Сейсмичность планеты
Часть поверхности планеты подвержена сейсмическим и вулканическим процессам. Накапливающаяся в недрах Земли тектоническая энергия сбрасывается через извержения вулканов и землетрясения, что является общепланетарной особенностью.
В основе этих процессов лежит образование трещин возникновение расплава. Оба эти акта являются реакцией среды на внешнюю нагрузку.
Образование трещин приводит к сейсмичности, а возникновение расплава ведет к вулканизму.
Специалисты считают, что причина этих явлений связана с реализацией принципа минимизации потенциальной гравитационной энергии.
В свое время ещё Ньютон говорил о том, что Земля соответствует расплавленному состоянию недр. В конце 90-х годов авторы Chao et al, пришли к выводу, что соответствие формы Земли принципу минимизации энергии «отслеживает» не только вулканическая деятельность, но и землетрясения могут приводить к изменению формы планеты. В большей степени она становится сферической и компактной, а её гравитационная энергия уменьшается, превращаясь в тепло. Они утверждают, что землетрясения перераспределяют тектонические напряжения по литосфере Земли.
Районом наибольшей тектонической активности является Тихий океан. По данным Гутенберга и Рихтера в Тихом океане выделилось 75,4% энергии неглубоких землетрясений, которые произошли в период с 1904 по 1952 годы. В Трансазиатской зоне выделилось 22,9% энергии землетрясений, а в остальной части планеты менее 2%.
В Тихом океане концентрируется также энергия, выделяющаяся во время промежуточных и глубоких землетрясений.
Дугообразные структуры на земной поверхности имеют наибольшую сейсмичность. Такую форму имеют расположенные рядом океанические желоба и цепочки вулканических островов.
С вулканическими островами связаны аномалии силы тяжести, а вдоль плоскости, уходящей в земные глубины под углом 45 градусов, располагаются очаги землетрясений.
Вообще землетрясения имеют очень пеструю географию.
Европейские страны, стабильные в сейсмическом отношении, время от времени тоже охватывают подземные бури. Относится это, в первую очередь, к странам, расположенным на побережье Северного моря, Бельгии, Швейцарии и др.
Только в Антарктиде до настоящего времени не наблюдалось землетрясений, хотя на материке есть и молодые горы, и действующие вулканы, отсутствие землетрясений там является загадкой сейсмологии.
Значительно реже происходят глубокофокусные землетрясения, и ареал их концентрации ограничен по сравнению с мелкофокусными. Глубокофокусные землетрясения характерны для Тихого океана, в котором самый глубокий толчок был зафиксирован на глубине 720 км.
Более глубокие части планеты асейсмичны.
Специалисты предполагают, что все землетрясения до глубины 720 км имеют связь с общей системой движений, происходящих в мантии и коре. Глубокие и поверхностные землетрясения сосредотачиваются в одних и тех же географических районах и, возможно, определяются общим глубинным механизмом.
Причины землетрясений
Несмотря на то, что землетрясения известны людям давно и, в отношении их, ведутся многочисленные исследования, нельзя сказать, что полностью изучены причины их возникновения.
Подземные толчки связаны с резким смещением литосферных плит, возникающих в её верхних слоях. Менее опасными они являются, когда образуются на большой глубине, в мантии. Смещения поверхностного слоя и разрывы несут с собой разрушения. Если очаг землетрясения образуется на большой глубине, то на земной поверхности возникает меньше колебаний.
Как и другие планеты Солнечной системы, Земля тоже является космическим телом. В её глубинах идут процессы дифференциации материи, переплавки внутреннего вещества.
Рисунок 1. Почему происходят землетрясения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Холодный материал тонет в недрах планеты, а теплый поднимается вверх, что приводит к напряжению в земной коре. Внутреннее напряжение Земли оказывает воздействие на накопление напряжений в литосфере и на поверхности. Разрядка их происходит в виде трещин и подвижек, образующих сейсмические волны.
Более современное предположение причин землетрясений связано с плавлением и дифференциацией материи на глубине – результатом являются горизонтальные движения в верхних частях коры и на поверхности планеты.
В области этих зон происходит 90% землетрясений.
Механизм накопления напряжений, происходящих из-за внутренней дифференциации вещества похож на приготовление каши – внутреннее вещество нагревается, и на поверхность всплывают пузыри, вызывающие горизонтальные смещения. Примерно также и Земля начинает «бурлить» – горячее вещество снизу начинает всплывать, а холодное сверху тонет вблизи поверхности, таким образом, возникают напряжения с последующими разрывами.
Внутреннее вещество с накопленным напряжением концентрируется в какой-нибудь структуре, например, в трещине или разломе земной коры. Постепенно трещина накапливает напряжение и по ней проходит мгновенная подвижка. Края трещины смещаются, что вызывает колебания в виде сейсмических волн. В разрушенной зоне начинается процесс стабилизации, а всё, что было разрушено, приспосабливается к новым условиям напряжений. Опять возникают повторные толчки – афтершоки. Прежде чем зона успокоится, афтершоки могут длиться месяцы и годы, постепенно ослабевая. Процесс ослабления их по времени не равномерен. Некоторые из них могут приближаться по силе к основному землетрясению.
Перед началом землетрясения иногда могут быть слабые толчки – форшоки.
Проявления землетрясений
Сила любого землетрясения измеряется амплитудой, а магнитуда показывает, на какую величину отклонилась стрелка сейсмографа на расстоянии 100 км от эпицентра землетрясения.
По Рихтеру магнитуда – это характеристика энергии землетрясения, выделяемая в очаге.
Всё, что происходит на поверхности или в районе землетрясения оценивается в баллах.
Очаг находится в толще земной коры, где возникает подземный удар, являющийся причиной землетрясения. Он порождает сейсмические волны и сотрясения. Землетрясение само по себе – это дыхание планеты и происходят они на протяжении всей истории развития Земли.
Для самой природы землетрясения не представляют большой опасности, а вот человеку они наносят значительный ущерб:
- разрушают здания и сооружения,
- приводят к человеческим жертвам.
Ученые рассматривают вопрос возможности предотвращения землетрясений. Одним из вариантов является закачка воды через скважину в разлом, который надо определить в зоне землетрясения. Вода выступит в роли смазки, и подвижка будет ослаблена.
Другое предложение предполагает искусственный взрыв в районе очага землетрясения. Взрыв нужен для того, чтобы реализация очага произошла на более ранней стадии созревания и толчок будет не таким сильным.
Сложность заключается в том, что очаг зреющего землетрясения определить практически невозможно и ученые могут только предполагать место его расположения.
Создание искусственных взрывов затратное мероприятие и требует большого финансирования, поэтому оно не будет иметь перспективу.
Перспективным направлением в борьбе с землетрясениями и их последствиями является продолжение исследований по оценке сейсмической опасности, долгосрочному и среднесрочному прогнозированию, а краткосрочный прогноз – это прогноз для будущего.
