Землетрясения на примере Кавказа

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ  ВПО «КубГУ»)

 

Кафедра региональной и морской геологии

 

 

 

РЕФЕРАТ

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ КАВКАЗА

 

 

 

Работу выполнила _______________________________ Е.Н.Балюк

(Подпись,дата)

Факультет ____________геологический_____________ курс__1___

Направление подготовки __________020700.62 Геология_________

 

 

 

 

 

Краснодар 2013

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

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. Большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями.

Проблема возникновения крупных землетрясений на равнинных территориях и в областях перехода от горных сооружений к платформам, несмотря на многочисленные примеры таких сейсмических событий, до сих пор остается во многом нерешенной. Особую актуальность она  приобретает для густонаселенного юга европейской части России, представленного сейсмоактивными горными сооружениями Северного Кавказа. 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 удалённые и маломощные из них. Причиной землетрясения является быстрое смещение участка земной коры как целого в момент пластической (хрупкой) деформации упруго напряжённых пород в очаге землетрясения. Большинство очагов землетрясений возникает близ поверхности Земли.

 

 

 

 

1. Землетрясения

Землетрясе́ния — подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами), или (иногда) искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушение подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызываться также подъёмом лавы при вулканических извержениях.

2. Причины землетрясений

Уже с давних времен ведутся многочисленные исследования, нельзя сказать, что причины возникновения землетрясений полностью изучены. По характеру процессов в их очагах выделяют несколько типов землетрясений, основными из которых являются тектонические, вулканические и техногенные.  
Тектонические землетрясения возникают вследствие внезапного снятия напряжения, например, при подвижках по разлому в земной коре (исследования последних лет показывают, что причиной глубоких землетрясений могут быть и фазовые переходы в мантии Земли, происходящие при определенных температурах и давлениях). Иногда глубинные разломы выходят на поверхность. Во время катастрофического землетрясения в Сан-Франциско 18 апреля 1906 общая протяженность поверхностных разрывов в зоне разлома Сан-Андреас составила более 430 км, максимальное горизонтальное смещение – 6 м. Максимальная зарегистрированная величина сейсмогенных смещений по разлому 15 м.  
Вулканические землетрясения происходят вследствие резких перемещений магматического расплава в недрах Земли или в результате возникновения разрывов под влиянием этих перемещений.  
Техногенные землетрясения могут быть вызваны подземными ядерными испытаниями, заполнением водохранилищ, добычей нефти и газа методом нагнетания жидкости в скважины, взрывными работами при добыче полезных ископаемых и пр. Менее сильные землетрясения происходят при обвале сводов пещер или горных выработок. 

 

2. Сейсмические волны

Колебания, распространяющиеся из очага землетрясения, представляют собой упругие волны, характер и скорость распространения которых зависят от упругих свойств и плотности пород.

Продольные и поперечные волны. На сейсмограммах эти волны появляются первыми. Раньше всего регистрируются продольные волны, при прохождении которых каждая частица среды подвергается сначала сжатию, а затем снова расширяется, испытывая при этом возвратно-поступательное движение в продольном направлении (т.е. в направлении распространения волны). Эти волны называются также Р-волнами, или первичными волнами.Следующими регистрируются поперечные сейсмические волны, называемые также S-волнами, или вторичными волнами. При их прохождении каждая частица породы колеблется перпендикулярно направлению распространения волны.

Поверхностные волны распространяются вдоль земной поверхности или параллельно ей и не проникают глубже 80-160 км. В этой группе выделяются волны Рэлея и волны Лява (названные по именам ученых, разработавших математическую теорию распространения таких волн). При прохождении волн Рэлея частицы породы описывают вертикальные эллипсы, лежащие в очаговой плоскости. В волнах Лява частицы породы колеблются перпендикулярно направлению распространения волн.

Амплитуда и период характеризуют колебательные движения сейсмических волн. Амплитудой называется величина, на которую изменяется положение частицы грунта при прохождении волны по сравнению с предшествовавшим состоянием покоя. Период колебаний – промежуток времени, за который совершается одно полное колебание частицы.

Отражение и преломление. Встречая на своем пути слои пород с отличающимися свойствами, сейсмические волны отражаются или преломляются подобно тому, как луч света отражается от зеркальной поверхности или преломляется, переходя из воздуха в воду. Любые изменения упругих характеристик или плотности материала на пути распространения сейсмических волн заставляют их преломляться, а при резких изменениях свойств среды часть энергии волн отражается.

 

3. Измерительные приборы

3.1. Cейсмограф

Для обнаружения и регистрации всех типов сейсмических волн используются специальные приборы — сейсмографы. В большинстве случаев сейсмограф имеет груз с пружинным прикреплением, который при землетрясении остаётся неподвижным, тогда как остальная часть прибора (корпус, опора) приходит в движение и смещается относительно груза. Одни сейсмографы чувствительны к горизонтальным движениям, другие — к вертикальным. Волны регистрируются вибрирующим пером на движущейся бумажной ленте. Существуют и электронные сейсмографы (без бумажной ленты).

 

 

3.2. Cтанция прогнозирования землетрясений ATROPATENA

Cтанция прогнозирования ATROPATENA, автоматически и автономно регистрирующая трехмерные изменения гравитационного поля и передающая эту информацию в Центральную Базу Данных, размещенную в США (La Habra). С 2007 года, после начала работы первой станции ATROPATENA-AZ, краткосрочные прогнозы землетрясений регулярно поступали в Президиум МАН (Международная Академия Наук (Здоровье и Экология)), Австрия, Инсбрук), в Пакистанскую Академию Наук (Исламабад, Пакистан) и Университет Гаджа Мада (Джокьякарта, Индонезия). В 2009 году Глобальная сеть по прогнозированию землетрясений (GNFE) начала полноценно функционировать в режиме краткосрочного прогнозирования землетрясений и оперативной передачи этой информации странам-участникам Глобальной Сети. Этот факт был широко освещён в российской и международной печати. Одним из принципиальных отличий новой технологии прогнозирования землетрясений является то, что во время прогноза указывается не только место, сила и время, но и число прогнозируемых сильных землетрясений. На основе анализа и интерпретации записей «гравитограмм» по специальной методике НИИ прогнозирования и изучения землетрясений выдает краткосрочный прогноз сильных землетрясений (за 3-7 дней до толчка), который помещается на сайте Центральной Базы Данных (GNFE)

4. Интенсивность землетрясений

Интенсивность землетрясений оценивается в баллах при обследовании района по величине вызванных ими разрушений наземных сооружений или деформаций земной поверхности. Для ретроспективной оценки балльности исторических или более древних землетрясений используют некоторые эмпирически полученные соотношения. В США оценка интенсивности обычно проводится по модифицированной 12-балльной шкале Меркалли.  
1 балл. Ощущается немногими особо чувствительными людьми в особенно благоприятных для этого обстоятельствах.  
3 балла. Ощущается людьми как вибрация от проезжающего грузовика.  
4 балла. Дребезжат посуда и оконные стекла, скрипят двери и стены.  
5 баллов. Ощущается почти всеми; многие спящие просыпаются. Незакрепленные предметы падают.  
6 баллов. Ощущается всеми. Небольшие повреждения.  
8 баллов. Падают дымовые трубы, памятники, рушатся стены. Меняется уровень воды в колодцах. Сильно повреждаются капитальные здания.  
10 баллов. Разрушаются кирпичные постройки и каркасные сооружения. Деформируются рельсы, возникают оползни.  
12 баллов. Полное разрушение. На земной поверхности видны волны.  
В России и некоторых соседних с ней странах принято оценивать интенсивность колебаний в баллах MSK (12-балльной шкалы Медведева – Шпонхойера – Карника). 
Интенсивность в баллах (выражающихся целыми числами без дробей) определяется при обследовании района, в котором произошло землетрясение, или опросе жителей об их ощущениях при отсутствии разрушений, или же расчетами по эмпирически полученным и принятым для данного района формулам. Среди первых сведений о произошедшем землетрясении становится известной именно его магнитуда, а не интенсивность. Магнитуда определяется по сейсмограммам даже на больших расстояниях от эпицентра. 

5. Развитие сейсмогеодинамических процессов

Северный Кавказ, являясь частью протяженной Крым–Кавказ–Копетдагской зоны Иран–Кавказ–Анатолийского сейсмоактивного региона, характеризуется высокой сейсмической опасностью. Здесь известны землетрясения с магнитудой около М =7.0 и сейсмическим эффектом в эпицентральной области интенсивностью 8-10 баллов и выше. Наиболее активна восточная часть Северного Кавказа – территории Дагестана, Чечни, Ингушетии и Северной Осетии. В западной части имеются исторические сведения о катастрофическом Понтикапейском землетрясении, произошедшего в 63 г. до н. э. в районе Керченского пролива. Многочисленные сильные и ощутимые землетрясения отмечены в районе Анапы, Новороссийска, Сочи и на других участках Черноморского побережья, а также в акватории Черного и Каспийского морей.

 Как  видно на рис. 1, наиболее опасной  на юге России является территория  в полосе шириной от 200 до 300 км  вдоль всей государственной границы, где с различной степенью вероятности  возможны сейсмические сотрясения  интенсивностью 8, 9 и 10 баллов.

Чрезвычайно высокую сейсмическую угрозу местной инфраструктуре и экологии представляет собой Черноморское побережье, где также возможны 8–9-балльные и более сильные землетрясения.

 

6. Исходные данные и методика исследований изучения  пространственно-временного и энергетического развития СГД-процессов.

Исследования пространственно-временного развития СГД-процессов проводились вдоль профилей, изображенных на рис. 2 в виде полос, охватывающих наиболее четко структурированную сейсмичность и соответствующие ей линеаментные структуры.

Протяженность каждой из полос составляет от 1500 до 2500 км и согласуется с размером соответствующих сейсмогенерирующих структур – сейсмолинеаментов. Ширина полос (около 200 км) обусловлена динамическим влиянием магистрального разлома и отклонениями от их осей очагов землетрясений меньших магнитуд. Эллипсами показаны очаги всех известных на рассматриваемой территории землетрясений с М= 6.8 и выше, сгруппированных (нормированных) по интервалам 0.5±0.2 единицы магнитуды (т.е. 7.0±0.2, 7.5±0.2, 8.0±0.2, 8.5±0.2) и изображенных в их реальной ориентации и протяженности. Условными кружками уменьшающегося диаметра нанесены эпицентры землетрясений с магнитудой от М =6.7 до М = 4.5±0.2. Шаг в 0.5 единицы магнитуд был выбран не случайно. Ранее было показано, что такой шаг магнитуд хорошо отражает иерархию блоковой структуры земной коры и всей литосферы, обусловленную разломообразованием слоистой среды, толщина слоёв которой удваивается с глубиной.

Выбор профилей базировался на наиболее четко структурированной сейсмичности линеаментных структур, а также на сведениях о региональной разломноблоковой тектонике, дешифрировании космических снимков и анализе геофизических полей, прежде всего, поля изостатических аномалий силы тяжести, и их градиентов. Простирание практически всех рассматриваемых профилей имеет уверенное геолого-геофизическое и сейсмологическое обоснование. Некоторым исключением может быть профиль Эльбурс–Туран (3), выделенный целиком лишь после Газлийских землетрясений 1976 г. До этих событий автором была обозначена лишь его северо-восточная часть в пределах Туранской плиты.

Как видно на рис. 2, профили Кипр–Кавказ (1) и Эльбурс–Туран (3) вытянуты вдоль направления действия геодинамических сил со стороны Аравийской плиты, а три других – Анатолия–Эльбурс (2), Крым–Копетдаг (4) и западная часть Южного Тянь-Шаня (5) – поперек них.