Вулканизм и сейсмичность России

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Якутский Государственный Университет им.М.К.Аммосова»

Биолого-географический факультет

Курсовая работа

Вулканизм и сейсмичность России

  выпонил: студент 5курса БГФ ГО-05, з/о

Попов Степан Степанович

                   проверила: Слепцова Н.П., к.б.н., доцент

Якутск 2009 г.

Содержание:

Введение……………………………………………………………………………………………………….3

Глава I. Общие понятия о землетрясениях и зонах землетрясениях………….5

              1.1. Общие понятия…………………………………………….……………………………...5

              1.2. Сейсмические толчки…………………………………………………………………..8

              1.3. Балльность землетрясений………………………………………………………..10

Глава II. Метод сейсмического районирования………………………….……………..15

              2.1.Общая характеристика метода……………………………………………………15

              2.2.Зоны наиболее вероятного возникновения очаго

землетрясений…………………………………………………………………………………………….16

Заключение……………………………………………………………...………………………………….20

Литература …………………………………………………………………………………………………..21

Введение

Вулканизм – движение магмы в мантии, коре и на земной поверхности.

Возникновение вулканов, их  жизнь и достаточно разнообразные и порой сложные проявления их деятельности связаны с концентрацией главным образом внутренней тепловой энергии Земли и с последующей ее потерей.

Вероятно, около 5млрд. лет назад Земля приняла шарообразную форму – форму сфероида, состоящего благодаря гравитационной дифференциации из ряда слоев – геосфер. По сейсмическим данным (по скоростям продольных и поперечных волн), а также по плотностям вещества выделены восемь слоев, или зон. Первая зона является земной корой мощностью от 5-10 до 60 км (в среднем 30-35 км), которая отделена от последующих зон «поверхностью», или разделом Мохоровичича. Последующие четыре зоны, называемые оболочкой, или мантией, располагаются на глубинах примерно от 10-60 до 2900 км. Последние зоны образуют ядро на глубинах от 2900-6370 км. Вся Земля находится в твердом состоянии, за исключением внешней части ядра на глубинах от 2900-5000 км, вещество которой пребывает в жидком состоянии. В ней не наблюдалось сейсмических поперечных волн, обычно не проходящих через жидкую среду.

Строение земной коры, по геологическим данным, а также мантии – по геофизическим данным, неоднородно в вертикальном и горизонтальном направлениях. Подтверждением этому является нахождение в верхнем мантии под океанами на глубине от 50 до 400 км, а под материками – от 100 почти до 250 км областей с пониженными скоростями сейсмических волн, названные волноводами.

Земля является носителем тепла. Чем глубже, тем она более нагрета. На 100 м углубления температура в среднем повышается на 3 градуса. Исходя из этой величины, называемой геотермическим градиентом, на глубине 1км температура Земли должна быть 30 градусов, на глубине 10 км – 300 градусов, а на глубине 100 км – 3000 градусов. Однако с глубиной величина геотермического градиента постепенно уменьшается и доходит, как считают некоторые исследователи, до 0,5 град/км, т.е. уменьшается в 60 раз. (Влодавец В.И.,1973)

Глава I. Общие понятия о землетрясениях и зонах землетрясений.

1.1.Общие понятия.

Земля претерпела сложное развитие в течение нескольких миллиардов лет. В результате возникли и сформировались концентрические геосферы Земли: ядро, мантия, литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера и др. Это развитие продолжается и в настоящее время. Одним из мощных проявлений его являются землетрясения. [6]

Землетрясения – весьма быстрые упругие колебания мантии и литосферы и вызванные ими сотрясения земной поверхности, происходящие при взрывообразном высвобождении механической энергии в очагах на глубинах от 3 до 750 км.

По-гречески сотрясения обозначаются словом сейсмос. Явления, обусловленные землетрясениями, называются сейсмическими.

Зоны землетрясений – это те или иные географические области сосредоточения эпицентров землетрясений, происходивших в течение исторического времени. Зоны землетрясений представляют собой проявление на земной поверхности сейсмических поясов Земли.

Сейсмические пояса Земли – это совокупность тех или иных тектонических структур литосферы, развитие которых обусловливает формирование в них очагов землетрясений.

Очаг землетрясения – это некоторый объем пород, в котором происходит их динамический разрыв под воздействием напряжений, накопившихся в процессе тектонических деформаций.

Таким образом, зоны землетрясений являются географическими областями наиболее сильных проявлений землетрясений на поверхности Земли.

В зависимости от того или иного строения литосферы в сейсмических поясах землетрясения, происходящее в них, бывают разными. Поэтому различны и соответствующие этим поясам географические зоны землетрясений. Однако всем этим зонам присущи общие характерные черты рельефа. Вследствие своей активности разломы и блоковые структуры литосферы контрастно отображаются в рельефе. Интенсивные поднятия и опускания литосферных блоков обусловливают мощное проявление экзогенных геологических процессов (деятельность рек, подземных вод, ледников и др.). Очень сильные землетрясения вызывают специфические сейсмодислокации. Все это наряду с периодическими сильными сотрясениями местности отрицательно влияет на хозяйственную деятельность людей в зонах землетрясений. [3]

При землетрясениях в мантии и литосфере Земли возникают и распространяются объемные продольные и поперечные сейсмические волны. Выйдя на поверхность Земли, они возбуждают на ней поверхностные, так называемые длинные, волны.

В сейсмологии (наука о землетрясении) разработаны различные модели землетрясений, объясняющие те или иные особенности этого весьма сложного процесса. В этих моделях принимается, что обусловливающая землетрясения энергия упругого сжатия пород накапливается длительное время (десятки, сотни, тысячи лет) вследствие развития тектонических, магматических, метаморфических процессов в недрах Земли. При превышении предела прочности сжатых пород в очагах землетрясений начинается лавинообразное трещинообразование и взрывообразное выделение механической энергии, что приводит к частному снятию напряжений в очаге с передачей энергии в другие объемы породы. Блоки, образующиеся в очаге при разрывах, испытывают сложные перемещения. Установлено семь наиболее распространенных способов перемещения блоков в очаге по плоскостям разрывов, образованных при землетрясениях:

1.      Горизонтальный сдвиг – обусловлен горизонтальным смещением одного блока относительно другого вдоль вертикальной плоскости разрыва.

2.      Вертикальный сброс – представляет собой смещение одного блока вниз по вертикальной плоскости разрыва.

3.      Вертикальный сбросо-сдвиг – Характерен перемещением блока по вертикальной плоскости разрыва вниз и вбок одновременно.

4.      Надвиг – Отличается перемещением одного блока вверх по полого-наклонной плоскости разрыва. С этим типом деформации связано наибольшее число сильных землетрясений.

5.      Сдвиго-надвиг – характерен смещением одного блока относительно другого вверх и вбок по полого-наклонной плоскости разрыва. С этими деформациями тоже связаны сильные землетрясения.

6.      Пологий сброс – представляет собой смещения одного блока относительно другого вниз по полого-наклонногй плоскости разрыва.

7.      Пологий сдвиго-сброс – происходит при перемещении блока вниз и вбок по полого-наклонной плоскости разрыва.

Эти семь типов деформаций можно свести к комбинациям трех принципиально различных деформаций: сброс, сдвиг, надвиг. Они изображаются с помощью круговых диаграмм.

              Разрывы и трещины образуются при землетрясениях тремя способами. В первом способе они возникают при неглубоком залегании очага землетрясения, при небольшом давлении и больших горизонтально ориентированных напряжениях. В этих условиях возникает обширный разрыв литосферы без предварительного образования мелких трещин. Второй способ характерен для более глубоких объемов литосферы, проявляется в условиях большего общего давления и больших горизонтально действующих сил. Происходит массовое трещинообразование в очаге, которое завершается развитием большого разрыва. В третьем способе – при очень большом давлении на еще больших глубинах – землетрясение сопровождается лавинообразным трещинообразованием без существенного разрыва литосферы.

              Эти процессы охватывают иногда колоссальные объемы пород в очагах землетрясений. Объемы очагов в таких случаях измеряются сотнями и тысячами кубических километров, что обусловливает огромное количество сейсмической энергии, выделяющейся при землетрясениях.

              По своему происхождению землетрясения делятся на тектонические, вулканогенные и обвальные. Тектонические землетрясения обусловлены движениями литосферы и мантии Земли. Вулканогенные землетрясения представляют собой сотрясения, вызванные поднимающейся магмой и взрывными извержениями вулканов. Они имеют небольшую силу, происходят редко. Около 95% общего количества землетрясений на Земле представлено тектоническими типами. [2]

1.2.Сейсмические толчки.

              Землетрясение начинается с разрыва пород в очаге. При разрыве происходит мгновенное напряжение, но оно сменяется импульсами вновь возрастающих напряжений в следствие сдвигов литосферных блоков по образовавшемуся разрыву. Процесс этот развивается в сейсмическом очаге лавинообразно – в виде серий последовательных толчков – сейсмических ударов. Они подразделяются на толчки, предваряющее главное землетрясение, или форшоки, на главные толчки и на последующие за главными, или афтершоки.

              Форшоки происходят в результате накопления упругой деформации в начале сейсмических подвижек в очаговой зоне землетрясения. Обычно сила форшоков нарастает с каждым очередным толчком. По мере скачкообразного нарастания разрывов в очаговой области землетрясения происходит перемещение очагов форшоков с постепенным приближением их к будущему очагу главного толчка. Ему условно соответствует гипоцентр землетрясения. Вертикальная проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицентром землетрясения. Его площадь может достигать десятков квадратных километров. Эта область называется эпицентральной. В настоящее время гипоцентр землетрясения понимается не как геометрическая точка, а как некоторый (иногда очень большой) объем литосферы. Соответственно этому эпицентр понимается как вертикальная проекция этого объема на земную поверхность, т.е. как эпицентральная область. Конечно, и каждому из форшоков тоже соответствуют свои частные гипоцентры и эпицентры. В эпицентре сила сотрясения поверхности Земли небольшая. По мере удаления от эпицентра сила сотрясений быстро уменьшается. Подсчитано, что при увеличении расстояния в два раза количество сейсмической энергии, приходящейся на поверхности, уменьшается в 10-12 раз.

              Линии, соединяющие пункты с равной силой сотрясения на поверхности Земли, называются изосейстами. Область, оконтуренная изосейстой максимального значения, называется плейстосейстовой областью зелетрясения. Ее размеры могут измерятся сотнями и тысячами квадратных километров.

              Афтершоки завершают высвобождение сейсмической энегии в очаговой области землетрясения. Их число может быть очень большим – многие сотни толчков. Обычно афтершоки группируются в серии толчков и ударов с постепенно убывающей силой. Однако, на общем фоне этого убывания могут происходить отдельные толчки с возрастающей силой. Иногда они мало уступают по силе главному толчку. Такие аномально сильные афтершоки вызывают последующие за ними вторичные афтершоки.

              Очаги сильных афтершоков, как правило, смещаются в пределах очаговой зоны землетрясения. Если очаги обычных афтершоков группируются около очага главного толчка, то в случае аномально сильных афтершоков они проявляются на противоположном конце разрывной сейсмической зоны в очаговой области землетрясения.

              Афтершоки являются результатом «последствия» - восстановления нарушенного землетрясением равновесия между литосферными блоками. Аномально сильные афтершоки, наоборот, свидетельствуют о дальнейшем активном развитии сейсмического процесса в очаговой области землетрясения после главного толчка. Такие афтершоки представляют собой как бы самостоятельные землетрясения. Установлено, что афтершоки обычно сопровождают землетрясения с неглубоко залегающими очагами. При землетрясениях с глубиной очага более 100км афтершоки происходят очень редко. Иногда сильные землетрясения начинаются без предваряющих их форшоков и не сопровождаются афтершоками. Довольно часто происходят и так называемые рои землетрясений. Это серии сильных и слабых толчков без четко выраженного главного толчка. Рои землетрясений приурочены к вулканическим районам, но могут быть и вне них (например, в Северной Италии). [1]

1.3.Балльность землетрясений.

           Интенсивность землетрясений на поверхности выражается в баллах сейсмической шкалы. Сейсмическая шкала по идее призвана служить двум целям: с одной стороны, дать способ оценивать интенсивность происшедших в прошлом и происходящих ныне землетрясений, а с другой стороны, служить основой для расчетов сооружений на сейсмические воздействия. [4]

Воздействие сейсмических волн на постройки и инженерные сооружения оценивается в баллах по той или иной шкале. В России принята двенадцатибалльная международная шкала сейсмической активности  MSK-64, разработанная С.В.Медведевым, В.Шпонхоером, В.Карником. Эта шкала рекомендована ЮНЕСКО для применения всеми европейскими странами.