Учимся легко

1. Где и отчего происходят землетрясения

2. Сейсмические волны и их измерение

3. Измерение силы и воздействий землетрясений

Шкала магнитуд

Шкалы интенсивности

Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)

4. Происходящее при сильных землетрясениях

5. Причины землетрясений

6. Другие виды землетрясений

Вулканические землетрясения

Техногенные землетрясения

Обвальные землетрясения

Землетрясения искусственного характера

7. Наиболее разрушительные землетрясения

8. О прогнозе землетрясений

9. Типы экологических последствий и землетрясений и их характеристика

Землетрясения — это 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.

Где и отчего происходят землетрясения

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.

Международная сеть наблюдений за землетрясениями регистрирует даже самые удаленные и маломощные из них.

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.

Физико-химические процессы, происходящие вну­три Земли, вызывают изменения физического со­стояния Земли, объема и других свойств вещества. Это приводит к накапливанию упругих напряже­ний в какой-либо области земного шара. Когда уп­ругие напряжения превысят предел прочности ве­щества, произойдет разрыв и перемещение больших масс земли, которое будет сопровождаться сотрясе­ниями большой силы. Вот это и вызывает сотрясе­ние Земли — землетрясение.

Землетрясением так же обычно называют любое колебание земной поверхности и недр, какими бы причинами оно не вызывалось - эндогенными или антропогенными и какова бы ни была его интенсивность.

Землетрясения происходят на Земле не повсеме­стно. Они концентрируются в сравнительно узких поясах, приуроченных в основном к высоким горам или глубоким океаническим желобам. Первый из них — Тихоокеанский — обрамляет Тихий океан;

второй — Средиземнотрансазиатский — простирает­ся от середины Атлантического океана через бас­сейн Средиземного моря, Гималаи, Восточную Азию вплоть до Тихого океана; наконец, Атланто-арктичёский пояс захватывает срединный Атлан­тический подводный хребет, Исландию, остров Ян-Майен и подводный хребет Ломоносова в Арктике и т. д.

Землетрясения происходят также в зоне афри­канских и азиатских впадин, таких, как Красное море, озера Танганьика и Ньяса в Африке, Иссык-Куль и Байкал в Азии.

Дело в том, что высочайшие горы или глубокие океанические желоба в геологическом масштабе яв­ляются молодыми образованьями, находящимися в процессе формирования. Земная кора в таких областях подвижна. Подавляющая часть землетрясений связана с процессами горообразования. Такие зем­летрясения называют тектоническими. Ученые со­ставили специальную карту, на которой показано, какой силы землетрясения бывают или могут быть в разных районах нашей страны: в Карпатах, в Крыму, на Кавказе и в Закавказье, в горах Пами­ра, Копет-Дага, Тянь-Шаня, Западной и Восточной Сибири, Прибайкалье, на Камчатке, Курильских островах и в Арктике .

Бывают еще и вулканические землетрясения. Лава и раскаленные газы, бурлящие в недрах вул­канов, давят на верхние слои Земли, как пары ки­пящей воды на крышку чайника. Вулканические землетрясения довольно слабы, но продолжаются долго: недели и даже месяцы. Замечены случаи, когда они возникают до извержения вулканов и служат предвестниками катастрофы.

Сотрясения земли могут быть также вызваны об­валами и большими оползнями. Это местные об­вальные землетрясения.

Как правило, сильные землетрясения сопровож­даются повторными толчками, мощность которых постепенно уменьшается.

При тектонических землетрясениях происходят разрывы или перемещения горных пород в каком-нибудь месте в глубине Земли, называемом очагом землетрясения или гипоцентром. Глубина его обычно достигает нескольких десятков километров, а в отдельных случаях и сотен километров. Уча­сток Земли, расположенный над очагом, где сила подземных толчков достигает наибольшей величи­ны, называется эпицентром.

Иногда нарушения в земной коре — трещины, сбросы — достигают поверхности Земли. В таких случаях мосты, дороги, сооружения оказываются разорванными и разрушенными. При землетрясении в Калифорнии в 1906 г. образовалась трещина про­тяженностью в 450 км. Участки дороги около тре­щины сместились на 5—6 м. Во время Гобийского землетрясения (Монголия) 4 декабря 1957 г. воз­никли трещины общей протяженностью 250 км. Вдоль них образовались уступы до 10 м. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опу­скаются и заливаются водой, а в местах, где уступы пересекают реки, появляются водопады.

В мае 1960 г. на Тихоокеанском побережье Юж­ной Америки, в Республика Чили, произошло несколько очень сильных и много слабых землетрясений. Самое сильное из них, в 11—12 баллов, наблюдалось 22 мая: в течение 1—10 секунд было израсходова­но колоссальное количество энергии, таившейся в недрах Земли. Такой запас энергия Днепрогэс мог­ла бы выработать лишь за много лет.

Землетрясение произвело тяжелые разрушения на большой территории. Пострадало более полови­ны провинций Республика Чили , погибло не менее 10 тыс. чело­век, и более 2 млн. осталось без крова. Разрушения охватили Тихоокеанское побережье на протяжении более 1000 км. Были разрушены крупные города — Вальдивия, Пуэрто-Монт и др. В результате чилий­ских землетрясений начали действовать четырнад­цать вулканов.

Когда очаг землетрясения находится под мор­ским дном, на море могут возникнуть огромные волны — цунами, которые иногда приносят разру­шений больше, чем само землетрясение. Волны, вы­званные 22 мая 1960 г. чилийским землетрясением, распространились по Тихому океану и достигли че­рез сутки противоположных его берегов. В Японии высота их достигла 10 м. Прибрежная полоса была затоплена. Суда, находившиеся у берегов, были вы­брошены на сушу, а часть построек унесена в океан.

Крупная катастрофа, постигшая человечество, случилась также 28 марта 1964 г. у побережья по­луострова Аляска. Это сильнейшее землетрясение разрушило г. Анкоридж, расположенный в 100 км от эпицентра землетрясения. Почва была вспахана серией взрывов и оползней. Крупные разрывы и пе­ремещения по ним блоков земной коры дна залива вызвали огромные морские волны, достигающие у побережья США 9—10 м высоты. Эти волны со ско­ростью реактивного самолета прошли вдоль побе­режья Канады и США , сметая все на своем пути.

Как же часто на Земле происходят землетрясе­ния? Современные точные приборы фиксируют ежегодно более 100 тыс. землетрясений. Но люди ощущают около 10 тыс. землетрясений. Из них примерно 100 бывают разрушительными.

Оказывается, что сравнительно слабые землетря­сения излучают энергию упругих колебаний, рав­ную 1012 эрг, а самые сильные — до 10" эрг. При таком большом диапазоне практически удобнее пользоваться не величиной" энергии, а ее логариф­мом. На этом основана шкала, в которой энергети­ческий уровень самого слабого землетрясения (1012 эрг) принимают за ноль, а примерно в 100 раз более сильному соответствует единица; еще в 100 раз большему (в 10 000 раз большему по энергии, чем нулевое) соответствуют две единицы шкалы и т. д. Число в такой шкале называют магнитудой землетрясения и обозначают буквой М.

Таким образом, магнитуда землетрясения харак­теризует количество упругой энергии колебаний, выделяемых во все стороны очагом землетрясения. Эта величина" не зависит ни от глубины очага под земной поверхностью, ни от расстояния до пункта наблюдений. Например, магнитуда (М) Чилийского землетрясения 22 мая 1960 г. близка к 8,5, а Таш­кентского землетрясения 26 апреля 1966 г. — к 5,3.

Масштаб землетрясения и степень его воздействия на людей и природную среду (а также на рукотворные сооружения) можно определять разными показателями, а именно: величиной энергии, выделенной в очаге - магнитудой, силой колебаний и их воздействий на поверхности - интенсивностью в баллах, ускорениями, амплитудой колебаний, а также ущербом - социальным (людские потери) и материальным (экономические потери).

Максимально зарегистрированная магнитуда достигала значения М-8,9. Естественно, что высокоамплетудные землетрясения происходят очень редко -в отличии от средне- и маломагнитудных. Средняя частота землетрясений на земном шаре составляет:

Сила сотрясения, или сила проявления землетря­сения на земной поверхности, определяется балла­ми. Наиболее распространенной является 12-балль­ная шкала. Переход от неразрушительных к разру­шительным сотрясениям соответствует 7 баллам.

Сила проявления землетрясения на поверхности Земли в большей степени зависит от глубины оча­га: чем ближе очаг к поверхности Земли, тем сила землетрясения в эпицентре больше. Так, югослав­ское землетрясение в Скопле 26 июля 1963 г. с маг-нитудой на три-четыре единицы меньше, чем у чи­лийского землетрясения (энергия в сотни тысяч раз меньше), но с малой глубиной очага вызвало ката­строфические последствия. В городе 1000 жителей было убито и более 1/2 зданий разрушено. Разруше­ние на поверхности Земли зависит помимо энергии, выделившейся при.землетрясении, и глубины очага еще от качества грунтов. Наибольшие разрушения происходят на рыхлых, сырых и неустойчивых грунтах. Имеет значение и качество наземных по­строек.

Сейсмические волны и их измерение

Землетрясения различаются по силе и результатам воздействия на поверхность земли. И в науке неоднократно предпринимались попытки классифицировать их по по этим показателям.

В результате таких попыток были разработаны 12 бальные шкалы , основывающиеся на оценке воздействия их на поверхность земли.

12 бальная шкала оценки интенсивности землетрясений (в дальнейшем шкала землетрясений ) оценивает интенсивность землетрясения в баллах в данной точке, вне зависимости от мощности его в эпицентре.

Шкала Рихтера имеет другой подход и оценивает величину сейсмической энергии высвобождающейся в эпицентре землетрясения. Единица измерения сейсмической энергии — магнитуда .

12 бальная шкала землетрясений.

В 1883 году 12 бальная шкала землетрясений была разработана Джузеппе Меркали. Позже она совершенствовалась самим автором, а, в последствии, также Чарльзом Рихтером, (автором шкалы Рихтера) и получила название Модифицированная шкала землетрясений Меркалли.

Эта шкала землетрясений, на сегодняшний день, используется в США.

В СССР и Европе длительное время использовалась 12 бальная шкала землетрясений — MSK-64. По ней, так-же как и по шкале землетрясений Меркалли, интенсивность их измеряется в баллах, указывающих на интенсивность, характер и масштаб воздействия на поверхность земли, сооружения, людей и животных в данном районе.

Шкала землетрясений MSK-64 очень наглядна. И если мы слышим в средствах массовой информации о том, что произошло землетрясение силой в 6 баллов, то очень просто можем себе представить, что, согласно этой шкалы землетрясений, оно было сильным, его ощутили все люди. Многие из них выбежали на улицу. Отваливались куски штукатурки, а со стен падали картины.

Или землетрясение силой в 9 баллов можно представить себе как опустошительное, при котором были повреждены и разрушены каменные дома, а деревянные дома покосились.

Все просто и понятно.

При этом надо заметить, что по шкале землетрясений интенсивность их оценивается в определенной точке. Понятно, что в эпицентре, расположенном над очагом землетрясения и в отдаленной точке интенсивность его будет различна.

В 1988 году Европейский сейсмический комитет начал обновление шкалы землетрясений MSK-64 и в 1996 году обновленная шкала землетрясений под названием EMS-98 вместе с руководством по применению была рекомендована к применению. Эта шкала землетрясений также 12 бальная и принципиальных различий с другими шкалами землетрясений не имеет.

В Японии используется шкала землетрясений Японского метеорологического агентства. Она начинается с трех баллов, когда люди начинают ощущать точки.

В ней, в отдельных колонках описывается воздействие на людей, на обстановку внутри зданий и на улице. Высший балл этой шкалы землетрясений — 7.

От других шкал она так-же принципиально не отличается.

Шкала Рихтера. Магнитуда.

Нередко, в том числе и в средствах массовой информации, можно слышать о происшедшем где-либо землетрясении силой, к примеру, в 6 баллов по шкале Рихтера.

Это неверно. Шкала Рихтера описывает не интенсивность землетрясения, выраженную в баллах, а совершенно другую характеристику, выраженную в других единицах.

Шкала Рихтера оценивает величину высвободившейся сейсмической энергии в эпицентре по измеренной приборами амплитуде колебаний почвы дошедших в точку измерения. Выражается эта величина в магнитуде.

Сам Рихтер магнитуду любого толчка определял как: «логарифм, выраженной в микронах, амплитуды записи этого толчка, сделанной стандартным короткопериодным крутильным сейсмометром на расстоянии в 100 километрах от эпицентра».

Магнитуда высчитывается после измерения амплитуды на сейсмограмме. А при расчетах необходимо внести поправки: на глубину очага землетрясения, на то, что измерения были проведены нестандартным сейсмометром. Необходимо привести вычисления к измеренным на стандартном расстоянии 100 км то эпицентра.

Это непростые вычисления. И из-за перечисленных сложностей величины магнитуд, выданных различными источниками могут незначительно отличаться.

Но в целом они дадут объективную оценку мощности землетрясения.

Поэтому правильно будет сказать, что в определенном месте произошло землетрясение с магнитудой, скажем, -5, по шкале Рихтера.

Магнитуда , вычисленная в различных точках по шкале Рихтера будет иметь одно значение. Интенсивность толчков в баллах в различных точках будет различная.

В этом и состоит различие 12 бальной шкалы землетрясений и 9,5 бальной шкалы Рихтера, выраженной в магнитуде (шкала Рихтера имеет диапазон 1 — 9,5 магнитуды).

Не стоит путать (а в СМИ это случается сплошь и рядом) понятия шкала Рихтера и 12 бальная шкала землетрясений.

Интенсивность по шкале Рихтера определяется сразу по показаниям сейсмографов. Интенсивность в баллах определяется позже, по оценке воздействия на земную поверхность. Поэтому самые первые сообщения по оценке мощности толчков приходят именно по шкале Рихтера.

Как правильно сообщить об интенсивности толчков в магнитуде по шкале Рихтера?

Верное употребление — «землетрясение магнитудой 7 по шкале Рихтера».

Ранее, по недосмотру, применялось неправильное выражение — «землетрясение 7 баллов по шкале Рихтера».

Или так-же не правильно — «землетрясение 7 магнитуд по шкале Рихтера» или «магнитудой 7 баллов по шкале Рихтера».

Шкала Рихтера описывает мощность толчков в эпицентре, вне зависимости от условий и вводит в употребление единицу измерения мощности толчков — магнитуда. Другие шкалы описывают воздействие их на поверхность в различных местах в зависимости от условий, грунтов, пород, отдаленности от эпицентра и т. д.

По этой причине шкала Рихтера является самой объективной и научно обоснованной.

Шкала Рихтера (шутка)

Подсчитано, что ежегодно на нашей планете регистрируются миллионы землетрясений . Конечно, подавляющее большинство из них не ощущается людьми; многие не приносят серьёзного ущерба, но несколько раз в год планету "трясёт по-крупному", известие о чём сразу разлетается по новостным каналам. К сожалению, журналисты в своих репортажах нередко допускают ошибки при употреблении научных терминов. Об одной из них пойдёт речь в этой статье.

Все сообщения о сейсмических катастрофах обычно сопровождаются словами вроде «… случилось землетрясение силой 6,9 баллов по шкале Рихтера». Такая формулировка неверна. Что интересно, подобного рода ошибки можно встретить и в некоторой учебной литературе.

Обычно в научно-популярных описаниях землетрясений фигурируют два распространённых термина: бальность землетрясения и магнитуда.

Бальность землетрясения характеризует интенсивность сотрясения грунта во время землетрясения (иногда так и говорят: «интенсивность землетрясения»). Она оценивается по специальной шкале. Первая из них появилась во второй половине XIX века. В 1902 году была разработана шкала Меркалли-Канкани , долгое время считавшейся одной из лучших. Она устарела и в наши дни не используется, но именно на её основе были созданы почти все современные 12-балльные шкалы, в том числе наиболее распространённая ныне международная шкала Mедведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64) . По ней оценивают интенсивность землетрясений в большинстве стран мира. Краткую расшифровку этой шкалы вы можете увидеть в таблице.

Существуют и другие шкалы. Например, в странах Латинской Америки применяют десятибалльную шкалу Росси-Фореля , созданную в 1883 году. В Японии используют 8-балльную шкалу Японского метеорологического агентства . Сопоставление трёх наиболее распространённых шкал см. на схеме 1.

Интенсивность землетрясения обычно уменьшается по мере удаления от эпицентра.

Магнитуда землетрясения характеризует общую энергию сейсмических колебаний земной поверхности. Магнитуда определяется как «логарифм отношения максимальных амплитуд волн данного землетрясения к амплитудам таких же волн некоторого стандартного землетрясения» (магнитуда «стандартного землетрясения» принимается за 0). Впервые шкала магнитуд была предложена в 1935 году Ч. Рихтером, поэтому до сих пор очень часто говорят о «магнитуде по шкале Рихтера» , что неточно. Шкала Рихтера приближенно соответствует современным формулам для расчёта магнитуды, но в настоящее время не используется.

Изменение магнитуды на единицу означает рост амплитуды колебаний в 10 раз и рост количества выделившейся энергии в 32 раза.

В отличие от интенсивности, магнитуда не имеет единицы измерения - она обозначается целым числом или десятичной дробью, так что сказать «магнитуда 6,9 баллов» - неправильно. Интенсивность определяется по субъективным показателям: ощущениям людей, повреждениям сооружений, изменениям рельефа, в то время как определение магнитуды основано на строгих физико-математических расчётах. Можно провести такую аналогию: бальность землетрясения - это навскидку оцененная сила взрыва (определяемая по внешним проявлениям), а магнитуда - мощность взрывного устройства. Однако следует помнить, что магнитуда не является абсолютным значением энергии землетрясения, это всего лишь относительная характеристика. Для определения действительной энергии землетрясения по значению магнитуды пользуются специальной формулой.

Подсчитано, что энергия землетрясения магнитудой 7,2 соответствуют энергии взрыва мегатонной атомной бомбы. Самое сильное землетрясение за всю историю наблюдений случилось в 1960 году в Чили, его магнитуда составила 9,5 (по данным журнала «Вокруг света» и «Википедии»). Во многих источниках можно встретить другую информацию: магнитуда крупнейшего землетрясения составляла около 8,9-9,0. Скорее всего, эти различия связаны с неточностями в расчётах (погрешность при определении магнитуды может достигать 0,25).

Ещё один интересный вопрос: а есть ли какие-либо ограничения у шкалы магнитуд? Математических - нет, однако есть некоторый физический предел энергии землетрясения на нашей планете. К сожалению, найти какие-либо упоминания о подобных исследованиях не удалось. Если Вам удастся встретить такую информацию, просим сообщить нам, отправив письмо по адресу Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .

Что касается другого типа землетрясений, которые тоже изредка случаются - землетрясений, вызванных падением на Землю метеоритов, астероидов и иных космических тел, то здесь результаты исследований весьма неутешительны. По оценкам астрономов, магнитуда землетрясения, вызванного падением крупного астероида, может составить 13, то есть его энергия в миллион раз превысит энергию крупнейшего известного землетрясения. Но событие это пока маловероятное, так что, скорее всего, к тому времени, когда нависнет подобная угроза, человечество будет готово её предотвратить.

Таким образом, можно сделать следующие выводы. Пример типичного сообщения, помещённый в начале статьи, представляет собой классический пример мешанины терминов. Правильно же сказать так:

«Произошло землетрясение магнитудой 6,9»,

или, если речь идёт о балльности

«Произошло землетрясение интенсивностью 8 баллов (по шкале MSK-64)».

И в заключение: возможны ли землетрясения на Урале? Ответ прост: возможны. Несмотря на то, что Уральские горы старые, и их территория к сейсмическим поясам не относится, тектонические движения земной коры здесь всё же сохраняются. Сейсмологи ежегодно регистрируют на Урале до пяти землетрясений магнитудой 2-3. Самое сильное землетрясение на Урале случилось меньше века назад в 1914 г., его бальность составила около 7 баллов. Согласно карте сейсмического районирования мира (

1 балл — Землетрясение не ощущается. Колебания почвы регистрируются приборами.

2 балла — Землетрясение ощущают очень чуткие люди, находящиеся в полном покое.

3 балла — Слегка раскачиваются висячие лампы, комнатные цветы, занавеси, открытые двери, неподвижные автомашины.

4 балла — Слегка раскачиваются висячие предметы и неподвижные автомашины, колеблется жидкость в сосудах. Раздается слабый звон плотно составленной неустойчивой посуды. Землетрясение ощущает большинство людей, находящихся внутри зданий. В редких случаях люди просыпаются. Под открытым небом землетрясение ощущают отдельные лица.

5 баллов — Заметно качаются висячие предметы. В редких случаях останавливаются маятники стенных часов. Из наполненных сосудов иногда выплескивается жидкость. Неустойчивая посуда и украшения, стоящие на полках, опрокидываются. Землетрясение ощущают все находящиеся внутри зданий и большинство под открытым небом; люди просыпаются, животные беспокоятся.

6 баллов — Качаются висячие предметы. Иногда падают с полок и сдвигаются картины. Маятники многих стенных часов останавливаются. Легкая мебель сдвигается. Падает посуда. Многие люди выбегают из помещений, передвижение людей неустойчивое. Животные выбегают из укрытий.

7 баллов — Сильно качаются висячие лампы. Легкая мебель сдвигается. Падают книги, посуда, вазы. Все выбегают из помещений и, в отдельных случаях, выпрыгивают из окон. Передвигаться без опоры трудно.

8 баллов — Часть висячих ламп повреждается. Мебель сдвигается и опрокидывается. Легкие предметы подскакивают и опрокидываются. Люди с трудом удерживаются на ногах.

9 баллов — Мебель опрокидывается и ломается. Большое беспокойство животных.

10 баллов — Многочисленные повреждения предметов домашнего обихода. Животные мечутся и кричат. Ломаются ветви и стволы деревьев.

11 баллов — Гибель имущества под обломками зданий.

12 баллов — Сильная катастрофа с человеческими жертвами. Растительность и животные гибнут от обвалов и осыпей в горных районах.

Характер действия сейсмических волн землетрясения на здания, сооружения, технологическое оборудование и коммунально-энергетические сети (КЭС)

Землетрясения - это подземные толчки и колебания земной поверхности, которые возникают в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии и которые передаются на большие расстояния в виде упругих колебаний. В зависимости от механизма, который изменяет состояние земной коры и приводит к возникновению подземных толчков, землетрясения подразделяются на вулканические, обвальные, искусственного характера и тектонические.

Наиболее сильными и разрушительными являются тектонические землетрясения, которые происходят на границах тектонических плит, на которые разбита земная кора.

Механизм возникновения подобных землетрясений показан на рис. 1.

Две тектонических плиты имеют общую границу, по которой происходит скольжение одной плиты относительно другой со скоростью до нескольких сантиметров в год. В каком-то месте происходит зацепление плит и начинается накопление потенциальной энергии в этом месте. Плиты же, как большие пространственные объекты, продолжают свое движение, несколько замедленно на границе соприкосновения. В момент, когда накопленная энергия достигает предела, при котором происходит разрушение зацепления, плиты прыжком меняют свое положение, а часть энергии, которая осталась от разрушительной работы, распространяется в земной коре в виде сейсмических волн.

Рис.1. Механизм возникновения тектонического землетрясения

Основные характеристики землетрясений

Сейсмическая волна, которая достигла земной поверхности, вызывает ее колебание, что и является причиной многих опасностей, связанных с землетрясениями. Если бы место накопления энергии было точечным, то сейсмическая волна распространялась бы в земной коре в виде сферы. В действительности зона зацепления имеет некую протяжность и потому высвободившаяся энергия распространяется в виде эллипсоида, как показано на рис. 2, а на поверхности земли линии одинаковой амплитуды колебаний (изосейсты) будут образовывать не концентрические круги, а эллипсы.

Важной характеристикой землетрясения является глубина места, где происходит накопление энергии и потом возникает подземный удар, то есть глубина очага землетрясения (h). В разных сейсмических районах глубина очага землетрясения может колебаться от нескольких до 700 км, то есть находиться в коре, или в верхней мантии.

Точка в глубине Земли, условный центр очага, называется гипоцентром землетрясения, а ее проекция на поверхность Земли - эпицентром.

Ежегодно регистрируют на земном шаре сотни тысяч землетрясений, однако, большинство из них слабые и человеком не ощущаются. Мощность землетрясений оценивают по интенсивности разрушений на поверхности Земли.

Одним из основных параметров, которые характеризуют силу землетрясения, является интенсивность (амплитуда) колебания почвы на поверхности Земли. Однако амплитуда колебаний характеризует интенсивность землетрясения только в конкретной точке, поскольку она меняется в зависимости от расстояния до эпицентра.

Однозначной характеристикой землетрясения в целом является магнитуда как мера общего количества энергии, которая излучается при сейсмическом толчке в форме упругих волн. Однако, в отличие от интенсивности колебаний почвы, магнитуду нельзя измерять приборами, а возможно только вычислить по измеренным параметрам.

тектонический разлом

эпицентр

h глубина очага

9 8 7 балов

гипоцентр

изосейсты

на поверхности

Рис. 2. Характеристика землетрясения

Шкалы измерения основных параметров землетрясения и их взаимосвязь

Для оценки интенсивности землетрясения на поверхности Земли в нашей стране используется международная 12-бальная шкала MSK - 64, аналогичная принятой в Европе модифицированной шкале Меркалли.

По этой шкале землетрясения делятся на слабые (1-4 балла), сильные (5-7 баллов) и разрушительные (8 баллов и больше). Конкретная оценка интенсивности (силы) землетрясения (J) производится с помощью чувствительного прибора - сейсмографа, который отмечает и записывает колебание земной коры, а также определяет их силу и направление.

Для оценки интенсивности землетрясения в гипоцентре в международной практике и в нашей стране используется величина, называемая магнитудой. Магнитуда является мерой энергии, которая выделяется в гипоцентре.

Численно магнитуда равняется десятичному логарифму максимального смещения (𝜆 𝑚𝑎𝑥) земной коры (в микронах) по сейсмографу на расстоянии 100 километров от эпицентра землетрясения:

Для определения магнитуды применяется 9-ти бальная шкала Рихтера.

Зависимость между высвободившейся энергией и магнитудой землетрясения (М) выражается уравнениям:

lg E (дж) = 5,24 + 1,44 M.

Сильнейшие из когда-нибудь зарегистрированных землетрясений имели М = 8,9 баллов (в 1933 г у берегов Японии и в 1906 г в Эквадоре). По-видимому, этот предел обусловлен физическими свойствами пород, которые составляют толщу тектонических плит.

Разрушительные действия землетрясения характеризуются двенадцатибальной шкалой интенсивного действия сейсмических волн (приложение Б).

Разрушения принято подразделять на полные, сильные, средние и слабые.

Полные разрушения - это разрушение всех элементов зданий, в том числе и подвальных помещений, поражения людей, которые находятся в них, ущерб составляет более 70 % стоимости основных производственных фондов (балансовой стоимости). Оборудование, средства механизации и техника возобновлению не подлежат. На коммунально-энергетических системах разрывы кабелей, разрушения значительных участков трубопроводов и т. п. Дальнейшее их использование не возможно.

Сильные разрушения - это разрушение части стен и перекрытий этажей, их деформация, возникновение трещин в стенах, поражение значительного количества людей, которые находятся в них. Ущерб составляет от 30 до 70 % стоимости основных производственных фондов (балансовой стоимости). Возобновление зданий и сооружений возможно, но нецелесообразно, потому что практически сводится к новому строительству с использованием некоторых сохранившихся конструкций. Оборудование и механизмы большей частью испорчены и значительно деформированы. На коммунально-энергетических сетях разрывы и деформации на отдельных участках подземных сетей, деформации опор воздушных линий электропередач и связи. Возможно ограниченное использование сохранившихся зданий. Возобновление возможно после капитального строительства.

Средние разрушения - это разрушение преимущественно второстепенных элементов зданий и сооружений, возникновение трещин в стенах. Подвальные помещения не разрушаются, перекрытия остаются. Люди поражаются чаще обломками конструкций. Ущерб составляет 10-30 % стоимости основных производственных фондов (балансовой стоимости зданий). Деформированы отдельные узлы оборудования и техники. На коммунально-энергетических сетях деформированы и повреждены отдельные опоры воздушных линий электропередач, имеют место разрывы и повреждения технологических трубопроводов.

При средних разрушениях техника, транспорт и промышленное оборудование возобновляется мероприятиями среднего ремонта. Зданиям необходим капитальный ремонт.

Слабые разрушения - это разрушение окон, дверей и перегородок. Поражение людей возможно обломками конструкций. Подвалы и нижние этажи не повреждаются. Они пригодны для использования после текущего ремонта зданий. Ущерб составляет до 10 % стоимости основных производственных фондов (балансовой стоимости зданий). На коммунально-энергетических сетях имеют место незначительные повреждения и поломки конструкционных элементов. Возобновление возможно после среднего или текущего ремонта.

Степень разрушения конкретного типа здания и сооружения или оборудования от действия сейсмических волн определяется главным образом интенсивностью колебания земной коры J в баллах.