ПРИРОДА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ. Скорость распространения волн по мере приближения к поверхности (к менее упругой среде) в общем убывает, но так как глубинные оболочки неоднородны, то это убывание идет далеко не равномерно.
Продольные волны распространяются быстрее поперечных, а следовательно, чем больший путь проходят сейсмические волны до поверхности Земли, тем больше запаздывает приход поперечной волны. На основании этого по разности прихода продольной и поперечной волн можно выявить глубину гипоцентра. Сейсмические волны, так же как и световые, на границе сред с различными свойствами преломляются и отражаются, образуя соответственно преломленные и отраженные сейсмические волны. Именно на основании изменения скоростей сейсмических волн и их преломления или отражения отчетливо выявляются оболочки земного шара, обладающие различными упругими свойствами. Ядро земного шара с глубины 2900 км поперечные волны не пропускает, а скорость продольных волн на границе ядра резко уменьшается. Изменения скорости прохождения волн происходят также на глубинах 900 и 400 км и у нижней границы земной коры.
На границе различных сред возникает еще один тип волн — поверхностные волны (L), характеризующиеся наибольшей длиной и наименьшей скоростью по сравнению с продольными и поперечными волнами.
Наибольшее различие в среде наблюдается на границе литосферы и атмосферы, а поэтому именно здесь, на поверхности Земли, и возникают наиболее интенсивные поверхностные волны. Амплитуда этих волн велика, и с расстоянием они затухают слабо. Поверхностные волны сильных землетрясений могут два раза обойти поверхность земного шара.
Движение этих волн удается не только ощущать, но иногда и видеть, так как под их действием в рыхлых породах могут образоваться валы и впадины, подобные волнам на воде. Частица среды под действием этих волн описывает движение по эллипсу в вертикальной плоскости.
При переходе из одной среды в другую сейсмический луч искривляется. Это связано с преломлением луча на поверхности сред. Таким образом, большинство сейсмических лучей преодолевает путь от гипоцентра к эпицентру не по прямой, а по ломанной линии.
Чем меньше угол между сейсмическим лучом и преломляющей поверхностью, тем сильнее преломление, и только лучи, приходящие под углом 90°, не преломляются.
Особенно сильное искривление сейсмических лучей наблюдается на границе ядра Земли, в связи с чем в пределы определенных участков Земли, находящихся в противоположной (по отношению к эпицентру) части земного шара, сейсмические лучи не распространяются. Это явление носит название сейсмической тени, как бы отбрасываемой ядром Земли. Так, например, сейсмические волны землетрясений Японии не проникают в пространство Центральной Америки и Западной Африки. Поле сейсмической тени располагается в интервале 13—16 тыс. км по поверхности Земли от эпицентра.
Итак, в результате сейсмического толчка из гипоцентра на поверхность Земли приходят волны двух типов: продольные и поперечные, а на самой поверхности возникают еще поверхностные волны. Все эти волны вызывают движение частиц трех типов: вертикальное, горизонтальное и вращательное.
Вертикальные движения возникают в случае, когда сейсмические лучи пересекают земную поверхность под углом от 80 до 90°, т. е. они имеют место в области эпицентра и на участках, непосредственно прилегающих к эпицентру. В связи с этим только здесь испытывается ощущение подбрасывания вверх.
Горизонтальные движения четко выявляются в резком наклоне деревьев, башен, колоколен и т. п.
Особенно отчетливо проявляются вращательные движения. Во вре¬мя Алма-Атинского землетрясения 1887 г. каменная колонна была по¬вернута на 7°; в г. Беллуно во время землетрясения 1873 г. на верхушке 60-метрового собора была повернута на 20° фигура 5-метрового ангела; в Сан-Стефано, в Калабрии при землетрясении 1783 г. была повернута верхняя часть обелиска.
Движения, которые испытывает любая частица на поверхности Земли во время землетрясения, обычно очень сложны, так как в одну и ту же точку поверхности приходят различные по силе и направлению волны, заставляющие частицы хаотически двигаться во всех направлениях.
Сила землетрясения в различных частях земной поверхности неодинакова, она прямо пропорциональна интенсивности первичного толчка, т.е. интенсивности колебаний в гипоцентре, и обратно пропорциональна квадрату расстояния от центра землетрясения. Сила землетрясения зависит также от свойств пород, через которые проходит сейсмическая волна.
При прохождении через рыхлые породы и через породы с различными коэффициентами упругости сейсмическая волна ослабевает быстрее, чем когда она проходит по однородным породам.
Учитывая, что наикратчайший путь — путь от гипоцентра до эпицентра, можно теоретически предположить, что наибольшей силы землетрясение достигает в эпицентре. По мере удаления от эпицентра сила его ослабевает, и если в эпицентре землетрясение имеет разрушительную силу, то где-то на периферии становится едва ощутимым, а еще далее может быть зафиксировано только точными приборами.
Линии, соединяющие пункты с одинаковой силой землетрясений, называются изосейстами. Изосейсты разделяют изо сейсмальные области т. е. области с одинаковой силой землетрясения. Эти области представляют собой концентрические пояса неправильной формы, расположенные вокруг эпицентра. Если эпицентр изображается в виде точки, то изосейсты близки к кругу, а если он вытянут — образуют эллипс.
Область, ограниченная изосейстой наибольшего значения, т. е. область, непосредственно окружающая эпицентр, называется плейстосейстовой областью. В плейстосейстовой области разрушительная сила данного землетрясения максимальна.
Ширина изосейсмальных областей находится в прямой зависимости от глубины гипоцентра: чем он глубже, тем эти области шире и площадь, охваченная землетрясением, больше. Так, например, крымские поверхностные и нормальные землетрясения не выходили за пределы Крымского полуострова, а румынское землетрясение промежуточного типа ощущалось на территории почти всей Украины.
Землетрясение начинается в различных пунктах земной поверхности неодновременно, что связано с неодновременностью подхода волн, и хотя это запаздывание волн очень мало, его все же иногда удается заметить. Так, при землетрясении 26 марта 1872 г. в Северной Америке первый толчок ощущался вдоль восточной окраины хребта Сьерра-Невада на линии дли¬ной 400 км. К западу от этой линии в долине Иоакинда толчок ощущался на 2—3 минуты позднее, на западной окраине Сьерры-Невады — через 3—4 минуты, а на побережье Тихого океана, между Лос-Анжелосом и Сан-Франциско, — через 4—5 минут.
Линии, соединяющие пункты одновременного прихода волны, носят название гомосейст. Гомосейсты минимального значения располагаются ближе к эпицентру, а с наибольшим значением – на переферии.
Назад Далее...
|
