землетрясения. Институт географии, геологии, туризма и сервиса Кафедра нефтяной геологии, гидрогеологии и геотехники реферат сейсмичность и методы её прогнозирования

• Название: Институт географии, геологии, туризма и сервиса Кафедра нефтяной геологии, гидрогеологии и геотехники реферат сейсмичность и методы её прогнозирования
• Анкор: землетрясения
• Дата: 21.12.2021
• Размер: 1.63 Mb.
• Имя файла: 1639150780261_1639150604429_Grozdev_Referat_Seysmichnost_itog.docx
• Тип: Реферат; #312446
• страница: 1 из 3

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО «КубГУ»)
Институт географии, геологии, туризма и сервиса Кафедра нефтяной геологии, гидрогеологии и геотехники

РЕФЕРАТ

СЕЙСМИЧНОСТЬ И МЕТОДЫ ЕЁ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ


Работу выполнил А.В. Гроздев

(подпись)

Направление подготовки 05.03.01 Геология курс

(код, наименование)

Научный руководитель

к. г-м. н., заведущая кафедрой нефтяной геологии, гидрогеологии и геотехникиТ.В. Любимова

(подпись, дата)

Нормоконтролер, ст.преп. Т.Н. Куропаткина

(подпись, дата)


Краснодар 2021

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1. 
   Механизм возникновения землетрясения 4
   
   1. 
      Виды землетрясений 12
      
   2. 
      Примеры самых разрушительных землетрясений 15
      
2. 
   Методы прогнозирования землетрясений 20
   
   1. 
      Сейсмическое районирование 20
      
   2. 
      Сейсмопрогнозирование 22
      
3. 
   Сейсмичность Краснодарского края 26
   
   1. 
      Древние землетрясения на Кубани 28
      
   2. 
      Сейсмологический мониторинг в Краснодарском крае 32
      

Заключение 33

Список используемых источников 34

ВВЕДЕНИЕ

Землетрясение – это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний. Ежегодно на Земле сейсмографы фиксируют более

100 тысяч землетрясений. Из них людьми ощущаются около 10 тысяч и разрушительными бывают около 100 землетрясений. Землетрясения всегда вызывали ужас своей силой, непредсказуемостью, последствиями. Они наносят огромный ущерб жизнедеятельности и приводят к человеческим жертвам. В то же время геофизикам они дают возможность достаточно детально изучать внутренние строение Земли. При этом одной из важнейших целей геофизических исследований является предсказание времени и места предстоящих землетрясений. К сожалению, предсказать, за исключением некоторых случаев, до сих пор еще не удается. Однако в случае решения этой сложной проблемы появилась бы возможность своевременного предупреждения населения о предстоящем землетрясении, что позволило бы уменьшить до минимума или исключить вовсе человеческие жертвы.

Объектом моего исследования являются сейсмические явления, происходящие в земной коре.

Предмет исследования – землетрясения, их виды, механизм возникновения, методы прогнозирования землетрясений, сейсмичность Краснодарского края.

Целью моей работы стало изучение землетрясения, как наиболее опасного сейсмического явления.

Информацию для выполнения работы я брал из доступных интернет- источников, таких как электронные библиотеки, информационные ресурсы национальных научно-исследовательских институтов, статьи известных учёных-геологов и других.

1 Механизм возникновения землетрясений

Любое землетрясение – это мгновенное высвобождение энергии за счет образования разрыва горных пород, возникающего в некотором объеме, называемом очагом землетрясения, границы которого не могут быть определены достаточно строго и зависят от структуры и напряженно- деформированного состояния горных пород в данном конкретном месте.

А.Л.Чижевский обратил внимание на то, что изменение солнечной активности оказывает огромное влияние на сейсмические процессы.[18] В настоящее время наибольшее распространение получила теория тектоники литосферных плит. В связи с этим первичной причиной деформаций горных пород рассматривается именно движение плит друг относительно друга.

Землетрясение тектонического типа, т. е. связанное с внутренними эндогенными силами Земли, представляет собой процесс растрескивания, идущий с некоторой конечной скоростью, а не мгновенно. Скольжению пород вдоль разлома в начале 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. Разрыв пород с сухим трением легче всего осуществляется при неглубоких землетрясениях. На глубинах, превышающих несколько километров, сдвиг происходит только в присутствии жидкости (яркий пример землетрясение в Калифорнии в сентябре 1950 года). Землетрясения могут возникать также при смятии пород в складки, когда величина упругого напряжения превосходит предел прочности пород, и они раскалываются, образуя разлом. [2]

Скорость распространения разрывов составляет несколько километров в секунду, и этот процесс разрушения охватывает некоторый объем пород,

носящий название очага землетрясения. Гипоцентром называется центр очага, условно точечный источник короткопериодных колебаний (рис.1).

По глубине гипоцентров (фокусов) землетрясения подразделяются на три группы: 1) мелкофокусные – 0-60 км; 2) среднефокусные – 60-150 км; 3) глубокофокусные – 150-700 км. Но чаще всего гипоцентры землетрясений сосредоточены в верхней части земной коры на глубине 10-30 км, где кора характеризуется наибольшей жесткостью и хрупкостью.

Как правило, главному подземному сейсмическому удару предшествуют локальные толчки – форшоки. Сейсмические толчки, возникающие после главного удара, называются афтершоками. Происходящие в течение значительного времени афтершоки способствуют разрядке напряжений в очаге и возникновению новых разрывов в толще горных пород, окружающих очаг.




Рисунок 1. Очаг землетрясения и распространения сотрясений в объеме породы.

1. 
   – область очага, или гипоцентр, 2 – проекция гипоцентра на поверхность Земли – эпицентр. Линии изосейст на поверхности – линии равных сотрясений в баллах
   

В большинстве случаев, хотя и не всегда, разрывы имеют сдвиговую природу и очаг землетрясения охватывает определенный объем вокруг него. Сейсмология изучает упругие волны, распространяющиеся динамически в

частотном диапазоне 10^-3–10² Гц со скоростью в 2–5км/с (при землетрясениях возникают и распространяются по всему объёму Земли низкочастотные упругие деформационные волны, называемые сейсмическими волнами). Объёмные волны подчиняются законам геометрической оптики, отражаясь, преломляясь у поверхностях разделах, где их скорость изменяется. Проекция гипоцентра на земную поверхность называется эпицентром землетрясения.

20. 
    Известны три главных типа упругих волн, создающих сейсмические колебания, которые ощущаются людьми и вызывают разрушения, которые представлены на рисунке 2:
    
    1. 
       объемные продольные (Р-волны).
       

Волны сжатия, или продольные сейсмические волны (primary). 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. Скорость P-волны равна скорости звука в соответствующей горной породе. Часть энергии Р-волн, выходя из недр Земли на ее поверхность, передается в атмосферу в виде звуковых волн. При частотах P-волн, больших 15 Гц, эти волны могут быть восприняты на слух. Скорость распространения продольных волн выражается по формуле:

,

где µ – модуль сдвига, ρ – плотность среды, в которой распространяется волна, К – модуль всестороннего сжатия

2. 
   поперечные (S-волны).
   

Волны сдвига или поперечные сейсмические волны (secondary). Заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Они не распространяются в жидкой среде, так как

модуль сдвига в жидкости равен нулю. Скорость поперечных волн меньше продольных. Эти сейсмические волны раскачивают и смещают поверхность грунта как по вертикали, так и по горизонтали. Скорость распространения поперечных волн выражается формулой:

,

где µ – модуль сдвига, ρ – плотность среды, в которой распространяется волна

3. 
   поверхностные волны (L-волны).
   

Длинные или поверхностные упругие волны. Они вызывают самые сильные разрушения. Распространяются вдоль поверхности Земли. Представляют собой смесь волн двух видов. Волны Лява (L) заставляют частицы грунта колебаться из стороны в сторону в горизонтальной плоскости, параллельной земной поверхности под прямым углом к направлению своего распространения. Волны Рэлея (R) возникают на границе раздела двух сред и воздействуют на частицы среды, заставляя их двигаться по вертикали и горизонтали в вертикальной плоскости, ориентированной по направлению распространения волн. Скорость волн Рэлея меньше, чем волн Лява, и обе они распространяются медленнее, чем продольные и поперечные сейсмические волны и довольно быстро затухают с глубиной, а также с удалением от эпицентра землетрясения.[2]



Рисунок 2. Типы сейсмических волн: а – продольные Р, б – поперечные S, в – поверхностные Лява L, г – поверхностные Рэлея R. Красной стрелкой показано направление распространения волны
Определение внешнего эффекта землетрясения основано на определении его интенсивности, представляющей собой меру величины сотрясения грунта. Она определяется степенью разрушения построек, характером изменения земной поверхности и ощущениями, которые испытывают люди во время землетрясений. Интенсивность землетрясений измеряется в баллах. Интенсивность землетрясения эпицентра изображается линиями равной интенсивности землетрясений – изосейстами.Область максимальных баллов вокруг эпицентра носит название плейстосейстовой области.

Разработано несколько шкал для определения интенсивности землетрясений. Первая из них была предложена в 1883-1884 г.г. М.Росси и Ф.Форелем, интенсивность в соответствии с этой шкалой измерялась в интервале от 1 до 10 баллов. Позднее, в 1902 г. в США была разработана

более совершенная 12-балльная шкала, получившая название шкалы

Меркалли (по имени итальянского вулканолога). Этой шкалой, несколько видоизменённой, и в настоящее время широко пользуются сейсмологи США и ряда других стран.

В Европейском союзе – европейская макросейсмическая шкала (EMS- 98). В нашей стране и некоторых европейских странах используется 12- балльная международная шкала интенсивности землетрясений (MSK-64), получившая название по первым буквам её авторов (Медведев–Шионхойер– Карник). (Рисунок 3) [12]




Рисунок 3. Приложение А к ГОСТ Р 57546-2017 Классификация землетрясений интенсивности в шкалах ШСИ-17, EMS-98, MSK-64
Степень сотрясения на поверхности Земли, как и площадь, охваченная им, зависит от многих причин, в том числе от характера очага, глубины его залегания, типов горных пород, рыхлых отложений или скальных выступов, обводненности и др. В целях количественной оценки меры полной энергии сейсмических волн, выделившихся при землетрясении, широко используется шкала магнитуд(М) по Ч. Ф. Рихтеру, профессору Калифорнийского технологического института. [20] Методом Рихтера магнитуда вычислялась по формуле:
,

где А – максимальная амплитуда сейсмических волн данного землетрясения, Ах – амплитуда таких же волн некоторого стандартного землетрясения.

Более совершенной версией этой формулы, учитывающей местоположение станции наблюдения, является:

M = lg(A/T) + Blg∆ + ε,

где А и Т – амплитуда и период колебаний в волне, ∆ – расстояние от станции наблюдения до эпицентра землетрясения, В и ε – константы, зависящие от условий расположения станции наблюдения.

Эта шкала имела несколько существенных недостатков: Рихтер использовал для градуировки своей шкалы малые и средние землетрясения южной Калифорнии, характеризующиеся малой глубиной очага. Из-за ограничений используемой аппаратуры шкала Рихтера была ограничена значением около 6,8. Предложенный способ измерения учитывал только поверхностные волны, в то время как при глубинных землетрясениях существенная часть энергии выделяется в форме объёмных волн. В течение следующих нескольких десятков лет шкала Рихтера уточнялась и приводилась в соответствие с новыми наблюдениями.

Для глубоких толчков, которые не порождают поверхностных волн, Бено Гутенберг предложил унифицированную магнитуду для эпицентральных расстояний 600-2000 км, определяемую по амплитуде объемных (обычно продольных) волн:

,

где Q(D,h) – поправка, зависящая от эпицентрального расстояния D и глубины фокуса h.

Для удаленных землетрясений (>2000 км) введена телесейсмическая магнитудная шкала: