Механизм формирования землетрясений
Выяснение причин землетрясений и объяснение их механизма - одна из важнейших задач сейсмологии. Общая картина происходящего представляется следующей.
В очаге происходят разрывы и интенсивные неупругие деформации среды, приводящие к землетрясению. Деформации в самом очаге носят необратимый характер, а в области, внешней к очагу, являются сплошными, упругими и преимущественно обратимыми. Именно в этой области распространяются сейсмические волны. Очаг может либо выходить на поверхность,как при некоторых сильных землетрясениях, либо находиться под ней, как во всех случаях слабых землетрясений.
Путем непосредственных измерений были получены до сих пор довольно немногочисленные данные о величине подвижек и видимых на поверхности разрывов при катастрофических землетрясениях. Для слабых землетрясений непосредственные измерения невозможны. Наиболее полные измерения разрыва и подвижек на поверхности были проведены для землетрясения 1906г. в Сан-Франциско. На основании этих измерений Дж.Рейд в 1910г. выдвинул гипотезу упругой отдачи. Она явилась отправной точкой для разработки различных теорий механизма землетрясений. Основные положения теории Рейда следующие:
1. Разрыв сплошности горных пород, вызывающий землетрясение, наступает в результате накопления упругих деформаций выше предела, который может выдержать горная порода. Деформации возникают при перемещении блоков земной коры друг относительно друга.
2. Относительные перемещения блоков нарастают постепенно.
3. Движение в момент землетрясения является только упругой отдачей: резкое смещение сторон разрыва в положение, в котором отсутствуют упругие деформации.
4. Сейсмические волны возникают на поверхности разрыва - сначала на ограниченном участке, затем площадь поверхности, с которой излучаются волны, растет, но скорость ее роста не превосходит скорости распространения сейсмических волн.
5. Энергия, освобожденная во время землетрясения, перед ним была энергией упругой деформации горных пород.
В результате тектонических движений в очаге возникают касательные напряжения, система которых, в свою очередь, определяет действующие в очаге скалывающие напряжения. Положение этой системы в пространстве зависит от так называемых нодальных поверхностей в поле смещений(y=0,z=0).
В настоящее время для изучения механизма землетрясений используют записи сейсмических станций, размещенных в разных точках земной поверхности, определяя по ним направление первых движений среды при появлении продольных (P) и поперечных (S) волн. Поле смещений в волнах P на больших расстояниях от источника выражается формулой
где Fyz - сила действующая на площадке радиусом r; - плотность горных пород; a - скорость P - волны; L расстояние до пункта наблюдения.
В одной из нодальных плоскостей расположена площадка скольжения. Оси сжимающих и растягивающих напряжений перпендикулярны линии их пересечения и составляют с этими плоскостями углы в 45о . Так что, если на основе наблюдений найдено положение в пространстве двух нодальных плскостей продольных волн, то этим самым будут установлены положение осей главных напряжений, действующих в очаге, и два возможных положения поверхности разрыва.
Границу разрыва называют дислокацией скольжения. Здесь главную роль играют дефекты кристаллической структуры в процессе разрушения твердых тел. С лавинным нарастанием плотности дислокации связаны не только механические эффекты, но и электрические и магнитные явления, которые могут служить предвестниками землетрясений. Поэтому главный подход к решению проблемы предсказания землетрясений исследователи видят в изучении и выявлении предвестников различной природы.
В настоящее время общепринятыми являются две качественные модели подготовки землетрясений, которые объясняют возникновение предвестниковых явлений. В одной из них развитие очага землетрясения объясняется дилатансией, в основе которой лежит зависимость объемных деформаций от касательных усилий. В водонасыщенной пористой породе, как показали опыты, это явление наблюдается при напряжениях выше предела упругости. Возрастание дилатансии приводит к падению скоростей сейсмических волн и подъему земной поверхности в окрестности эпицентра. Затем в результате диффузии воды в очаговую зону происходит увеличение скоростей волн.
Согласно модели лавиноустойчивого трещинообразования явления предвестников могут быть объяснены без предположения о диффузии воды в очаговую зону. Изменение скоростей сейсмических волн можно объяснить развитием ориентированной системы трещин, которые взаимодействуют между собой и по мере роста нагрузок начинают сливаться. Процесс приобретает лавинный характер. На этой стадии материал неустойчив, происходит локализация растущих трещин в узких зонах, вне которых трещины закрываются. Эффективная жескость среды возрастает, что приводит к увеличению скоростей сейсмических волн. Изучение явления показало, что отношение скоростей продольных и поперечных волн перед землетрясением сначала уменьшается, а затем возрастает, и эта зависимость может являться одним из предвестников землетрясений.
Типы землетрясения.
1.Тектонические землетрясения.
Большая часть всех известных землетрясений относится к этому типу. Они связаны с процессами горообразования и движениями в разломах литосферных плит. Верхнею часть земной коры составляют около десятка огромных блоков - тектонических плит, перемещающихся под воздействием конвекционных течений в верхней мантии. Одни плиты двигаются навстречу друг другу (например, в районе Красного моря). Другие плиты расходятся в стороны, третьи скользят друг относительно друга в противоположных направлениях. Это явление наблюдается в зоне разлома Сан-Андреас в Калифорнии.
Горные породы обладают определенной эластичностью, а в местах тектонических разломов - границ плит, где действуют силы сжатия или растяжения, постепенно могут накапливать тектонические напряжения. Напряжения растут до тех пор, пока не превысят предела прочности самих пород. Тогда пласты горных пород разрушаются и резко смещаются, излучая сейсмические волны. Такое резкое смещение пород называется подвижкой.
Вертикальные подвижки приводят к резкому опусканию или поднятию пород. Обычно смещение составляет лишь несколько сантиметров, но энергия выделяемая при движениях горных масс весом в миллиарды тонн, даже на малое расстояние, огромна! На дневной поверхности образуются тектонические трещины. По их бортам происходят смещения относительно друг друга обширных участков земной поверхности, перенося вместе с собой и находящиеся на их поля, сооружения и многое другое. Эти перемещения можно увидеть невооруженным глазом, и тогда связь землетрясения с тектоническим разрывом в недрах земли очевидна.
Значительная часть землетрясений происходит под морским дном, практически также как и на суше. Некоторые из них сопровождаются цунами, а сейсмические волны, достигая берегов, вызывают сильные разрушения, подобно тем которые имели место в Мехико в 1985 году. Цунами, японское слово, морские волны, возникающие в результате сдвига вверх или вниз крупных участков дна при сильных подводных или прибрежных землетрясениях и, изредка, при вулканических извержениях. Высота волн в эпицентре может достигать пяти метров, у берегов - до десяти, а в неблагоприятных по рельефу участках побережья - до 50 метров. Они могут распространяться со скоростью до 1000 километров в час. Более 80% цунами возникают на периферии Тихого океана. В России, США и Японии в 1940-1950 годы созданы службы предупреждения о цунами. Они используют, для извещения населения, опережающую распространение морских волн регистрацию колебаний от землетрясений береговыми сейсмическими станциями. В каталоге известных сильных цунами их более тысячи, из них - более ста с катастрофическими последствиями для человека. Они вызвали полное уничтожение, смыв сооружений и растительного покрова в 1933 году у берегов Японии, в 1952 году на Камчатке и многих других островах и прибрежных районах в зоне Тихого океана.Однако землетрясения возникают не только в местах разломов - границ плит, но и в центре плит, под складками - горами образующимися при выгибании пластов вверх в виде свода (места горообразования). Одна из самых быстрорастущих складок в мире находится в Калифорнии вблизи Вентуры. Примерно, аналогичный тип имело и Ашхабадское землетрясение 1948 года в предгорьях Копет Дага. В этих складках действуют сжимающие силы, когда такое напряжение горных пород снимается за счет резкой подвижки, то и возникает землетрясение. Эти землетрясения, в терминологии американских сейсмологов Р.Стейна и Р.Йется (1989 год), получили название скрытых тектонических землетрясений.
В Армении, Апеннинах на севере Италии, в Алжире, Калифорнии в США, под Ашхабадом в Туркменистане и многих других местах происходят землетрясения, которые не вспарывают земную поверхность, а связаны с разломами, скрытых под поверхностным ландшафтом. Иногда слабо верится, что спокойная слегка волнистая местность, сглаженная смятыми в складки породами может таить угрозу. Однако в подобных местах происходили и происходят сильные землетрясения.
В 1980 году в Эль-Асаме (Алжир) произошло подобное землетрясение (магнитуда - 7.3) унесшее жизни трех с половиной тысяч человек. Землетрясения "под складками" произошли в США в Коалинге и Кетлемен-Хилзе (1983 и 1985 годах) с магнитудами 6.5 и 6.1. В Коалинге оказалось разрушено 75% неукрепленных зданий. Землетрясение 1987 года в Калифорнии (Уиттиер-Нерроузе) с магнитудой 6.0 пришлось на густозаселенные пригороды Лос-Анджелеса и принесло ущерб в 350 миллионов долларов США, погубив восемь человек.
Формы проявления тектонических землетрясений достаточно разнообразны. Одни вызывают протяженные разрывы пород на поверхности Земли, достигающие ддесятков километров, другие сопровождаются многочисленными обвалами и оползнями, третьи практически никак не "выходят" на земную поверхность, соответственно ни до, ни после землетрясений визуально эпицентр определить почти н
Если местность населена и имеются разрушения, то можно оценить местонахождение эпицентра по разрушениям, во всех других случаях - число инструментальным путем по изучению сейсмограмм с записью землетрясения.
Существование подобных землетрясений таит в себе скрытую угрозу при освоении новых территорий. Так, в кажущихся пустынными и неопасными местах зачастую размещают могильники и захоронения токсичных отходов (например, район Коалинга в США) и сейсмический толчок может нарушить их целостность, вызвать заражение местности далеко вокруг.
2.Глубокофокусные землетрясения.
Большинство землетрясений происходит на глубине до 70 километров от поверхности Земли, меньше до 200 километров. Но бывают землетрясения и на очень большой глубине. Например, подобное землетрясение произошло в 1970 году с магнитудой 7.6 в Колумбии на глубине 650 километров.
Иногда очаги землетрясения регистрируются и на большой глубине - более 700 километров. Максимальная глубина гипоцентров - 720 километров зарегистрирована на территории Индонезии в 1933, 1934 и 1943 годах.
По современным представлениям о внутреннем строении Земли на таких глубинах вещество мантии под действием тепла и давления переходит из хрупкого состояния, при котором оно способно разрушаться, в тягучее, пластическое. Везде, где глубокие землетрясения случаются достаточно часто, они "вырисовывают" условную наклонную плоскость, названную по именам японского и американского сейсмологов зоной Вадати - Беньеффа. Она начинается вблизи земной поверхности и уходит в земные недра, до глубин порядка 700 километров. Зоны Вадати - Беньеффа приурочены к местам, где сталкиваются тектонические плиты - одна плита подвигается под другую и погружается в мантию. Зона глубоких землетрясений как раз и связана с такой опускающейся плитой. Морское землетрясение 1996 года в Индонезии, было наиболее сильным глубоким землетрясением с очагом на глубине в 600 километров. Это была редкая возможность для просвечивания глубин Земли до пяти тысяч километров. Однако это происходит нечасто даже в масштабах планеты. Мы смотрим внутрь Земли, потому что мы хотим знать что - там и поэтому установили что внутренне ядро планеты состоит из железо никеля и находится в диапазоне огромных температур и давлений. Очаги почти всех глубоких землетрясений расположены в зоне Тихоокеанского кольца состоящего из островных дуг, глубоководных желобов и подводных горных хребтов. Изучение глубокофокусных землетрясений, неопасных для человека, представляет большой научный интерес - оно позволяет "заглянуть" в машину геологических процессов, понять природу постоянно происходящей в недрах Земли трансформации материи и вулканических явлений. Так, после анализа сейсмических волн от глубокофокусного землетрясения в Индонезии 1996 года сейсмологами Северо-западного Университета США и французской Комиссии по ядерной энергии было доказано, что ядро Земли является твердым шаром из железа и никеля с диаметром в 2400 километров.
3.Вулканические землетрясения.
Одно из самых интересных и загадочных образований на планете - вулканы (название произошло от имени бога огня - Вулкан) известны как места возникновения слабых и сильных землетрясений. Раскаленные газы и лава, бурлящие в недрах вулканических гор толкают и давят на верхние слои Земли, как пары кипящей воды на крышку чайника. Эти движения вещества приводят к сериям мелких землетрясений - вулканическому тремеру (вулканическое дрожание). Подготовка и извержению вулкана и его длительность может происходить в течение лет и столетий. Вулканическая деятельность сопровождается целым рядом природных явлений, в том числе взрывами огромных количеств пара и газов, что сопровождается сейсмическими и акустическими колебаниями. Движение высокотемпературной магмы в недрах вулкана, сопровождается растрескиванием горных пород, что в свою очередь также вызывает сейсмическое и акустическое излучение.
Вулканы делятся на действующие, уснувшие и потухшие. К потухшим относятся вулканы, которые сохранили свою форму, но сведений об извержениях которых просто нет. Однако и под ними происходят локальные землетрясения, свидетельствуя что в любой момент, и они могут проснуться.
Естественно, что при спокойном течении дел в недрах вулканов подобные сейсмические события имеют некоторый спокойный и устойчивый фон. В начале вулканической деятельности происходит активизация и микроземлетрясений. Как правило, они достаточно слабые, но наблюдения за ними иногда позволят предугадать время начала вулканической деятельности.
Ученые в Японии и Станфордского университета США сообщили, что они нашли путь для прогноза вулканических извержений. По данным изучения изменения топографии местности вулканической деятельности в Японии (1997) можно точно определять момент наступления извержения. Метод базируется также на регистрации землетрясений и наблюдениях со спутников. Землетрясения контролируют возможность прорыва лавы из недр вулкана.
Так как области современного вулканизма (например - Японские острова или Италия) совпадают с зонами, где возникают и тектонические землетрясения всегда трудно их отнести к тому или ному типу. Признаками вулканического землетрясения является совпадение его очага с местом нахождения вулкана и сравнительно не очень большая магнитуда.
К вулканическому землетрясению можно отнести землетрясение, сопровождавшее извержение вулкана Бандай-Сан в Японии в 1988 году. Тогда сильнейший взрыв вулканических газов раздробил целую андезитовую гору в 670 метров высоты. Другое вулканическое землетрясение сопровождало, также в Японии, извержение вулкана Саку-Яма в 1914 году.
Сильнейшее вулканическое землетрясение сопровождало извержение вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году. Тогда, взрывом было уничтожена половина вулкана, а сотрясения от этого явления вызвали разрушения в городах на острове Суматра, Ява и Борнео. Погибло все население острова, а цунами смыло все живое с низменных островов Зондского пролива. Вулканическое землетрясение на вулкане Ипомео того же года в Италии разрушило небольшой город Казамичола. На Камчатке происходят многочисленные вулканические землетрясения, связанные с активностью вулканов Ключевской Сопки, Шивелуч и других.
Проявления вулканических землетрясений почти ничем не отличается от явлений, наблюдаемых при тектонических землетрясений, однако их масштаб и "дальнобойность" значительно меньше.
Удивительные геологические явления сопровождают нас и сегодня, даже в древней Европе. В начале 2001 года снова проснулся самый активный вулкан на Сицилии - Этна. В переводе с греческого его название означает - "Я горю". Первое, из известных извержений этого вулкана относится к 1500 году до нашей эры. За этот период известно о 200 извержениях этого самого боьшого вулкана в Европе. Его высота составляет 3200 метров над уровнем моря. Во время этого извержения происходят многочисленные микроземлетрясения и было зафиксировано удивительное природное явление - отрыв в атмосферу кольцевидного облака пара и газа на очень большую высоту. Наблюдения за сейсмичностью в районах вулканов являются одним из параметров для мониторинга их состояния. Помимо всех других проявлений вулканической деятельности микроземлетрясения этого типа позволяют проследить и смоделировать на дисплеях компьютеров движение магмы в недрах вулканов, установить его структуру. Зачастую, сильные - мегалоземлетрясения, сопровождаются активизацией вулканов (так было в Чили и происходит в Японии), но и начало крупного извержения может сопровождаться сильным землетрясением (так было в Помпее при извержения Везувия).
1669 год - на время извержения вулкана Этна, потоки лавы сожгли 12 деревень и часть Катании.
1970 годы - почти все десятилетие вулкан был активным.
1983 год - извержение вулкана, было взорвано 6500 фунтов динамита что бы отклонить потоки лавы от поселений.
1993 год - извержение вулкана. Два потока лавы чуть не уничтожили деревню Зафераны.
2001 год - новое извержение вулкана Этна.
4.Техногенные- антропогенные землетрясения.
Эти землетрясения связаны с воздействием человека на природу. Проводя подземные ядерные взрывы, закачивая в недра или извлекая оттуда большое количество воды, нефти или газа, создавая крупные водохранилища, которые своим весом давят на земные недра, человек, сам того не желая, может вызвать подземные удары. Повышение гидростатического давления и наведенная сейсмичность вызываются закачкой флюидов в глубокие горизонты земной коры. Достаточно спорные примеры подобных землетрясений (может быть произошло наложение как тектонических сил, так и антропогенной деятельности) - Газлийское землетрясение, произошедшее на северо-западе Узбекистана в 1976 году и землетрясение в Нефтегорске на Сахалине , в 1995 году. Слабые и даже более сильные "наведенные" землетрясения могут вызывать крупные водохранилища. Накопление огромной массы воды приводит к изменению гидростатического давления в породах, снижению сил трения на контактах земных блоков. Вероятность проявления наведенной сейсмичности возрастает с увеличением высоты плотины. Так, для плотин высотой более 10 метров наведенную сейсмичность вызывали только 0,63% из них, при строительстве плотин высотой более 90 метров - 10%, а для плотин высотой более 140 метров - уже 21%.
Увеличение активности слабых землетрясений наблюдалось в момент заполнения водохранилищ Нурекской, Токтогульской, Червакской гидроэлектростанций. Интересные особенности в изменении сейсмической активности на западе Туркменистана автором наблюдались при перекрытии стока воды из Каспийского моря в залив Кара-Богаз-Гол в марте 1980 года, а затем, при открытии стока воды 24 июня 1992 года. В 1983 году залив перестал существовать как открытый водоем, в 1993 году в него было пропущено 25 кубических километров морской воды. Благодаря высокой и без того сейсмической активности этой территории, быстрое перемещение водных масс "наложилось" на фон землетрясений региона и спровоцировало некоторые его особенности.
Быстрая разгрузка или нагрузка территорий, которые сами по себе отличаются высокой тектонической активностью, связанной с деятельностью человека может совпасть с их естественным сейсмическим режимом, и даже, спровоцировать ощутимое людьми землетрясение. К слову, на примыкающей к заливу территории с большим масштабом работ по добыче нефти и газа, друг за другом возникли два относительно слабых землетрясения - в 1983 года (Кумдагское) и 1984 года (Бурунское) с очень небольшими глубинами очагов.
5. Обвальные землетрясения.На юго-западе территории Германии и других местностях, богатых известковыми породами, люди иногда ощущают слабые колебания почвы. Они происходят из-за того, что под землею существуют пещеры. Из-за вымывания известковых пород подземными водами образуются карсты, более тяжелые породы давят на образующиеся пустоты и они иногда обрушаются, вызывая землетрясения. В некоторых случаях, за первым ударом следует другой или несколько ударов с промежутком в несколько дней. Это объясняется тем, что первое сотрясение провоцирует обвал горной породы в других ослабленных местах. Подобные землетрясения называют еще - денудационными.
Сейсмические колебания могут возникать при обвалах на склонах гор, провалах и просадках грунтов. Хотя они носят локальный характер, но могут привести и к большим неприятностям. Сами по себе обвалы, сходы лавин, обрушение кровли пустот в недрах могут подготавливаться и возникать под воздействием различных, достаточно естественных факторов.
Обычно это следствие недостаточного отвода воды, вызывающее размывание оснований различных построек, или проведение земляных работ с использованием вибраций, взрывов, в результате которых образуются пустоты, изменяется плотность окружающих пород и другое. Даже в Москве, колебания от подобных явлений могут ощущаться жителями сильнее, чем сильное землетрясение где-нибудь в Румынии. Эти явления послужили причиной обрушения стены здания, а затем и стенок котлована у дома №16 в Москве по Большой Дмитровке весной 1998 года, а чуть спустя, вызвали разрушение дома на Мясницкой улице.
Чем больше масса обвалившейся породы и высота обвала, тем сильнее кинетическая энергия явления и ощущается его сейсмический эффект.
Сотрясения земли могут быть вызваны обвалами и большими оползнями несвязанными с тектоническими землетрясениями. Обрушение в силу потери устойчивости горных склонов громадных масс породы, сход снежных лавин также сопровождаются сейсмическими колебаниями, которые обычно далеко не распространяются.
В 1974 году со склона хребта Викунаек в Перуанских Андах в долину реки Мантаро с высоты почти два километра обрушилось вниз почти полтора миллиарда кубометров горных пород, похоронив под собою 400 человек. Оползень с невероятной силой ударил по дну и противоположному склону долины, сейсмические волны от этого удара были зарегистрированы на удалении почти в три тысячи километров. Сейсмическая энергия удара составила эквивалент землетрясения с магнитудой более пяти по шкале Рихтера.
На территории России подобные землетрясения неоднократно происходили в Архангельске, Вельске, Шенкурске и других местах. На Украине в 1915 году жители Харькова ощутили сотрясения почвы от обвального землетрясения произошедшего в Волчанском районе.
Вибрации - сейсмические колебания, всегда происходят вокруг нас, они сопровождают разработку месторождений полезных ископаемых, движение автотранспорта и поездов. Эти незаметные, но постоянно существующие микроколебания могут привести к разрушениям. Кто не раз замечал, как неизвестно от чего обламывается штукатурка, или падают, вроде бы устойчиво, закрепленные предметы. Вибрации, вызываемые движением подземных поездов метро, также не улучшают сейсмический фон территорий, но это уже больше относится к техногенным сейсмическим явлениям.
6.Микроземлетрясения.
Эти землетрясения регистрируются только в пределах локальных территорий высокочувствительными приборами. Их энергии недостаточно, что бы возбудить интенсивные сейсмические волны способные распространятся на большие расстояния. Можно сказать, происходят почти непрерывно, вызывая интерес только у ученых. Но интерес весьма большой.
Считается, что микроземлетрясения не только свидетельствуют о сейсмической опасности территорий, но служат и важным предвестником момента возникновения более сильного землетрясения. Их изучение, особенно в местах, где нет достаточных сведений о сейсмической активности в прошлом, дает возможность не дожидаясь десятки лет сильного землетрясения рассчитать потенциальную опасность территорий. На исследовании микроземлетрясений построены многие методы оценки сейсмических свойств грунтов при застройке территорий. В Японии, где существует плотная сейсмическая сеть станций Японского гидрометеорологического агентства и университетов регистрируется огромное количество слабых землетрясений. Было замечено, что эпицентры слабых землетрясений закономерно совпадают с местами, где происходили и происходят сильные землетрясения. С 1963 года по 1972 год, только в зоне разлома Неодани - место где возникали сильные землетрясения было зарегистрировано более чем 20 тысяч микроземлетрясений.
Разлом Сан-Андреас (США, Калифорния) благодаря исследованиям микроземлетрясений был впервые назван "живущим". Здесь по линии длиной почти 100 километров, расположенной южнее Сан-Франциско регистрируется огромное количество микроземлетрясений. Несмотря на относительно слабую сейсмическую активность этой зоны в настоящее время, здесь раньше происходили сильные землетрясения.
Эти результаты показывают, что при наличие современной системы регистрации микроземлетрясений можно обнаружить скрытую сейсмическую угрозу - "живой" тектонический разлом, с которым может быть связано будущее сильное землетрясение.
Создание телеметрической системы регистрации в Японии заметно повысило качество и чувствительность сейсмических наблюдений в этой стране. Теперь здесь регистрируется более чем 100 микроземлетрясений происходящих в районе Японских островов за одни сутки. Почти аналогичная, но меньшая по своим масштабам система телеметрических наблюдений создана в Израиле. Сейсмологический дивизион Израиля сегодня может регистрировать слабые землетрясения по всей территории страны.
Изучение микроземлетрясений помогает ученным разобраться в причинах возникновения более сильных и по данным о них - иногда предугадать время их возникновения. В 1977 году в районе разлома Ямасаки в Японии по поведению слабых землетрясений сейсмологами было предсказано возникновение сильного землетрясения.
Один из парадоксов обнаружения и изучения микроземлетрясений заключался в том, что их начали регистрировать в зонах активных тектонических разломов, естественно предположив что землетрясения подобной энергии не происходят в других местах. Однако это оказалось заблуждением. Очень похожая ситуация произошла в своё время в астрономии - визуальные наблюдения ночного неба позволили открыть звезды и их скопления, начертать созвездия. Однако как только появились сверхмощные телескопы, а затем и радиотелескопы ученым открылся огромный новый мир - были обнаружены новые звездные светила, планеты вокруг них, невидимые глазу радиогалактики и много другого.
Естественно, что если не устанавливать чувствительное оборудование на, казалось бы, сейсмически спокойных территориях то и обнаружить микроземлетрясения невозможно. Однако давно известно что трещинообразование и горные удары происходят и в тектонически неактивных зонах. Горные удары сопровождают разработку породы в шахтах, а давление масс породы на образовавшиеся пустоты приводит к крипу их креплений. Конечно, в таких местах интенсивность микроземлетрясений уступает по числу толчков зонам где сегодня происходят сильные землетрясения и надо приложить много труда и времени для их регистрации. Однако, все- таки микроземлетрясения, судя по всему, возникают повсеместно, под воздействием приливных и гравитационных причин.
Очаг, гипоцентр, и эпицентр землетрясения.
Накапливание энергии деформации происходит в некотором объеме подземных недр, называемом очагом землетрясения. Его объем может постепенно возрастать по мере накопления энергии деформации. В какой-то момент в каком-то месте внутри очага возникает разрыв породы. Это место называют фокусом, или гипоцентром землетрясения. Именно в нем и происходит бурное освобождение накопившейся энергии деформации.
Высвободившаяся энергия превращается, во-первых, в тепловую энергию и, во-вторых, в сейсмическую энергию, уносимую упругими волнами. Отметим, что энергия, уносимая сейсмическими волнами, составляет лишь небольшую (до 10%) долю всей энергии, выделяющейся при землетрясении. В основном же энергия идет на нагревание недр; об этом свидетельствует плавание горных пород в зоне разлома.
Не следует путать гипоцентр (фокус) землетрясения с его эпицентром. Эпицентр землетрясения есть точка на поверхности земли, находящаяся над гипоцентром. Понятно, что именно в эпицентре наблюдаются наиболее серьезные разрушения, вызванные сейсмическими волнами, вышедшими из гипоцентра. Глубина гипоцентра, иначе говоря, расстояние от гипоцентра до эпицентра – одна из важнейших характеристик тектонического землетрясения. Она может достигать 700 км.
По глубине гипоцентров землетрясения делятся на три вида: мелкофокусные (глубина гипоцентров до 70 км), среднефокусные (глубина от 70 км до 300 км), глубокофокусные (глубина более 300 км). Примерно две трети всех происходящих тектонических землетрясений мелкофокусные; их гипоцентры сосредоточены в пределах земной коры. Желая подчеркнуть нахождение в самом центре какого-либо события, нередко говорят: «я побывал в эпицентре события». Правильнее было бы сказать в данном случае: «Я побывал в гипоцентре события». Конечно, под «событием» здесь не следует понимать землетрясение. Очевидно, что невозможно побывать в самом центре (т.е. гипоцентре) землетрясения.
В заключение полезно проследить всю цепочку энергетических превращений, предшествующую тектоническому землетрясению. Потенциальная энергия земных недр частично превращается в процессе гравитационной дифференциации мантийного вещества в кинетическую энергию конвектирующей мантии (напомним пункт «Конвекция в земной мантии как главная причина движения литосферных плит» в разд. 2.4). Последняя частично превращается в кинетическую энергию литосферных плит, вовлекаемых конвектирующей мантией в движение. Кинетическая энергия литосферных плит частично превращается в потенциальную энергию упругой деформации плит, и, наконец, последняя частично превращается в энергию сейсмических волн, производящих разрушения на земной поверхности во время землетрясений.