Вулканическая деятельность считается весьма опасной. Связано это с тем, что многие действующие вулканы входят в сложные горные цепи, расположенные в районах с повышенной сейсмической активностью. Сам по себе вулканизм – это внешняя эффузивная форма магматизма, т.е. движение магмы из нижних слоев земной коры на ее поверхность.
Магма представляет собой жидкий раскаленный состав, который образуется на глубине от 50-ти до 350-ти километров. Появление трещин на поверхности земной коры уменьшает давление внутри Земного шара. Это приводит к тому, что магма затекает в упомянутые выше трещины и по ним пытается попасть наружу. В процессе ее перемещения происходит выделение газов. Они поступают в атмосферу, поэтому почва контактирует не с чистой магмой, а с раскаленной лавой. Как правило, она поступает на землю через жерла вулканов.
На территории нашей планеты насчитывается огромное количество вулканов. Их подавляющая часть расположена рядом с Тихоокеанским вулканическим кольцом.
Существует классификация вулканов. В зависимости от уровня своей активности они бывают:
1. Действующими;
2. Спящими;
3. Дремлющими;
4. Потухшими.
Самыми опасными считаются действующие вулканы, т.е. это те из них, извержения которых происходили в недавнем времени. Наименьшим уровнем опасности обладают потухшие вулканы. Вероятность их извержения крайне низка. Что касается продолжительности вулканической активности, то она может быть равна как нескольким месяцам, так и нескольким тысячам или даже миллионам лет.
В зависимости от формы вулканы бывают:
1. Щитовидными;
2. Шлаковыми;
3. Купольными;
4. Сложными;
5. Стратовулканами.
То, каким будет извержение, зависит от химического состава лавы и ее вязкости. По типу извержения существует разделение вулканов на:
1. Гавайские (эффузивные);
2. Купольные (экструзивные);
3. Стромболианские (смешанные);
4. Вулканские (эксплозивные).
Те участки суши, которые когда-либо испытывали на себе воздействие раскаленной лавы, подвержены многим поствулканическим процессам: гейзерам, фумаролам, термам.
В настоящее время человечество еще не нашло способ, благодаря которому можно было бы свести уровень потенциальной опасности, исходящей от вулканов, к минимуму. Несмотря на это, извержения последних порой позволяют людям получить ощутимую выгоду. К примеру, японцы и исландцы используют тепловую вулканическую энергию в области медицины. В частности, речь идет о целебных подземных водах, купание в которых укрепляет здоровье. Также высокий уровень вулканической активности зачастую приводит к образованию драгоценных камней. Вдобавок к этому современные ученые установили, что перед извержением вулкана, в том регионе, где он находится, идут дожди или выпадают другие осадки. Таким образом, искусственно возобновив работу потухшего вулкана, потенциально можно увлажнить климат в указанной области.
Землетрясения и механизм их образования
Землетрясения таят в себе огромную опасность. Они приводят к человеческим жертвам и наносят существенный ущерб природе. Подземные толчки оказывают сильнейшее воздействие на земную кору. Из-за этого каждый год случается порядка 100 тысяч землетрясений.
Статистические данные говорят о том, что сейсмические толчки происходят с периодичностью 1 раз в 5 минут. Они в большинстве своем слабы, поэтому люди не замечают их, чего не скажешь о сейсмографах. Кроме того, было установлено, что каждый год происходит около десятка землетрясений, сильнейшие из которых приравниваются к катастрофам.
Официальные цифры свидетельствуют о том, что ежегодно землетрясения уносят жизни примерно 10-ти тысяч человек. Порой случаются настоящие трагедии. Допустим, жертвами землетрясения, произошедшего в 1923 году на территории Японии, стали 140 тысяч человек, а в Китае от этого же бедствия в 1976 году погибло около 700 тысяч человек.
Что касается природы землетрясений, то ученые убеждены, что она объясняется теорией упругой отдачи. Это значит, что сильные подземные толчки появляются в результате высвобождения большого количества энергии, что приводит к деформации внутри Земного шара. Поверхность планеты изнутри подвергается воздействию высокого давления. С течением времени уровень напряжения возрастает, что приводит к появлению разломов.
Еще задолго до землетрясения в нижних слоях земной коры происходят тектонические движения. С течением времени их скорость увеличивается, о чем свидетельствует рост сейсмической активности. Максимальный скоростной показатель достигается по причине оперативной «разрядки» запасов «упругой» энергии. Он сохраняется на протяжении 10-15 секунд, но иногда это время может быть равно минуте.
По мере нарастания землетрясения разрушаются породы, находящиеся достаточно глубоко. По этой причине их прочность заметно снижается, развивается дислокация. На том участке, который будет самым слабым, произойдет разлом.
Силы, приводящие к разрыву земной коры, базируются на двух моделях. В основе первой из них лежат силы в очаге действий. Их мощность нарастает по мере приближения к линии разрыва. Вторая модель основана на том, что в зоне очага активными остаются 2 пары силы, которые перпендикулярны друг другу.
Таким образом, землетрясение представляет собой сотрясение поверхности планеты, произошедшее вследствие воздействия сильнейших сейсмических колебаний, которые появляются при нарушении целостности определенного участка земной коры и выделении так называемой «упругой» энергии. Все землетрясения разделены на естественные, т.е. имеющие природное происхождение, и искусственные, т.е. возникающие по вине человека.
Вулканические землетрясения
Различные по мощности землетрясения происходят в вулканических областях. Это объясняется тем, что выделяющиеся из магмы газы и лава пытаются прорваться наружу. Они служат причиной возникновения толчков, что приводит к вулканическому тремеру, т.е. серии слабых землетрясений или вулканическому дрожанию.
Тремер указывает на то, что в скором времени вулкан начнет извергаться. Вулканическое дрожание способно растянуться на длительное время. В ходе его течения внутри земной коры происходят взрывы. Они разрушают горные породы, что приводит к появлению сейсмических и акустических волн.
Локальные землетрясения случаются даже под теми вулканами, которые давно потухли, но могут стать действующими. В описываемой ситуации подземные толчки обладают спокойным характером. По мере их усиления вулкан способен «проснуться». Таким образом, благодаря сейсмической активности можно спрогнозировать предстоящее извержение того или иного потухшего вулкана.
Японские и американские ученые разработали эффективный способ, при помощи которого не составляет труда спрогнозировать будущее землетрясение. Он основан на регистрации подземных толчков и изучении данных, полученных благодаря спутникам, поэтому позволяет постоянно следить за активностью лавы внутри жерла вулкана.
Вулканические области располагаются там же, где и зоны возникновения тектонических землетрясений. В связи с этим определить тип данных явлений невозможно.
Любое вулканическое землетрясение обладает двумя признаками, а именно:
- Его очаг располагается рядом с вулканом;
- Магнитуда остается небольшой.
В 1883 году на индонезийской территории одновременно произошло извержение вулкана Кракатау и сильное землетрясение. Большая часть вулкана была взорвана, а мощные подземные толчки привели к серьезным разрушениям сразу на нескольких крупных островах. Тогда погибли все жители острова Борнео, а волна цунами нанесла существенный ущерб островам Зондского пролива.
Примеров вулканических землетрясений предостаточно. К примеру, вследствие извержения вулкана Ипомео произошло разрушение итальянского городка Казамичола. Также землетрясения регулярно происходят на территории России. В частности, на Камчатке активными остаются такие вулканы как Шивелуч, Ключевая Сопка и др.
Вулканические землетрясения имеют определенное сходство с тектоническими. Они отличаются друг от друга только по масштабам и дальности распространения. Последняя у описываемого вида землетрясений остается небольшой.
Вулканические землетрясения зачастую происходят на территории Европы. К примеру, самым большим вулканом, сохраняющим активность, является Этна, что на Сицилии. Он извергался более 2-х сотен раз, и постоянно перед извержением лавы наблюдались слабые подземные толчки.
За сейсмической активностью в вулканических областях ведется постоянное наблюдение. Изучение микроземлетрясений позволяет определить направление движения магмы и узнать ее приблизительный химической состав.
Рост активности вулканов присущ не только мощным землетрясениям, но и другим процессам. К примеру, перед извержением Везувия земная кора испытывала на себе сильные подземные толчки.
За последние несколько дней по всей планете произошла серия мощных землетрясений. Только в апреле произошло 16 крупных землетрясений магнитудой 6 и выше ; 9 из них произошли за последние 7 дней. Два крупнейших землетрясения из этой беспрецедентной серии случились на прошлых выходных: мощнейшее землетрясение в Эквадоре магнитудой 7,8, унёсшее жизни по меньшей мере 77 человек, и землетрясение магнитудой 7,0 в Кумамото на японском острове Кюсю, где за 3 дня произошло в целом 388 толчков , в результате которых погиб как минимум 41 человек, 2000 получили ранения . За последние две недели на небольшом южно-тихоокеанском острове Вануату произошло 6 крупных землетрясений . Всего 5 дней назад мощное землетрясение магнитудой 6,9 произошло в Мьянме , жертвами которого стали два человека. После такой серии землетрясений, произошедших всего за последние несколько дней и унёсших жизни как минимум 120 человек, не только учёные, но и непрофессионалы становятся всё более озабоченными о том, что нас ждёт дальше.
25 апреля исполнится ровно год со дня смертельного землетрясения магнитудой 7,8 в Непале, число жертв которого превысило 9000 человек . 2016 год, не успев начаться, уже превзошёл прошлый год по количеству мощных землетрясений: 7 землетрясений магнитудой 7 и выше , а также 40 землетрясений магнитудой 6+. Эпицентры более половины крупных землетрясений, произошедших за последние 30 дней, находились относительно неглубоко (на глубине до 20 км от земной поверхности). К тому же почти все из 20 крупнейших землетрясений (магнитудой 6 и выше) за последние 30 дней произошли вдоль Тихоокеанского огненного кольца у берегов Южной Америки, Аляски и Азии, которая пострадала от них больше всего. Всё это указывает на катастрофические процессы, происходящие в земных недрах и земной коре, которые, возможно, являются следствием некоторых разрушительных процессов в нашей Солнечной системе, вызывающих многочисленные разломы тихоокеанских тектонических плит, находящихся под огромным давлением (об этом далее в статье).
В 1973 году в США было зафиксировано всего 24 землетрясения магнитудой более 3,0. В период между 2009 и 2015 годами их число возросло до 318. Только на центральной территории США в течение первых 3-х месяцев текущего года число землетрясений магнитудой 3+ подскочило до 226. Учёные Геологической службы США (ГСС) полагают, что этот недавний скачкообразной рост относительно слабых землетрясений может быть связан с человеческой деятельностью. Как полагает ГСС, сброс сточных вод с нефтяных и газовых скважин является основной причиной этого роста - даже в большей степени, чем использование технологии гидравлического разрыва. Из-за существенного роста сейсмической активности, вызванной использованием разрушающих окружающую среду технологий энергетической промышленности, ГСС теперь публикует две различные карты: на одной из них изображены землетрясения, вызванные антропогенными факторами, а на другой - землетрясения природного происхождения. Влияние антропогенных землетрясений на магнитуду, частоту и эпицентр землетрясений природного характера в США считается минимальным, так как они происходят в основном в центральной части США (прежде всего в штате Оклахома), в то время как зона природных землетрясений пролегает по большому счёту вдоль разлома Сан-Андреас в Калифорнии.
Связаны ли эти недавние землетрясения между собой? Возможно, что да :
Ученые пришли к выводу, что когда мощное землетрясение 2004 года произошло на Суматре, то изменилась частота и интенсивность подземных толчков вдоль всего разлома Сан-Андреас. Нечто похожее произошло и сейчас.
Энергия, выброшенная землетрясением в Японии, распространилась на Эквадор в район уже предрасположенный к мощному землетрясению, дав толчок к его началу. Уже установлено, что спусковым крючком к Японскому катаклизму стал выброс энергии из разлома Футагава, но причины и следствия взаимосвязи между этими двумя толчками в разных странах еще предстоит изучить.
Не следует также забывать, что как Япония и Эквадор, так и остров Вануату, на котором недавно произошла серия мощных землетрясений, также расположен в Тихоокеанском огненном кольце.
Уже сейчас учёные обеспокоены тем, что серия мощных землетрясений может вызвать цепную реакцию вулканической активности, как например, недавнее пробуждение вулкана Аса в Японии , произошедшее сразу после первых двух землетрясений. Уже сейчас по всей планете активно извергаются 38 вулканов .
1. Незначительное снижение скорости вращения Земли оказывает механическое давление на её кору (сжатие в экваториальных широтах и расширение в полярных). Это давление деформирует кору. Такая деформация уже более выражена и способна приводить к разрывам в слабых местах коры, так называемых линиях разломов (границах между литосферными плитами), где обычно происходит сейсмическая и вулканическая активность.
Тихоокеанское Огненное Кольцо
2. Мантия обладает более высокой плотностью чем кора, и, следовательно, у мантии выше момент вращения, который не даёт ей замедляться так же быстро, как это делает кора. Различие между скоростью вращения коры и мантии называется проскальзыванием коры. Текучесть мантии приводит к проскальзыванию из-за разности моментов вращения коры, верхней мантии и ядра. Разность скоростей может вызывать трение между корой и мантией. Это трение может локально деформировать кору, что вызывает землетрясения и извержения вулканов.
[Изменение] скорости вращения Земли приведет к изменениям в потоке магмы, который будет подстраиваться под новый экватор или измененную скорость вращения. Однако такие изменения не могут быть одинаковыми на всей планете из-за фактора «торможения» глубоко в недрах самой магмы, хотя в целом они, безусловно, вызовут неимоверные нагрузки на всю литосферу.
3. Ослабление электрического поля между поверхностью и ядром уменьшает взаимные связи между литосферными плитами. В результате плиты могут свободно перемещаться относительно друг друга. Как раз это относительное движение (схождение, расхождение или проскальзывание) и является основной причиной землетрясений и вулканических извержений.
4. Последний фактор, влияющий на землетрясения и извержения вулканов - это электромагнетизм:
Некоторые учёные обратили внимание на корреляцию между солнечными пятнами и землетрясениями и хотят использовать данные о солнечных пятнах для прогноза землетрясений. Существует теория о том, что усиление магнитного поля может приводить к изменениям в геосфере [т.е. земной коре]. НАСА и Европейский союз наук о Земле уже подтвердили гипотезу солнечных пятен, которая говорит, что определенные изменения в среде Солнце-Земля влияют на магнитное поле Земли, которое может вызывать землетрясения в зонах сейсмической активности. Механизм такого воздействия пока непонятен.
ВУЛКАНЫ И ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
Гораздо более непосредственную, хотя и более локализованную опасность для общества представляют собой сильные землетрясения и вулканические извержения. Именно о них думает большинство людей, когда хотят представить себе геологические катастрофы. При современном знании о том, как работает Земля, не так уж сложно делать предсказания о вероятности таких событий. Можно сказать почти со стопроцентной уверенностью, что в какой‑то момент в течение последующих нескольких сотен лет крупное и очень разрушительное землетрясение поразит Сан‑Франциско или Токио или же взорвется гора Святой Елены. Но пока что невозможно предсказать заранее, когда конкретно произойдет подобное событие или, что еще более важно, насколько крупным оно будет. И все же наблюдается определенный прогресс в отношении краткосрочных прогнозов. В большинстве случаев такие прогнозы требуют тщательного слежения, с использованием как приборов, так и простых наблюдений, в регионах, о которых уже известно, что это области высокой степени риска. В нескольких случаях, когда опасность казалась непосредственно угрожающей, проводились массовые эвакуации. Вероятно, наиболее известным примером может послужить эвакуация населения с вулканического острова Гуаделупе в Карибском море в 1975 году, когда зловещие предвестники показали, что извержение неминуемо в любой момент. Однако извержение не произошло. Три месяца спустя жители вернулись в свои дома, никакой катастрофы не было, и разгорелись горячие дебаты о необходимости проведенной эвакуации и, конечно, о точности предсказания. Но природа капризна, и еще не скоро мы разберемся в том, какие виды признаков действительно предвещают извержение или землетрясение. А пока что вполне возможно, что будут еще и другие ложные прогнозы, но в конечном итоге лучше, вероятно, следовать им, чем игнорировать. Иногда природа мстит за неверие в предсказание, как случилось вскоре после событий в Гуаделупе, когда геологи в Колумбии предупредили, что даже незначительное извержение вулкана Невадо дель Руис может расплавить снег и лед на его вершине, вызвав мощные потоки вулканического пепла и грязи, которые могут угрожать городку Амеро, расположенному у основания вулкана. В этом случае жители проигнорировали это предупреждение и предсказанные потоки грязи обрушились на город, только через несколько месяцев, уничтожив 25 000 человек.
Как должно быть ясно из обзора тектоники плит в главе 5, наиболее высока вероятность возникновения как вулканических извержений, так и землетрясений вдоль границ между плитами. Наиболее опасны места, где плиты, сталкиваясь друг с другом, образуют зоны субдукции.
Даже беглый взгляд на рис. 5.2 покажет, что многие из таких областей плотно заселены: это большая часть западного берега Северной, Центральной и Южной Америки, Япония, Индонезия и те части Средиземноморья, которые лежат вблизи зон субдукции. Все эти районы испытали не раз и землетрясения, и извержения вулканов на протяжении писанной истории и снова испытают их в будущем. И все же в большинстве этих регионов катастрофы происходят через довольно большие промежутки времени, часто между ними успевает смениться одно или несколько поколений людей и поэтому они не очень запечатлеваются в общем сознании.
Даже в тех случаях, когда сравнительно близкая во времени геологическая опасность совершенно очевидна, общественная реакция часто бывает в лучшем случае приглушенной. Сан‑Франциско, один из самых прекрасных, но также и один из смертельно опасных городов в Соединенных Штатах (с точки зрения опасности землетрясений), все еще продолжает быть одним из самых желанных для проживания мест в стране и имеет соответственно самые непомерные цены на недвижимость. Хотя сам город не лежит в зоне субдукции, разлом Сан‑Андрэас проходит прямо над нею, а несколько других больших сбросов находятся в этом же районе. Злосчастная катастрофа 1906 года (вызванная смещением вдоль самого разлома Сан‑Андрэас) и последующие пожары, которые совместно разрушили большую часть деловых кварталов города, все еще часто вспоминаются в печати, но большинство жителей города старается не думать о выводах и предпочитает наслаждаться красотой города и идти на риск, веря, что следующий толчок не случится в ближайшем будущем. Подгоняемый движением и напором плит, он все же неизбежно произойдет, и хотя современные правила строительства обеспечивают меньший ущерб, они не гарантируют безопасности. Землетрясение 1989 года было гораздо меньшим по масштабу, чем землетрясение 1906 года, и произошло почти в 100 километрах к югу от города, вблизи города Санта‑Крус в Калифорнии; оно повредило дома и мосты в Сан‑Франциско и его окрестностях и унесло жизни 65 человек. Многие другие крупные города мира живут в постоянной опасности от проявлений геологических процессов. Их расположение обусловливает практически полную уверенность в возможности катастрофы в предстоящие несколько десятков или несколько сотен лет.
К счастью, разрушения, вызываемые землетрясениями, очень локализованы. И все же, когда они происходят в море, они возбуждают огромные цунами, которые могут перемещаться через целые океанские бассейны и причинять огромный ущерб в очень отдаленных частях земного шара. Хотя эти гигантские волны перемещаются очень быстро, обычно жителей предупреждают о них достаточно заблаговременно, чтобы они могли подготовиться, успеть выехать из низменного района. Очень мощные вулканические извержения также могут проявляться далеко за пределами непосредственно прилегающей к ним местности. В главе 12 уже отмечалось, что извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году вызвало глобальное понижение средней температуры в течение нескольких лет вследствие выброса в атмосферу вулканических аэрозолей, главным образом сернистого газа. Сразу же после первоначальных извержений в атмосфере оказалось так много вулканической пыли, что самолеты коммерческих авиалиний, чьи маршруты пролегали через Тихий океан, вынуждены были, по сообщениям печати, заменять ветровые стекла каждые несколько дней из‑за щербин. Та же пыль была причиной великолепных закатов во всем мире, наблюдавшихся более года.
Многие из извержений прошлого оставили после себя легко прослеживаемые в геологическом разрезе слои пепла, имеющие часто мощность в несколько сантиметров и площадь распространения в десятки тысяч квадратных километров. Самое крупное за последние две сотни лет извержение произошло в 1815 году на острове Сумбава в Индонезии, когда крупный вулкан горы Тамбора яростно взорвался. Согласно записям европейских чиновников, живших в этом регионе в то время, взрывы, сопровождавшие извержение, были слышны за 1500 километров. На острове Ява, в сотнях километров к западу от острова Тамбора, день превратился в ночь из‑за вулканического пепла, рассеянного в воздухе. Вулканическая пыль, выброшенная в атмосферу, была почти несомненно причиной необычно холодной погоды на всем земном шаре, которая последовала за этим извержением. В своей очаровательной книжице на тему связи между климатом и вулканами Генри и Элизабет Стоммел тщательно описали холодное, ветреное (даже снежное) лето 1816 года в Новой Англии, Европе и других местах, которое последовало за извержением вулкана Тамбора. В своем исследовании они часто сталкивались с ходячим выражением того времени: «тысяча восемьсот и замерз до смерти».
Имеется достаточно данных, относящихся к недавним, тщательно задокументированным землетрясениям, как, например, в Минатубо, чтобы было ясно, что огромное количество пепла и сернистого газа, которое было выброшено вулканом Тамбора, должно было значительно повлиять на количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли, чтобы вызвать существенное похолодание. И действительно, некоторые исследователи отметили, что самые грандиозные вулканические события прошлого, запечатленные в геологической летописи, из которых некоторые во много раз превышали по своей мощности извержение вулкана Тамбора, вполне были способны вызвать «вулканическую зиму», длившуюся, возможно, несколько лет подряд. В сущности, нет сомнений в том, что за такими событиями следовало глобальное похолодание, если оно происходило в такой момент, когда и другие условия благоприятствовали оледенению, давая тот толчок, который был нужен для того, чтобы ввергнуть Землю в ледниковый период.
Очевидно, что геология не уважает межгосударственные границы. Наоборот, ее щедрые подарки в форме минеральных и энергетических ресурсов, добываемых из недр Земли, так же как и ее угрозы, представляют собой современные проявления геологических процессов, идущих уже миллионы, если не миллиарды лет. Эти процессы могут коренным образом изменить лицо Земли и даже повлиять на ход дальнейшей эволюции жизни и общества. Обо всех этих вещах мы знаем на основании изучения геологической летописи – данных, сохранившихся в горных породах. По мере того как эта летопись раскрывается перед нами во всех подробностях, становится возможным предвидеть, что лежит впереди, понять, как действия самого недавнего агента геологических изменений, человека, могут с высокой вероятностью нарушить ныне протекающие природные геологические циклы. И все это позволит нам понять происхождение ландшафтов, отражающих в себе всю геологическую историю и окружающих нас каждый день нашей жизни.
Эта цифра невероятно мала. В настоящее время одних родов грызунов насчитывается больше ста. Очевидно, автор, не являясь специалистом в систематике, спутал термин «род» (genus) и «семейство» (family). – Прим. переводчика.
Типичная ошибка переводчиков – город Туссон (OCR )
Землетрясения. Вулканы
Землетрясения и разломы
Сила землетрясения
Типы сейсмических волн
Вулканические продукты
Магма внутри Земли
Лава на границах плит
Вулканическая активность
Вулканический конус
Землетрясение - это колебание или сотрясение земли. Что вызывает землетрясение? Землетрясения могут вызывать мощные взрывы, движение магмы внутри вулкана. Однако большинство землетрясений происходит в результате движения горных пород в зоне разлома
Землетрясения и разломы
Представьте, что произойдет, если Вы сгибаете пластмассовую линейку. Если Вы будете сгибать ее сильно, то линейка треснет. После этого обе половинки вновь выпрямятся. Горные породы в земной коре тоже изгибаются под действием давлений, разламываются и вновь выпрямляются. Разлом - это разрыв в породах, вдоль которого произошло перемещение горных пород.
Когда происходит разрыв, энергия выделяется в виде сейсмических волн. Эта энергия заставляет землю трястись; мы чувствуем землетрясение.
С установкой высоко чувствительных сейсмографов во многих точках мира сейчас относительно легко регистрировать сейсмические возмущения, даже если они не ощущаются человеком. После того как сейсмические волны были обнаружены и зарегистрированы различными сейсмологическими станциями, можно определить, где они возникли. Есть несколько организаций, которые занимаются вопросами определения параметров землетрясений и сейсмической активности во всем мире. На основании этой информации можно определить сейсмические характеристики зон с высокой и низкой сейсмической активностью.
На приведенной здесь схеме показано распределение сейсмических толчков в глобальном масштабе.
Глобальное распределение землетрясений
На основании этой схемы можно сделать заключение, что землетрясения распространены по земной поверхности весьма неравномерно. Выделяются четкие границы сейсмических зон. В середине океанов сейсмические события концентрируются вдоль очень узких полосок, которые совпадают с местоположением срединно-океанических хребтов. В стороне от этих зон большая часть дна мирового океана асейсмична.
Наиболее важные из срединно-океанических хребтов следующие: Срединно-Атлантический хребет, Центрально-Индийский хребет, который раздваивается на юге и Восточно-Тихоокеанское поднятие. Восточно-Тихоокеанское поднятие начинается в Калифорнийском заливе и разделяется на две части у острова Пасхи (Чили); одна часть идет на юго-запад, а одна к полуострову Тайтао и континентальной части Чили. Как правило, сейсмическая активность в этих зонах слабая.
Аналогичным образом сконцентрирована сейсмическая активность в структурах, называемых островными дугами. Наиболее значительные островные дуги расположены цепочками по периферии Тихого океана. Основные островные дуги: острова Алеутской дуги, полуостров Камчатка, Курильские острова, Япония, Марианские острова. Соломоновы острова, острова Новые Гебриды, острова Фиджи, острова Филиппины - Зондские-Адаманские. В Атлантическом океане мы видим Малые Антильские острова и Южные Сандвичевы острова. Аналогичные сейсмические цепочки обнаруживаются вдоль побережья Центральной и Южной Америки. Самые глубокофокусные и сильные по магнитуде землетрясения регистрируются в этих зонах. Более широкий сейсмический пояс вдоль южной части Европы, Гималаев и Юго-Восточной Азии представляет собой более сложную зону, в которой землетрясения происходят не так часто.
Зоны малой сейсмичности (даже нулевой сейсмичности) представлены материковыми щитами, такими как Канадский шит в восточной части Северной Америки, Бразильский щит в Южной Америке, а также восточной частью Австралии, Центральной Европой, Южной Африкой и океаническим ложе вдали от срединно-океанических хребтов.
Точка внутри Земли, где происходит разрыв или относительное перемещение пород, называется очагом (или гипоцентром) землетрясения. Очаги большинства землетрясений располагаются в толще Земли, где происходит трение плит друг о друга; место на земной поверхности непосредственно над гипоцентром называется эпицентром землетрясения. Если очаг находится на поверхности Земли, то гипоцентр и эпицентр совпадают.
Разрез вдоль Южной Америки
Если очаг расположен на глубине от 0 до 60 километров, землетрясение считается неглубоким. Если очаг расположен на глубине от 60 до 300 километров, землетрясение имеет среднюю глубину очага. Если очаг на глубине от 300 до 700 километров, то это глубокофокусное землетрясение.
Сила землетрясения
Для измерения силы землетрясения используются две шкалы: одна для измерения интенсивности и другая для измерения магнитуды.
Интенсивность землетрясения - это степень сотрясения грунта на поверхности Земли, ощущаемого в различных точках зоны воздействия землетрясения. Величина интенсивности определяется на основании оценки фактических разрушений, воздействия на предметы, здания и почву, последствий для людей. Значение интенсивности определяется в соответствии с разработанной шкалой интенсивности, которая может быть различной в разных странах. Интенсивность часто связывают с величиной скорости колебания грунта при прохождении сейсмической волны.
В большинстве стран Америки используется Модифицированная шкала интенсивности землетрясений Меркалли, которая имеет 12 уровней интенсивности (баллов). На нижеследующих рисунках показаны различные степени интенсивности (баллы).
Магнитуда землетрясения - это величина, пропорциональная энергии, выделяемой в очаге землетрясения. Она определяется с помощью прибора, называемого сейсмографом. Показания прибора (амплитуда и период сейсмических волн) указывают на количество энергии упругой деформации, выделяемой в процессе землетрясения. Чем больше амплитуда волны, тем сильнее землетрясение. Шкала магнитуд была разработана американским сейсмологом Чарльзом Рихтером в 1935 году. В ней используются арабские цифры. Шкала Рихтера логарифмическая и открытая, т.е. нет ни верхнего, ни нижнего пределов для магнитуд Рихтера. Каждое увеличение магнитуды на одно целое число соответствует 30-кратному увеличению количества выделяемой энергии.
Сейсмические волны и их измерение
Скольжению пород вдоль разлома вначале препятствует трение. Вследствие этого, энергия, вызывающая движение, накапливается в форме упругих напряжений пород. Когда напряжение достигает критической точки, превышающей силу трения, происходит резкий разрыв пород с их взаимным смещением; накопленная энергия, освобождаясь, вызывает волновые колебания поверхности земли - землетрясения. Землетрясения могут возникать также при смятии пород в складки, когда величина упругого напряжения превосходит предел прочности пород, и они раскалываются, образуя разлом.
Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород называется фокусом , очагом или гипоцентром , а точка на земной поверхности над очагом - эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.
Скорости сейсмических волн могут достигать 8 км/с.
Типы сейсмических волн
Сейсмические волны делятся на волны сжатия и волны сдвига .
Волны сжатия, или продольные сейсмические волны, вызывают колебания частиц пород, сквозь которые они проходят, вдоль направления распространения волны, обуславливая чередование участков сжатия и разрежения в породах. Скорость распространения волн сжатия в 1,7 раза больше скорости волн сдвига, поэтому их первыми регистрируют сейсмические станции. Волны сжатия также называют первичными (P-волны). Скорость P-волны равна скорости звука в соответствующей горной породе. При частотах P-волн, больших 15 Гц, эти волны могут быть восприняты на слух как подземный гул и грохот.
Волны сдвига, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Волны сдвига также называют вторичными (S-волны).
Существует ещё третий тип упругих волн - длинные или поверхностные волны (L-волны). Именно они вызывают самые сильные разрушения.
Измерение силы и воздействий землетрясений
Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд и шкала интенсивности.
Шкала магнитуд
Шкала магнитуд различает землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной энергетической характеристикой землетрясения. Существует несколько магнитуд и соответственно магнитудных шкал: локальная магнитуда (ML); магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms); магнитуда, определяемая по объемным волнам (mb); моментная магнитуда (Mw).
Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений является локальная шкала магнитуд Рихтера. По этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождённой сейсмической энергии. Землетрясение с магнитудой 2 едва ощутимо, тогда как магнитуда 7 отвечает нижней границе разрушительных землетрясений, охватывающих большие территории. Интенсивность землетрясений (не может быть оценена магнитудой) оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах.
Шкалы интенсивности
Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясений на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения. В мире используется несколько шкал интенсивности: в США - Модифицированная шкала Меркалли (MM), в Европе - Европейская макросейсмическая шкала (EMS), в Японии - шкала Шиндо (Shindo).
Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)
12-бальная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и СССР. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS). MSK-64 лежит в основе СНиП II-7-81 "Строительство в сейсмических районах" и продолжает использоваться в России и странах СНГ. В Казахстане в настоящее время используется СНиП РК 2.03-30-2006 "Строительство в сейсмических районах".
| Балл | Сила землетрясения | Краткая характеристика |
| 1 | Не ощущается. | Отмечается только сейсмическими приборами. |
| 2 | Очень слабые толчки | Отмечается сейсмическими приборами. Ощущается только отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя в верхних этажах зданий, и очень чуткими домашними животными. |
| 3 | Слабое | Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика. |
| 4 | Умеренное | Распознаётся по лёгкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных стёкол, скрипу дверей и стен. Внутри здания сотрясение ощущает большинство людей. |
| 5 | Довольно сильное | Под открытым небом ощущается многими, внутри домов - всеми. Общее сотрясение здания, колебание мебели. Маятники часов останавливаются. Трещины в оконных стёклах и штукатурке. Пробуждение спящих. Ощущается людьми и вне зданий, качаются тонкие ветки деревьев. Хлопают двери. |
| 6 | Сильное | Ощущается всеми. Многие в испуге выбегают на улицу. Картины падают со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются. |
| 7 | Очень сильное | Повреждения (трещины) в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные и плетневые постройки остаются невредимыми. |
| 8 | Разрушительное | Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повреждаются. |
| 9 | Опустошительное | Сильное повреждение и разрушение каменных домов. Старые деревянные дома кривятся. |
| 10 | Уничтожающее | Трещины в почве иногда до метра шириной. Оползни и обвалы со склонов. Разрушение каменных построек. Искривление железнодорожных рельсов. |
| 11 | Катастрофа | Широкие трещины в поверхностных слоях земли. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома почти полностью разрушаются. Сильное искривление и выпучивание железнодорожных рельсов. |
| 12 | Сильная катастрофа | Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озёрах, отклонение течения рек. Ни одно сооружение не выдерживает. |
Вулканы - геологические образования на поверхности земной коры или коры другой планеты, где магма выходит на поверхность, образуя лаву, вулканические газы, камни (вулканические бомбы) и пирокластические потоки.
Слово "Вулкан" происходит от имени древнеримского бога огня Вулкана.
Наука изучающая вулканы - вулканология, геоморфология.
Вулканы классифицируются по форме (щитовидные, стратовулканы, шлаковые конусы, купольные), активности (действующие, спящие, потухшие), местонахождению (наземные, подводные, подледниковые) и др
Вулканические продукты
МАГМА И ЛАВА.
Как и в случае землетрясения, извержение вулкана означает, что какие-то события происходят в недрах Земли. Изучите следующие вопросы, пока Вы читаете этот раздел:
Что образуется, когда магма оказывается в ловушке под землей?
В каком месте лава выходит на поверхность земли?
Каковы последствия внедрения лавы на границах плит?
Как можно классифицировать вулканы по их активности?
Как отличаются формы вулканических конусов?
Магма внутри Земли
Породы, которые образуются в результате охлаждения и застывания магмы под землей, называются интрузивными породами. Вы не можете увидеть интрузивную породу, за исключением тех случаев, когда в результате каких-либо геологических процессов скрытая интрузивная порода окажется на поверхности. Например, вода может смыть верхнюю породу и открыть нижележащую. На схеме ниже показаны сразу пять интрузивных структур, поэтому Вы можете увидеть формы и относительные размеры каждой.
Батолит, показанный на схеме, такой большой, что часто неизвестно, где находится его основание.
Распределение интрузивных и эффузивных пород
Фактически ядром многих горных образований являются батолиты. Шток аналогичен батолиту, но значительно меньше по размеру. Когда магма пробивает себе путь между горными породами, она образует пластовые структуры (силл). Лакколит в форме гриба образуется тогда, когда магма давит на вышележащие пласты породы. Когда магма прорывается сквозь существующие пласты под углом, образуются дайки.
Лава на поверхности Земли
Когда магма извергается на поверхность земли, она называется лавой. Лава достигает поверхности через жерла вулканов или через щели в земле. Эти щели называются трещинами. Эффузивные породы - это затвердевшая лава на земной поверхности.
Лава из больших трещин может затопить большие площади, растекаясь иногда на много километров.
Лава на границах плит
Большинство экструзивных или эффузивных пород образуется там, где Вы их не можете увидеть, - на дне океана. Эти породы являются новой корой, рождающейся в зоне срединно-океанических хребтов. Огромные количества лавы извергаются через трещины или жерла вулканов в зоне границ раздвига. Иногда вулканы на дне океанов увеличиваются и поднимаются над поверхностью воды в виде островов.
Много вулканов возникает в зоне границ надвига. На схеме внизу показано, как одна океаническая плита уходит под другую океаническую плиту. Опускающаяся кора расплавляется в астеносфере. Образующаяся при этом магма поднимается вверх. Эта магма образует вулканы на островах, называемых островными дугами. Примерами островных дуг являются Японские и Курильские острова.
Граница надвига
Вулканы также могут образовываться на суше, где океаническая плита опускается под материковую плиту. Такой тип границы вызвал образование Каскадных гор в штатах Вашингтон и Орегон в Соединенных Штатах Америки, а также горной системы Анды в Южной Америке.
Вулканическая активность
Вулканы различаются как по внешнему виду, так и по характеру активности. Некоторые вулканы взрываются, извергая при этом пепел и камни, а также пары воды и различные газы. Этому типу извержения соответствовало извержение горы Сент-Хеленс в Соединенных Штатах Америки в 1980 году. Другие вулканы могут спокойно изливать лаву.
Почему некоторые вулканы взрываются? Представьте, что Вы взбалтываете бутылку с теплой содовой водой. Бутылка может разорваться, выделяя при этом воду и углекислый газ, который растворен в воде. Газы и водяной пар, которые находятся внутри вулкана под давлением, тоже могут взорваться. Самым сильным вулканическим взрывом, когда-либо зарегистрированным в истории человечества, явилось извержение вулкана Кракатау, вулканического острова в проливе между Явой и Суматрой. В 1883 году взрыв был такой силы, что его слышали на расстоянии 3200 километров от места взрыва. Большая часть острова исчезла с лица Земли. Вулканическая пыль окутала всю Землю и находилась в воздухе еще в течение двух лет после взрыва. Образовавшаяся гигантская морская волна унесла жизни более 36 000 человек на близлежащих островах.
Очень часто перед извержением вулканы как бы дают предупреждение. Это предупреждение может быть в виде газов и пара, выделяющихся из вулкана. Местные землетрясения могут указывать на то, что внутри вулкана поднимается магма. Земля вокруг вулкана или на самом вулкане вспучивается, и породы наклоняются под большим углом.
Если извержение вулкана происходило в недалеком прошлом, такой вулкан считается действующим или активным. Спящий вулкан - это такой, который извергался в прошлом, но уже не действует в течение многих лет. Потухший вулкан - это такой, извержение которого не предвидится. Большинство вулканов на Гавайских островах считаются потухшими.
Вулканический конус
Гора, образующаяся в процессе ряда вулканических извержений, называется вулканическим конусом. Она состоит из лавы, вулканического пепла и пород. Обычно конус имеет внутренний центральный канал и жерло. Вулканическое вещество поднимается вверх через жерло. Обычно в самом верху конуса имеется кратер, чашеподобное углубление. Форма вулкана зависит от характера извержения и типа вулканического вещества, извергающегося из конуса.
Типы вулканических куполов
Шлаковый или пепловый конус, изображенный выше, образуется, когда при извержении вылетают в основном камни и пепел, но выделяется мало лавы. В Мексике очень известен вулкан Парикутин с характерным шлаковым конусом. В 1943 году этот вулкан появился на кукурузном поле. Через 6 дней он достиг высоты 150 метров! Затем он вырос до 400 метров в высоту и потух. При извержениях невзрывного типа с легко вытекающей лавой образуются щитовые конуса, показанные на схеме вверху. Вулканические острова Гавайи с их полого падающими склонами являются типичными щитовыми вулканами. Чередующиеся извержения с выбросом пыли, пепла и камней с последующим спокойным излиянием лавы создают конусы смешанного типа, как показано выше.
Вулканические купола образуются при быстром извержении лавы, но такой вязкой, что она почти не растекается. Поэтому иногда используются термины экструзивный конус или конус набухания для такого типа вулканов. Как видно на схеме, такие вулканы имеют пологие склоны и куполообразные вершины. Мон-Пеле - это вулкан куполообразного типа на острове Мартиника в Карибском море. Сильное извержение его произошло без какого-либо предупреждения в 1902 году. Огненное облако газа и пепла скатилось вниз по склону, в результате почти все жители расположенного внизу городка были убиты. Последствия извержений могут быть очень значительными. Огромные количества вулканической пыли в воздухе являются причиной красивых восходов и заходов солнца. Если плотность достаточно высока, вулканическая пыль может изменить погоду. Увеличенная облачность по причине пыли может вызвать дожди и даже охлаждение. Плодородные почвы Гавайских островов образовались из вулканического пепла и камней. Ученые думают, что газы в воздухе и вода океанов образовались в результате извержений вулканов в прошедшие эпохи.
Опасные и безопасные области России
20% территории России относится к сейсмоактивным районам (в том числе 5% территории подвержено чрезвычайно опасным 8-10-балльным землетрясениям).
За последние четверть века в России произошло около 30 значительных, то есть силой более семи баллов по шкале Рихтера, землетрясений. В зонах возможных разрушительных землетрясений России проживает 20 миллионов человек.
От землетрясений и цунами больше всего страдают жители Дальневосточного региона России. Тихоокеанское побережье России находится в одной из самых "горячих" зон "огненного кольца". Здесь, в области перехода от Азиатского континента к Тихому океану и сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных вулканических дуг происходит более трети землетрясений России, находятся 30 действующих вулканов, в числе которых такие гиганты, как Ключевская сопка и Шивелуч. Здесь самая высокая плотность распределения действующих вулканов на Земле: на каждые 20 км побережья - один вулкан. Землетрясения здесь происходят не реже, чем в Японии или в Чили. Сейсмологи насчитывают обычно не менее 300 ощутимых землетрясений в год. На карте сейсмического районирования России районы Камчатки, Сахалина и Курильских островов относятся к так называемой восьми - и девяти - балльной зоне. Это означает, что в этих районах интенсивность сотрясений может достигать 8 и даже 9 баллов. Соответствующими могут быть и разрушения. Самое разрушительное землетрясение силой 9 баллов по шкале Рихтера произошло на острове Сахалин 27 мая 1995 года. Погибли около 3 тыс. человек, почти полностью разрушен город Нефтегорск, расположенный в 30 километрах от эпицентра землетрясения.
К сейсмически активным районам России относится также Восточная Сибирь, где в Прибайкалье, Иркутской области и Бурятской Республике выделяют 7-9-балльные зоны.
Якутия, через которую проходит граница Евро-Азиатской и Северо-Американской плит, не только считается сейсмоактивной областью, но также является рекордсменом: здесь нередко происходят землетрясения с эпицентрами севернее 70° с. ш. Как известно сейсмологам, основная часть землетрясений на Земле происходит в районе экватора и в средних широтах, а в высоких широтах такие события регистрируются крайне редко. Например, на Кольском полуострове обнаружено множество разнообразных следов землетрясений большой мощности - в основном достаточно давних. Формы обнаруженного на Кольском полуострове сейсмогенного рельефа сходны с теми, что наблюдаются в зонах землетрясений с интенсивностью 9-10 баллов.
Среди других сейсмоактивных районов России - Кавказ, отроги Карпат, побережья Черного и Каспийского морей. Для этих районов характерны землетрясения с магнитудой 4-5. Однако за исторический период здесь отмечались и катастрофические землетрясения с магнитудой более 8,0. На побережье Черного моря обнаруживались и следы цунами.
Однако землетрясения могут происходить и в тех районах, которые никак не назовешь сейсмоактивными.21 сентября 2004 года в Калининграде зафиксированы две серии подземных толчков силой 4-5 баллов. Эпицентр землетрясения находился в 40 километрах юго-восточнее Калининграда в районе российско-польской границы. По картам общего сейсмического районирования территории России, Калининградская область относится к сейсмобезопасному району. Здесь вероятность превышения интенсивности таких сотрясений составляет около 1% в течение 50 лет.
Даже у жителей Москвы, Санкт-Петербурга и других городов, расположенных на Русской платформе, есть повод волноваться. На территории Москвы и Московской области последние из таких сейсмических событий силой 3-4 балла имели место 4 марта 1977 года, в ночь с 30 на 31 августа 1986 года и 5 мая 1990 года. Наиболее сильные из известных сейсмических сотрясений в Москве, интенсивностью свыше 4 баллов, наблюдались 4 октября 1802 года и 10 ноября 1940 года. Это были "отзвуки" более крупных землетрясений в Восточных Карпатах.
