В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын - Общая и экологическая геофизика, страница 9

Последний член С представляет собой «станционную» поправку, учитывающую условия установки регистрирующей аппаратуры. Функция 7'(Ь, И,) приводит наблюдения к единому эпицентральпому расстоянию, для которого можно уже непосредственно сравнивать амплитуды волн. Начало отсчета шкалы выбирается по достаточно малой стандартной амплитуде, которая считается соответствующей землетрясению с магнитудой, равной нулю. Самое сильное землетрясение — это Лссамское (1952 г.), его магнитуда 8,7. Современная аппаратура позволяет регистрировать землетрясения с магнитудой до — 2, — 3 с точностью ~0,1.

Существует зависимость между магнитудой и полной энергией землетрясения Е. Величина †,, служит мерой деформации Т грунта под действием сейсмической волны. Связь между Е и Л4 выражается эмпирической формулой (2. 24) 18 Е = А + В 1И. Коэффициенты А и В определяются сравнением магнитуды с энергией сейсмических волн от землетрясений той же магнитуды. Такое определение А и В связано с тем, что энергия волны в единице объема горной породы пропорциональна квадрату ! л. 2. Землетрлае~ил и сейсмология деформации. Если бы землетрясения разной магнитуды возбуждали цуги волн одинаковой формы, то коэффициент В был бы равен 2.

~а самом деле спектр и длина цуга волн зависят от магнитуды. По Гутенбергу и Рихтеру уравнение (2.4) записывается так: (2 25) Е = 11,8-1-1 50М или для объемных волн (2.26) 1я Е = 6,5+ 2,3т, где магнитуда объемных волн гп равна 2,5+ 0,63М. Если подставить в (2.25) М = 8,7, то для самого сильного землетрясения получим Е = 5 1024 эрг. Это громадная энергия, которая составляет 0,05% от полного количества тепла, теряемого за год всей Землей ( 10~~ эрг). Отсюда можно сделать вывод, что процессы, определяющие накопление такой большой энергии в очагах, должны определяться основными свойствами мантии, они не могут быть случайными. Для сравнения укажем, что энергия, выделившаяся при взрыве атомной бомбы в Хиросиме, 1Овв эрг.

Однако, если взорвать все накопленные к настоящему времени ядерные заряды Я ) 5 10ш т), то это будет равносильно небывалому землетрясению с магнитудой больше чем 11,3: М=365+18Ц Я --заряд в килотоннах). Эта формула применима при расчетах подземных ядерных взрывов. Если подсчитать энергию, выделяющуюся всеми землетрясениями за год, то мы увидим, что наибольшую энергию производит катастрофическое (одно!) землетрясение, остальные добавляют еще 15% от величины 5 10~~ эрг для М = 8,7. Механизм очага землетрясения Выяснение причин землетрясений и обьяснение их механизма одна из основных задач геофизики.

При сравнении результатов геодезической съемки, проведенной в Калифорнии до и после землетрясения 1906 г. в Сап-Франциско, Рейд выдвинул теорию упругой отдачи при тектонических землетрясениях. Теория содержала пять основных положений. 1. Разрыв сплошных горных пород, вызывающий тектоническое землетрясение, наступает в результате накопления упругих деформаций выше предела, который может Гл. л'. Землеищлееиил и сейсмология 5О выдержа|ь горная порода.

Деформации возникают при относительных перемещениях соседних блоков земной коры. 2. Относительные перемещения блоков не происходят внезапно в момент разрыва, а нарастая>т постепенно в течение более или менее длительного времени. 3. Движенио в момент землетрясения состоит только лишь из упругой отдачи — резкого смещения сторон разрыва в положение, в котором отсутствуют упругие деформации. Это движение заметно на расстоянии в несколько миль от разрыва.

4. Сейсмические волны возникают на поверхности разрыва. Площадь поверхности, с которой они излучаются, сначала очень мала, по затем быстро увеличивается и становится большой. Скорость ее распространения не превосходит 1'р и Ъв. 5. Энергия, освобожденная во время землетрясений, до землетрясения была энергией упругой деформации горных пород. Разрыв пород с сухим трением легче осуществляется при неглубоких землетрясениях.

На глубинах, превышающих несколько километров, сдвиг и проскальзывание с сухим трением невозможны. Сдвиг происходит в присутствии жидкости (воды). Такое проскальзывание -" важная особенность тектонических землетрясений. Яркий пример проскальзывания вдоль разломов наблюдался на поверхности во время землетрясения в ИмпериалВэлли (Калифорния) в сентябре 1950 г. Если па поворхности разлома не видно, то проскальзывание произошло в более глубоких частях коры.

Проскальзывание вдоль разрыва, выходящего на поверхность, аналогично смещениям в винтовых дислокациях, известных из физики твердого тела. Некоторые ученые (Бриджмен и др.) подвергали сомнению теорию проскальзывания, они предполагали, что землетрясение определяется резким изменением объема в результате внезапного фазового перехода. Такой механизм, если он существует, более вероятен для глубокофокусных землетрясений.

Вулканы Извержение вулканов одно из самых эффектных и грозных явлений природы. В процессе извержения из глубинных недр Земли на поверхность выносится расплавленная огненная гл.с. Землетрясении и сейсмологии масса (магма). Наземные вулканы образуют огромное количество лав и вулканогенпо-обломочного материала. Например, во время извержения вулкана Безымянного па Камчатке в 1956 г. выброшенный из жерла вулкана обломочный материал достиг объема в несколько кубических километров, а объем излившейся лавы составил несколько десятков кубических километров.

При этом высота подъема газов, паров воды, насыщенных пеплом и обломками, лав достигала 45 км. Еще больше масштабы подводного вулканизма. В пределах срединно-океанских хребтов ежегодно извергается базальтовых подводных лав приблизительно в три раза больше, чем у наземных вулканов. В соответствии с концепцией тектоники литосфер- 2 ных плит вся океанская земная кора (более — всей поверхности 3 Земли) сформировалась в резульгате глубоководного вулканизма за последние 150 млн лет. 1-1аземные извержения вулканов происходят практически на всех формах рельефа поверхности, сформировавшихся в результате самых различных геодинамических процессов. Это островные дуги (Курило-Камчатская, Японская, Филиппинская и другие островные дуги Тихого океана, острова Индонезийского архипелага, Малые Антильские острова), активные окраины континентов андийского типа (Анды, Кордильеры) и зоны сочленения континентов (Кавказ, Средиземноморье), рифтовые зоны континентов (Восточная Африка, Байкал) и участки аномального вулканизма (егорячие точки») в пределах срединно-океанских хребтов (Исландия, Галапагос, о.

Вознесения и др.). Это и зоны аномального внутриплиточного вулканизма (нагорья Ахаггар и Тибести в Африке) и районы пассивных окраин континентов (острова Зеленого Мыса, Камерун). В зависимости от вязкости и газононасыщенности магмы наземные извержения отличаются исключительным разнообразием. При обычных для начала извержения температурах 1000— 1200'С вязкость магматических расплавов разного состава (в зависимости от места извержения) может изменяться от 10 до 10ш пуаз. При этом по мере снижения температуры расплава его вязкость может возрастать на 3-4 порядка. Существуют различные типы извержений вулканов в зависимости от величины вязкости расплавов. Гавайский тип извержения, создающий чаще всего щитовидные вулканы, отличается относительно спокойным излиянием жидкой базальтовой магмы, образующий в кратерах огненно- Гл.

ь'. Землепгряееиия и сейсмология жидкие озера и лавовые потоки. Газы образуют фонтаны, выбрасывающие комки и капли жидкой лавы, которые вытягиваются в полете в тонкие стеклянные нити (вулкан Килауэа). В стромболианском типе извержений, создающем обычно стратовулканы, наряду с излиянием жидких лав базальтового и андезито-базальтового составов, преобладающими являются небольшие взрывы, которые выбрасывают куски шлака и витые и веретенообразные бомбы. Для купольного типа извержений характерно выжимание и выталкивание вязкой (андсзитовой, дацитовой или риолитовой) лавы сильным напором газа из каналов вулкана и образование куполов, криптокуполов, конусокуполов и обелисков.

В вулканическом типе большую роль играют газообразные вещества, производящие взрывы и выбросы огромных черных туч, переполненных болыпим количеством обломков лав. Глубоководный вулканизм проявляется главным образом в осевых частях срединно-океанских хребтов и в зонах окраинных морей, где происходит излияние однообразных по составу расплавов тгшситовых базальтов. В меньшей степени глубоководный вулканизм проявлен па трансформпых разломах и в зонах аномального вулканизма (вулканы «горячих точеки типа Гавайского Императорского хребта).

На поверхности океана глубоководное извержение вулкана обычно никак не проявляется. Выделяющиеся из волнистых, подушечных, глыбовых расплавов вулканические газы полностью поглощаются водной толщей. Процессы вулканизма, как уже отмечалось., играют болыпую роль в изменении облика Земли, формировании земной коры.

Существенное влияние вулканизм оказывает на формирование атмосферы и гидросферы, на условия обитания живых организмов и человека. В районах, подверженных вулканизму, проживает более 400 млн человек. В настоящее время на суше известно более 800 вулканов, извергавшихся в историческое время.