Где рождаются землетрясения?
В конце 20-х годов нашего столетия было установлено, что иногда происходят землетрясения, очаги которых расположены на глубине до 600-700 км. Впервые они были отмечены в окраинных зонах Тихого океана. По мере накопления материала оказалось, что землетрясения с глубиной очага, превышающей 300 км, случаются и в других областях земного шара. Так, удары с глубиной очага 250-300 км происходили на Памире, в Гиндукуше, Куэнь-Луне и Гималаях, а также в Малайском архипелаге и в южной части Атлантического океана.
Наблюдения показывают, что очаги сильных землетрясений чаще расположены неглубоко. Так, за 1930-1950 гг. очаги 800 сильных землетрясений находились на глубине менее 100 км, 187 - на глубине 150 км, 78 - на глубине 250 км. За это же время произошло только 26 сильных землетрясений с глубиной очага 300 км, 25 - с глубиной 450 км, 39 - с глубиной 550 км и 9 - с глубиной 700 км. При этом следует отметить, что определение глубины очагов землетрясений представляет еще большие трудности и далеко не всегда однозначно. Записи слабых
глубоких толчков обнаружить на сейсмографе и расшифровать очень нелегко.
В настоящее время по глубине очага землетрясения делят на три группы: нормальные, или обыкновенные, с глубиной очага до 60 км; промежуточные - с глубиной очага 60-300 км; глубокофокусные - с глубиной очага 300-700 км. Однако эта классификация является до некоторой степени условной. Дело в том, что если нормальные и глубокофокусные землетрясения отличаются качественно разными явлениями, происходящими в земной коре и в мантии Земли, то между промежуточными и глубокофокусными существуют лишь чисто количественные различия.
Поэтому правильнее разделять землетрясения, в зависимости от глубины очага, только на две группы: внутри-коровые землетрясения, очаги которых расположены в земной коре, и подкоровые, очаги которых находятся в мантии.
1. Землетрясение с интенсивностью более 8 баллов по шкале Рихтера считается …
разрушительным
довольно сильным
катастрофическим
умеренным
Землетрясение с интенсивностью более 8 баллов по шкале Рихтера считается разрушительным. При землетрясении такой интенсивности могут возникать взрывы и пожары вследствие повреждения отопительных систем, электропроводки, газопроводов. Появляются трещины на крутых склонах и на сырой почве. Меняется уровень воды в колодцах. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Падают дымовые трубы. Сильно повреждаются капитальные здания.
2. Землетрясение с интенсивностью более 11 баллов по шкале Рихтера считается …
катастрофическим
очень сильным
умеренным
опустошительным
Землетрясение с интенсивностью более 11 баллов по шкале Рихтера считается катастрофическим. При этом появляются широкие трещины в земле. Происходят многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома и постройки разрушаются практически полностью.
3. Природное явление, начало которого сопровождается необычным поведением животных, а у большей части населения вызывает психические расстройства, называется …
землетрясением
наводнением
оползнем
Природное явление, начало которого сопровождается необычным поведением животных, а у большей части населения вызывает психические расстройства, называется землетрясением. Необычное поведение животных накануне землетрясения выражается в том, что, например, кошки покидают селения и переносят котят в луга, птицы в клетках начинают летать и кричать, домашние животные в хлевах впадают в панику. У большей части населения возникают психические расстройства: люди утрачивают самообладание, становятся подверженными панике. Наиболее вероятной причиной такого поведения животных и людей считают аномалии электромагнитного поля перед землетрясением.
4. Точка на поверхности земли, находящаяся над фокусом землетрясения, называется …
эпицентром
разломом
метеоцентром
гипоцентром
Точка на поверхности земли, находящаяся над фокусом землетрясения, называется эпицентром. Точка, в которой начинается подвижка земных пород называется фокусом, очагом или гипоцентром землетрясения.
5. Теллурическим опасным природным явлением считается …
извержение вулкана
землетрясение
оползень
Теллурическим (от лат. теллус, телурис - земля, энергия) опасным природным явлениям считается извержение вулкана. В соответствии с классификацией Всемирной организации здравоохранения извержения вулканов как чрезвычайные ситуации природного характера названы теллурическими по определению.
6. Очаг землетрясения, находящийся на глубине менее 70 км, называется …
нормальным
промежуточным
глубокофокусным
Очаг землетрясения, находящийся на глубине менее 70 км, называется нормальным.
7. Очаг землетрясения, находящийся на глубине от 70 до 300 км, называется …
промежуточным
нормальным
глубокофокусным
мелкофокусным
Очаг землетрясения, находящийся на глубине от 70 до 300 км, называется промежуточным.
8. Землетрясение с интенсивностью более 5 баллов по шкале Рихтера считается …
довольно сильным
умеренным
Землетрясение с интенсивностью более 5 баллов по шкале Рихтера считается довольно сильным и опасным для населения, находящегося в его эпицентре. При этом происходит общее сотрясение зданий, колебание мебели. Образуются трещины в оконных стеклах и штукатурке.
9. Очаг землетрясения, находящийся на глубине более 300 км, называется …
глубокофокусным
нормальным
мелкофокусным
промежуточным
Очаг землетрясения, находящийся на глубине более 300 км, называется глубокофокусным.
10. К топологическим литосферным опасным природным явлениями относятся …
оползни, сели
циклоны, торнадо
землетрясения, засухи
извержения вулканов, смерчи
К топологическим литосферным опасным природным явлениям относятся оползни, сели. Топологические или ландшафтные опасные явления связаны в конечном итоге с изменением рельефа местности. К ним также относятся обвалы, лавины, осыпи, карстовые провалы земной поверхности.
- 11. Скорость распространения сильного лесного низового пожара составляет свыше _______ м/мин.
Скорость распространения сильного лесного низового пожара составляет свыше 3 м/мин. По скорости распространения огня лесные низовые пожары подразделяются на слабые, средние и сильные. Скорость распространения слабого низового пожара не превышает 1 м/мин, скорость среднего составляет - от 1 до 3 м/мин.
12. Энергия землетрясения, которая, характеризуется количеством энергии, выделяющейся в очаге землетрясения, называется …
магнитудой
амплитудой
мощностью
Энергия землетрясения, которая, характеризуется количеством энергии, выделяющейся в очаге землетрясения, и измеряется по шкале, называется магнитудой.
- 13. Скорость распространения сильного верхового лесного пожара составляет свыше _______ м/мин.
Скорость распространения сильного верхового лесного пожара составляет свыше 100 м/мин. По скорости распространения огня лесные верховые пожары подразделяются на слабые, средние и сильные. Скорость распространения слабого верхового пожара не превышает 3 м/мин, скорость среднего составляет до 100 м/мин.
14. Основной причиной возникновения лесных пожаров является …
человеческий фактор
самовозгорание
грозовой разряд
жаркая погода
Основной причиной возникновения лесных пожаров является человеческий фактор. В 90-97 случаях из 100 виновниками возникновения пожаров оказываются люди, не проявляющие должной осторожности при пользовании огнем в местах работы и отдыха. Доля пожаров от молний и самовозгорания составляет не более 2% общего количества.
Землетрясение - это просто колебание грунта. Волны, которые вызывают землетрясение, называются сейсмическими волнами; подобно звуковым волнам, расходящимся от гонга при ударе по нему, сейсмические волны также излучаются из некоторого источника энергии, находящегося где-то в верхних слоях Земли. Хотя источник естественных землетрясений занимает некоторый объем горных пород, часто его удобно определять как точку, из которой расходятся сейсмические волны. Эту точку называют фокусом землетрясения. При естественных землетрясениях она, конечно, находится на некоторой глубине под земной поверхностью.
При искусственных землетрясениях, таких как подземные ядерные взрывы, фокус расположен близко к поверхности. Точку на земной поверхности, расположенную непосредственно над фокусом землетрясения, называют эпицентром землетрясения. Насколько глубоко в теле Земли находятся гипоцентры землетрясений? Одним из первых поразительных открытий, сделанных сейсмологами, было то, что, хотя фокусы многих землетрясений расположены на небольшой глубине, в некоторых районах их глубина составляет сотни километров. К таким районам относятся южноамериканские Анды, острова Тонга, Самоа, Новые Гебриды, Японское море, Индонезия, Антильские острова в Карибском море; во всех этих районах имеются глубоководные океанические желоба.
В среднем частота землетрясений здесь резко убывает на глубинах более 200 км, но некоторые фокусы достигают даже глубин 700 км. Землетрясение, возникающие на глубинах от 70 до 300 км, весьма произвольно относят к категории промежуточных, а те, которые возникают на еще большей глубине, называют глубокофокусными. Промежуточные и глубокофокусные землетрясения происходят также и далеко от Тихоокеанского района: в Гиндукуше, Румынии, Эгейском море и под территорией Испании. Мелкофокусные толчки - это те, очаги которых расположены непосредственно под земной поверхностью. Именно мелкофокусные землетрясения вызывают самые большие разрушения, и в общей сумме энергии, выделяющейся во всем мире во время землетрясений, вклад их составляет 3/4. В Калифорнии, например, все известные до сих пор землетрясения были мелкофокусными.
В большинстве случаев после умеренных или сильных мелкофокусных землетрясений в той же местности в течение нескольких часов, а то и нескольких месяцев отмечаются многочисленные землетрясения меньшей силы. Они называются афтершоками, и их число при действительно крупном землетрясении бывает иногда чрезвычайно большим. Некоторым землетрясениям предшествуют предварительные толчки из той же очаговой области - форшоки; предполагается, что их можно использовать для предсказания главного толчка. 5. Типы землетрясении Еще не так давно было широко распространено мнение, что причины землетрясений будут скрыты во мраке неизвестности, поскольку они возникают на глубинах, слишком далеких от сферы человеческих наблюдений.
Сегодня мы можем объяснить природу землетрясений и большую часть их видимых свойств с позиции физической теории. Согласно современным взглядам, землетрясения отражают процесс постоянного геологического преобразования нашей планеты. Рассмотрим теперь принятую в наше время теорию происхождения землетрясений и то, как она помогает нам глубже понять их природу и даже предсказывать их. Первый шаг к восприятию новых взглядов заключается в признании тесной связи в расположении тех районов земного шара, которые наиболее подвержены землетрясениям, и геологически новых и активных областей Земли. Большинство землетрясений возникает на окраинах плит: поэтому мы делаем вывод, что те же глобальные геологические, или тектонические, силы, которые создают горы, рифтовые долины, срединно-океанические хребты и глубоководные желоба, те же самые силы представляют собой и первичную причину сильнейших землетрясений.
Природа этих глобальных сил в настоящее время еще не совсем ясна, но несомненно, что их появление обусловлено температурными неоднородностями в теле Земли -неоднородностями, возникающими благодаря потере тепла путем излучения в окружающее пространство, с одной стороны, и благодаря добавлению тепла от распада радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах, - с другой. Полезно ввести квалификацию землетрясений по способу их образования. Больше всех распространены тектонические землетрясения. Они возникают, когда в горных породах под действием тех или иных геологических сил происходит разрыв. Тектонические землетрясения имеют важное научное значение для познания недр Земли и громадное практическое значение для человеческого общества, поскольку они представляют собой самое опасное природное явление.
Однако землетрясения возникают и от других причин. Подземные толчки другого типа сопровождают вулканические извержения. И в наше время многие люди все еще считают, что землетрясения связаны главным образом с вулканической деятельностью. Эта идея восходит к древнегреческим философам, которые обратили внимание на широкое распространение землетрясений и вулканов во многих районах Средиземноморья. Сегодня мы также выделяем вулканические землетрясения - те, которые происходят в сочетании с вулканической деятельностью, но считаем что как извержения вулканов, так и землетрясения являются результатом действия тектонических сил на горные породы, и они не обязательно возникают вместе.
Третью категорию образуют обвальные землетрясения. Это небольшие землетрясения, возникающие в районах, где есть подземные пустоты и горные выработки. Непосредственная причина колебаний грунта заключается при этом в обрушении кровли шахты или пещеры. Часто наблюдаемая разновидность этого явления - так называемые «горные удары». Они случаются, когда напряжения, возникающие вокруг горной выработки, заставляют большие массы горных пород резко, со взрывом, отделяться от ее забоя, возбуждающая сейсмические волны.
Горные удары наблюдались, например, в Канаде; особенно часто они отмечаются в Южной Африке. Большой интерес вызывает разновидность обвальных землетрясений, возникающих иногда при развитии крупных оползней. Например, в результате гигантского оползня, образовавшегося 25 апреля 1974 г. на реке Мантаро в Перу, возникли сейсмические волны, эквивалентные землетрясению умеренной силы. Последний тип землетрясений - это искусственные, производимые человеком взрывные землетрясения, возникающие при обычных или ядерных взрывах.
Подземные ядерные взрывы, производившиеся в течение последних десятилетий на ряде испытательных полигонов в разных местах земного шара, вызвали довольно значительные землетрясения. Когда в скважине глубоко под землей взрывается ядерное устройство, высвобождается огромное количество ядерной энергии. За миллионные доли секунды давление там подскакивает до величин, в тысячи раз превышающих атмосферное давление, а температура увеличивается в этом месте на миллионы градусов. Окружающие породы испаряются, образуя сферическую полость диаметром во много метров. Полость разрастается, пока кипящая порода испаряется с ее поверхности, а породы вокруг полости под действием ударной волны пронизываются мельчайшими трещинами.
За пределами этой трещиноватой зоны, размеры которой измеряются иногда сотнями метров, сжатие в горных породах приводят к возникновению сейсмических волн, распространяющихся во всех направлениях. Когда первая сейсмическая волна сжатия достигает поверхности, грунт выгибается вверх и, если энергия волны достаточно велика, может произойти выброс поверхностных и коренных пород в воздух образованием воронки. Если скважина глубокая, то поверхность только слегка растрескается и порода на мгновение поднимется, чтобы затем снова рухнуть на подстилающие слои. Некоторые подземные ядерные взрывы были настолько сильны, что распространившиеся от них сейсмические волны прошли через внутренние области Земли и были записаны на дальних сейсмических станциях с амплитудой, эквивалентной волнам землетрясений с магнитурой 7 по шкале Рихтера. В некоторых случаях эти волны поколебали здания в отдаленных городах.
Землетрясение-это просто колебание грунта. Волны, которые вызывают землетрясение, называются сейсмическими волнами; подобно звуковым волнам, расходящимся от гонга при ударе по нему, сейсмические волны также излучаются из некоторого источника энергии, находящегося где-то в верхних слоях Земли. Хотя источник естественных землетрясений занимает некоторый объем горных пород, часто его удобно определять как точку, из которой расходятся сейсмические волны. Эту точку называют фокусом (или гипоцентром-Перев) землетрясения. При естественных землетрясениях она, конечно, находится на некоторой глубине под земной поверхностью. При искусственных землетрясениях, таких как подземные ядерные взрывы, фокус расположен близко к поверхности. Точку на земной поверхности, расположенную непосредственно над фокусом землетрясения, называют эпицентром землетрясения.
Насколько глубоко в теле Земли находятся гипоцентры землетрясений? Одним из первых поразительных открытий, сделанных сейсмологами, было то, что, хотя фокусы многих землетрясений расположены на небольшой глубине, в некоторых районах их глубина составляет сотни километров. К таким районам относятся южноамериканские Анды, острова Тонга, Самоа, Новые Гебриды, Японское море, Индонезия, Антильские острова в Карибском море (см. рис. 1); во всех этих районах имеются глубоководные океанические желоба. В среднем частота землетрясений здесь резко убывает на глубинах более 200 км, но некоторые фокусы достигают даже глубин 700 км. Землетрясения, возникающие на глубинах от 70 до 300 км, весьма произвольно относят к категории промежуточных, а те, которые возникают на еще большей глубине, называют глубокофокусными. Промежуточные и глубокофокусные землетрясения происходят также и далеко от Тихоокеанского района: в Гиндукуше, Румынии, Эгейском море и под территорией Испании.
Если расположение очагов землетрясений, происходящих вблизи островных дуг, сопоставить с их глубинами, возникает чрезвычайно интересная картина. Рассмотрим вертикальный разрез, помещенный в верхней части рис. 3. Он построен под прямым углом к дуге Тонга в южном районе Тихого океана. Восточнее этих вулканических островов лежит желоб Тонга, глуби
на которого местами доходит до 10 км. В нижней части рисунка показаны глубины очагов в проекции на вертикальную плоскость, проходящую через Ниумате-населенный пункт на острове Тонга. Заметьте, что гипоцентры лежат в узкой, четко ограниченной зоне, которая от желоба уходит вниз под островную дугу под углом около 45е. Ниже глубины 400 км эта активная зона становится круче, и некоторые гипоцентры располагаются глубже 600 км. В других районах, где происходят глубокофокусные землетрясения, отмечены различные углы наклона и имеются свои особенности в расположении гипоцентров, но само наличие наклонной сейсмической зоны*) является характерной чертой островных дуг. В этой главе мы рассмотрим одно из объяснений, которые даются этому простому, но универсальному распределению фокусов землетрясений.
В этой книге главное внимание уделяется мелкофокусным толчкам, очаги которых расположены непосредственно под земной поверхностью. Именно мелкофокусные землетрясения вызывают самые большие разрушения, и в общей сумме энергии, выделяющейся во всем мире во время землетрясений, вклад их составляет 3/4. В Калифорнии, например, все известные до сих пор землетрясения были мелкофокусными. Для Центральной Калифорнии было установлено, что подавляющее большинство землетрясений возникает там в самых верхних горизонтах Земли, на глубине до 5 км, и только некоторые гипоцентры оказываются глубже, достигая 15 км. К сожалению, глубину очага землетрясения по разным причинам не удается установить с той же точностью, что и положение эпицентра. Однако для практики определение глубины может быть жизненно важным делом, поскольку в сейсмичном районе (скажем, в районе строительства атомной электростанции) при глубине фокуса 10 км возникнут более сильные сотрясения, чем при глубине 40 км.
В большинстве случаев после умеренных или сильных мелкофокусных землетрясений в той же местности в течение нескольких часов, а то и нескольких месяцев отмечаются многочисленные землетрясения меньшей силы. Они называются афтершо-ками, и их число при действительно крупном землетрясении бывает иногда чрезвычайно большим. После сильнейшего землетрясения 4 февраля 1965 г. на Крысьих островах (в архипелаге Алеутских островов) в течение последующих 24 дней произошло более 750 афтершоков, причем настолько сильных, что их смогли записать сейсмографы в отдаленных местах. Некоторым землетрясениям предшествуют предварительные толчки из той же очаговой области -форшоки; предполагается, что их можно использовать для предсказания главного толчка (см. гл. 9).
Иногда по размещению фокусов (если их положение удается определить с нужной точностью) можно установить форму и размеры области, в которой формируются очаги землетрясений. Сейсмологическое картирование глубинных структур горных пород-прекрасное дополнение к обычным полевым методам, которые используют геологи для картирования поверхностных структур. Пример успешного определения границ одной такой области по мелкофокусным местным землетрясениям в районе Оровилла (штат Калифорния) дан на рис. 3 в гл. 8.