте над этими вопросами, когда Вы читаете о землетрясениях:

  1. Какая связь между землетрясениями и разломами земной коры?
  2. Где происходит большинство землетрясений?
  3. Что говорит шкала Рихтера о землетрясении?
  4. Что такое афтершоки?

Землетрясения и разломы

Представьте, что произойдет, если Вы сгибаете пластмассовую линейку. Если Вы будете сгибать ее сильно, то линейка треснет. После этого обе половинки вновь выпрямятся. Горные породы в земной коре тоже изгибаются под действием давлений, разламываются и вновь выпрямляются. Разлом - это разрыв в породах, вдоль которого произошло перемещение горных пород.

Когда происходит разрыв, энергия выделяется в виде сейсмических волн. Эта энергия заставляет землю трястись; мы чувствуем землетрясение.

С установкой высоко чувствительных сейсмографов во многих точках мира сейчас относительно легко регистрировать сейсмические возмущения, даже если они не ощущаются человеком. После того как сейсмические волны были обнаружены и зарегистрированы различными сейсмологическими станциями, можно определить, где они возникли. Есть несколько организаций, которые занимаются вопросами определения параметров землетрясений и сейсмической активности во всем мире. На основании этой информации можно определить сейсмические характеристики зон с высокой и низкой сейсмической активностью.

На приведенной здесь схеме показано распределение сейсмических толчков в глобальном масштабе.

Глобальное распределение землетрясений
Глобальное распределение землетрясений

На основании этой схемы можно сделать заключение, что землетрясения распространены по земной поверхности весьма неравномерно. Выделяются четкие границы сейсмических зон. В середине океанов сейсмические события концентрируются вдоль очень узких полосок, которые совпадают с местоположением срединно-океанических хребтов. В стороне от этих зон большая часть дна мирового океана асейсмична.

Наиболее важные из срединно-океанических хребтов следующие: Срединно-Атлантический хребет, Центрально-Индийский хребет, который раздваивается на юге и Восточно-Тихоокеанское поднятие. Восточно-Тихоокеанское поднятие начинается в Калифорнийском заливе и разделяется на две части у острова Пасхи (Чили); одна часть идет на юго-запад, а одна к полуострову Тайтао и континентальной части Чили. Как правило, сейсмическая активность в этих зонах слабая.

Аналогичным образом сконцентрирована сейсмическая активность в структурах, называемых островными дугами. Наиболее значительные островные дуги расположены цепочками по периферии Тихого океана. Основные островные дуги: острова Алеутской дуги, полуостров Камчатка, Курильские острова, Япония, Марианские острова. Соломоновы острова, острова Новые Гебриды, острова Фиджи, острова Филиппины-Зондские-Адаманские. В Атлантическом океане мы видим Малые Антильские острова и Южные Сандвичевы острова. Аналогичные сейсмические цепочки обнаруживаются вдоль побережья Центральной и Южной Америки. Самые глубокофокусные и сильные по магнитуде землетрясения регистрируются в этих зонах. Более широкий сейсмический пояс вдоль южной части Европы, Гималаев и Юго-Восточной Азии представляет собой более сложную зону, в которой землетрясения происходят не так часто.

Зоны малой сейсмичности (даже нулевой сейсмичности) представлены материковыми щитами, такими как Канадский шит в восточной части Северной Америки, Бразильский щит в Южной Америке, а также восточной частью Австралии, Центральной Европой, Южной Африкой и океаническим ложе вдали от срединно-океанических хребтов.

Точка внутри Земли, где происходит разрыв или относительное перемещение пород, называется очагом (или гипоцентром) землетрясения. Очаги большинства землетрясений располагаются в толще Земли, где происходит трение плит друг о друга; место на земной поверхности непосредственно над гипоцентром называется эпицентром землетрясения. Если очаг находится на поверхности Земли, то гипоцентр и эпицентр совпадают.

Разрез вдоль Южной Америки
Разрез вдоль Южной Америки

Если очаг расположен на глубине от 0 до 60 километров, землетрясение считается неглубоким. Если очаг расположен на глубине от 60 до 300 километров, землетрясение имеет среднюю глубину очага. Если очаг на глубине от 300 до 700 километров, то это глубокофокусное землетрясение.

Сила землетрясения

Для измерения силы землетрясения используются две шкалы: одна для измерения интенсивности и другая для измерения магнитуды.

Интенсивность землетрясения - это степень сотрясения грунта на поверхности Земли, ощущаемого в различных точках зоны воздействия землетрясения. Величина интенсивности определяется на основании оценки фактических разрушений, воздействия на предметы, здания и почву, последствий для людей. Значение интенсивности определяется в соответствии с разработанной шкалой интенсивности, которая может быть различной в разных странах. Интенсивность часто связывают с величиной скорости колебания грунта при прохождении сейсмической волны.

В большинстве стран Америки используется Модифицированная шкала интенсивности землетрясений Меркалли, которая имеет 12 уровней интенсивности (баллов). На нижеследующих рисунках показаны различные степени интенсивности (баллы).

I

Не ощущается никем, за исключением некоторых людей при благоприятных условиях.
II

Ощущается отдельными людьми, находящимися в состоянии покоя, особенно на верхних этажах зданий.
III

Ощущается довольно явно в помещении, особенно на верхних этажах зданий, но многие люди не воспринимают такие толчки как землетрясение.
IV

В дневное время ощущается многими людьми, находящимися в помещении. Наблюдается легкое дребезжание посуды, окон, скрип дверей; потрескивание стен; выплескивается жидкость из открытых сосудов.
V

Ощущается почти всеми. Бьется посуда, окна и т.д. Опрокидываются неустойчивые предметы.
VI

Ощущается всеми. Перемещаются некоторые тяжелые предметы мебели. Откалываются куски штукатурки, разрушаются дымоходы.
VII
VIII
Все испуганы. Много опрокинутой мебели. Много облетевшей листвы с деревьев и кустарников. Ощущается водителями в автомобилях. Смещаются с места карнизы, кирпичная кладка, плиты и камни. Легкое повреждение капитальных зданий. Большие разрушения ветхих строений. Разрушаются дымоходы, фабричные трубы, падают колонны, памятники и стены.
IX
X
Повреждение и частичное разрушение всех зданий. Заметны трещины в почве. Разрывы подземных трубопроводов. Наблюдаются отдельные оползни. Разрушаются некоторые крепкие деревянные постройки. Большинство кирпичных и каркасных конструкций разрушены вместе с фундаментом.
XI
XII
Почти все здания разрушены. Разрушены мосты. Сильно повреждены дамбы, плотины и набережные. Сильное искривление железнодорожных рельсов. Разрушено почти все. Предметы поднимаются в воздух. Почва движется волнообразно. Возможно перемещение больших объемов скальных пород.

Магнитуда землетрясения - это величина, пропорциональная энергии, выделяемой в очаге землетрясения. Она определяется с помощью прибора, называемого сейсмографом. Показания прибора (амплитуда и период сейсмических волн) указывают на количество энергии упругой деформации, выделяемой в процессе землетрясения. Чем больше амплитуда волны, тем сильнее землетрясение. Шкала магнитуд была разработана американским сейсмологом Чарльзом Рихтером в 1935 году. В ней используются арабские цифры. Шкала Рихтера логарифмическая и открытая, т.е. нет ни верхнего, ни нижнего пределов для магнитуд Рихтера. Каждое увеличение магнитуды на одно целое число соответствует 30-кратному увеличению количества выделяемой энергии.

Знаете ли Вы?

Многие люди утверждали, что во время землетрясений видели радугу или свечение в небе. Некоторые ученые предполагают, что определенные горные породы электризуются в результате сильного землетрясения. Эти заряды вызывают появление молниеподобных искр, которые и являются причиной странного свечения в атмосфере.

Сильные землетрясения и афтершоки

Сильнейшие из известных землетрясений произошли в 1964 году возле побережья Аляски и в 1960 году возле побережья Чили. Эти землетрясения имели балл выше 8,9 по шкале Рихтера. Подобные землетрясения вызывают огромные разрушения, как видно на фотографии ниже.


Землетрясение в Мехико, сентябрь 1985 г. (Фото из "Нэшнл Джиографик", май 1986)

Обычно после сильного землетрясения следует серия мелких землетрясений, называемых афтершоками. Землетрясение 1971 года в Сан-Фернандо, штат Калифорния, США имело магнитуду 6,6 по шкале Рихтера. В течение последующих трех дней было зарегистрировано более 1000 афтершоков, последовавших за главным землетрясением. Некоторые афтершоки имели магнитуду 5,0 по шкале Рихтера.

Нахождение эпицентра с помощью сейсмографов

Как объяснялось в Главе 1, сейсмограф является очень чувствительным прибором, который измеряет и регистрирует сейсмические волны. Когда сейсмическая волна вызывает колебание сейсмографа, перо самописца вычерчивает зигзагообразную линию на вращающемся бумажном барабане. Линии выглядят примерно так, как показано ниже:

Сейсмограф и сейсмограмма
Сейсмограф и сейсмограмма

В связи с тем, что волны Р распространяются быстрее, они первыми приходят к сейсмографу, а следом за ними приходят волны S. Волны L распространяются по поверхности Земли и приходят последними. Ученые могут вычислить расстояние до эпицентра землетрясения на основе сейсмограмм, подсчитав разницу во времени прихода волн Р и волн S на сейсмостанцию. Для точного определения эпицентра землетрясения потребуются показания трех сейсмостанций, как видно на схеме справа.

Определение эпицентра
Определение эпицентра

Предположим, ученый определил, что расстояние от станции А до эпицентра землетрясения составляет 1000 километров. Поэтому эпицентр может быть расположен в любой точке окружности с радиусом 1000 км и центром в станции А, как показано на карте. Ученый проводит окружность вокруг станции А на карте. Предположим, ученые на станции В и станции С тоже изучили сейсмограммы и определили, что расстояние от станции В до эпицентра составляет 500 км и от станции С до эпицентра 400 км. Ученые проводят окружности вокруг станций В и С на карте с радиусами, равными определенным расстояниям от станций до эпицентра землетрясения, как и в предыдущем случае для станции А. Эпицентр землетрясения располагается в зоне пересечения трех окружностей на карте

Прогнозирование землетрясений

Землетрясение приближается!

Где и когда произойдет следующее землетрясение? Какова будет сила землетрясения? Ученые пытаются ответить на эти вопросы.

Люди во всем мире, которые следят за разломами, заметили, что есть определенные признаки - "предвестники" землетрясений. Накануне сильного землетрясения почва иногда вспучивается или наклоняется возле разлома. Все возрастающее число мелких землетрясений в зоне разлома может означать приближение сильного землетрясения. Очень часто подъем уровня воды в колодце в зоне разлома также является предвестником землетрясения

На основании этих и многих других признаков ученым иногда удавалось правильно предсказать приближение сильных землетрясении. Возможно, еще на протяжении Вашей жизни прогнозы землетрясений станут достаточно надежными и помогут спасти жизнь многим людям

ЗАНЯТИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭПИЦЕНТРА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

ЦЕЛЬ

Определить эпицентр землетрясения X.

Материалы

  • Лист чистой бумаги
  • Компас
  • Линейка

Методика

  1. Сложите лист вчетверо (как показано на схеме а), затем разверните его; точка пересечения сгибов является центром отсчета.
  2. Отметьте станции А, В и С на этом листе. Вначале наметьте точку, расположенную выше точки отсчета на 2,5 см. Это Станция А. Проведите линии до Станций В и С, как показано на схеме а. Вы рисуете карту для определения эпицентра.
  3. Ученые знают скорость распространения волн Р и S. Они могут определить расстояние до эпицентра землетрясения, измерив разницу во времени прихода волн Р и S на их станции. Разница во времени прихода волн следующая:
    120 с на Станции А
    80 с на Станции В
    80 с на Станции С
    Используя Таблицу эпицентра b, определите и запишите расстояние до эпицентра от каждой станции.
  4. Преобразуйте расстояния в сантиметры, чтобы можно было использовать данные на Вашей карте. Используйте масштаб 1 см = 100 км. Каждое значение соответствует радиусу окружности в п. 5.
  5. На Вашей карте начертите окружность вокруг Станции А, как показано на схеме с. Радиус окружности - это расстояние в см, которое Вы определили в соответствии с п. 4.
  6. Повторите п. 5 для двух других станций.
  7. Местоположение эпицентра Х является точкой пересечения трех окружностей. Отметьте эту точку значком X.

Анализ

  1. Когда ученым требуется этот метод для определения эпицентра?
  2. Где находится очаг землетрясения X?
  3. Почему необходимо очертить окружности вокруг каждой станции с радиусом, соответствующим расстоянию до эпицентра?
  4. Можно ли определить приблизительное местоположение эпицентра без сейсмографа?
содержание
дальше
назад
на главную