Механизм землетрясения¶

Землетрясение — это подземные толчки и колебания земной коры, возникающие в результате внезапного высвобождения энергии в литосфере и передающиеся на поверхность сейсмическими волнами. По оценкам сейсмологов, ежегодно на Земле происходит несколько сотен тысяч землетрясений, из которых около 100–150 ощущаются людьми, а 10–20 наносят значительный ущерб.

¶Геологические предпосылки

Землетрясения происходят преимущественно на границах тектонических плит, которые медленно перемещаются со скоростью от 1 до 10 см в год. Выделяют три типа границ плит:

• Дивергентные — зоны спрединга, где плиты расходятся (например, Срединно-Атлантический хребет);
• Конвергентные — зоны субдукции, где одна плита погружается под другую (Тихоокеанское огненное кольцо);
• Трансформные — зоны, где плиты скользят вдоль друг друга (разлом Сан-Андреас в Калифорнии).

Внутри плит землетрясения возникают реже, но возможны в зонах древних разломов и на территории крупных плато.

¶Очаг землетрясения

Эпицентральным очагом (гипоцентром) называют область разрыва горных пород в литосфере, где накопленная энергия высвобождается в виде сейсмических волн. Глубина очага варьируется от нескольких километров до 700 км. Землетрясения делят по глубине на:

• мелкие (0–70 км);
• промежуточные (70–300 км);
• глубокие (более 300 км).

Над очагом на поверхности располагается эпицентр — точка, где толчки ощущаются сильнее всего.

¶Теория упругого отскока

Классическое объяснение механизма землетрясения было предложено в 1910 году американским сейсмологом Гарри Филдингом Ридом на основе наблюдений за землетрясением в Сан-Франциско 1906 года. Согласно теории упругого отскока, вдоль разлома непрерывно накапливается деформация, пока напряжение не превысит прочность пород. Тогда происходит внезапный сдвиг блоков, и накопленная энергия высвобождается в виде сейсмических волн. Между землетрясениями в зоне разлома развиваются афтершоки — слабые толчки, сопровождающие перераспределение напряжений.

¶Сейсмические волны

Энергия очага распространяется в виде двух основных типов волн:

• P-волны (первичные, продольные) — перемещаются со скоростью 5–9 км/с, сжимают и растягивают породы вдоль направления распространения, первыми регистрируются сейсмографами;
• S-волны (вторичные, поперечные) — перемещаются медленнее (3–5 км/с), колеблют породы поперёк направления распространения, не проходят через жидкости.

Поверхностные волны (волны Лява и Рэлея) возникают при взаимодействии P- и S-волн с поверхностью Земли и вызывают наиболее разрушительные колебания.

¶Шкала магнитуд

Сила землетрясения оценивается по магнитуде — логарифмической шкале, предложенной в 1935 году Чарлзом Рихтером. Каждый балл соответствует увеличению амплитуды сейсмических волн примерно в 31,6 раза. Современные шкалы момент-магнитуд позволяют оценивать землетрясения любой силы.

¶Прогнозирование

Точное прогнозирование времени, места и магнитуды землетрясения на данный момент невозможно. Сейсмологи выделяют зоны повышенного риска, отслеживают афтершоковую активность и разрабатывают системы раннего оповещения, которые способны предупредить о приближении P-волн за секунды до прихода разрушительных S-волн и поверхностных колебаний.

¶Землетрясения в России

Россия расположена в нескольких сейсмоактивных зонах: Камчатка, Курильские острова, Сахалин, Алтай, Саяны, Кавказ, Крым и Прибайкалье. Крупнейшие землетрясения в истории страны — Камчатское 1952 года (магнитуда 9,0) и Степновское 2003 года (магнитуда 7,3) — привели к значительным разрушениям. Сейсмическая служба России работает в системе Единой государственной службы предупреждения о чрезвычайных ситуациях.

Источники:

• Болдырев В. А. Общая сейсмология. — М.: Изд-во МГУ.
• Рейснер Г. А. Землетрясения и методы их изучения. — Л.: Гидрометеоиздат.
• Соболев Г. А. Основы прогноза землетрясений. — М.: Наука.
• Сейсмология. Энциклопедия «Кругосвет».
• Материалы Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН.