Seizmički val. Vrste seizmičkih valova Vibracije kore seizmički valovi se šire

Seizmički valovi- valovi koji prenose energiju elastičnih (mehaničkih) vibracija u stijenama. Izvor seizmičkog vala može biti potres, eksplozija, vibracija ili udar. Seizmički valovi proučavaju se u seizmologiji i istražnoj geofizici. Za snimanje vibracija izazvanih seizmičkim valovima koriste se autonomni seizmički snimači ili prijamnici povezani sa seizmičkim postajama. Brzina širenja valova ovisi o gustoći i elastičnosti medija. Brzina raste s dubinom, u zemljinoj kori iznosi 2-8 km/s, a pri produbljivanju do plašta 13 km/s. U seizmologiji je proučavanje seizmičkih valova od neovisnog temeljnog interesa, au seizmičkom istraživanju valovi iz umjetnih izvora usmjeravaju se na geološke granice od interesa kako bi im se ušlo u trag.

Vrste seizmičkih valova

Postoje dvije glavne vrste: tjelesni valovi i površinski valovi. Osim dolje opisanih, postoje i drugi, manje značajni tipovi valova koji se vjerojatno neće naći na Zemlji, ali su važni u asteroseizmologiji.

Tjelesni valovi

Tjelesni valovi putuju kroz unutrašnjost Zemlje. Put valova lomi se različitim gustoćama i tvrdoćom podzemnih stijena.

P-valovi

P-valovi(primarni valovi) - longitudinalni ili kompresijski valovi. Obično je njihova brzina dvostruko veća od S-valova i mogu proći kroz bilo koji materijal. U zraku oni poprimaju oblik zvučnih valova, pa prema tome njihova brzina postaje jednaka brzini zvuka. Standardna brzina P valova je 330 m/s u zraku, 1450 m/s u vodi i 5000 m/s u granitu.

S valovi

S valovi(sekundarni valovi) - poprečni valovi. Oni pokazuju da se tlo kreće okomito na smjer širenja. U slučaju horizontalno polariziranih S-valova, Zemlja se naizmjenično kreće u jednom, a zatim u drugom smjeru. Valovi ove vrste mogu djelovati samo u čvrstim tijelima.

Površinski valovi

Površinski valovi donekle su slični vodenim valovima, ali za razliku od njih putuju duž Zemljine površine. Njihova normalna brzina znatno je manja od brzine tjelesnih valova. Zbog niske frekvencije, trajanja i velike amplitude najrazorniji su od svih vrsta seizmičkih valova. Postoje dvije vrste: Rayleighovi valovi i Loveovi valovi.

P- i S-valovi u plaštu i jezgri

Kada se dogodi potres, seizmografi u blizini epicentra bilježe S- i P-valove. Ali na velikim udaljenostima nemoguće je otkriti visoke frekvencije prvog S-vala. Budući da transverzalni valovi ne mogu putovati kroz tekućine, na temelju ovog fenomena, Richard Dickson Oldham je pretpostavio da Zemlja ima tekuću vanjsku jezgru. Ova vrsta istraživanja kasnije je sugerirala da Mjesec ima čvrstu jezgru, ali nedavne geofizičke studije pokazuju da je još uvijek rastaljena.

Korištenje P- i S-valova za lociranje potresa

U slučaju lokalnih ili obližnjih potresa, razlika u dolascima P- i S-valova može se koristiti za otkrivanje udaljenosti od događaja. U slučaju globalnih potresa, četiri ili više vremenski sinkroniziranih promatračkih postaja bilježe vremena dolaska P-valova. Na temelju tih podataka možete izračunati epicentar bilo gdje na planetu. Za određivanje hipocentra koristi se veća količina podataka (desetci ili stotine zapisa dolazaka P-vala sa seizmičkih postaja).

Najlakši način da saznate mjesto potresa u radijusu od 200 km je izračunati razliku u dolasku P- i S-valova u sekundama i pomnožiti je s 8. Ali na teleseizmičkom [ nepoznat pojam] na udaljenostima ova metoda nije prikladna, jer postoji velika vjerojatnost da su se seizmički valovi produbili do Zemljinog plašta i prelomili, mijenjajući svoju brzinu.

Amplituda seizmičkog vala

Napišite recenziju o članku "Seizmički val"

Bilješke

Linkovi

• eqseis.geosc.psu.edu/~cammon/HTML/Classes/IntroQuakes/Notes/waves_and_interior.html

E. F. Savarensky, Međuodjelsko vijeće za seizmologiju i potresno otpornu gradnju. Znanost, 1983. - Ukupno stranica: 223

Izvadak koji karakterizira seizmički val

Vidjevši smirenost svog tres gracieux souveraina, smirio se i Michaud, ali na suvereno izravno, suštinsko pitanje, koje je također zahtijevalo izravan odgovor, još nije stigao pripremiti odgovor.
– Sire, me permettrez vous de vous parler franchement en loyal militaire? [Gospodine, hoćete li mi dopustiti da govorim iskreno, kako i dolikuje pravom ratniku?] - rekao je da dobije na vremenu.
“Pukovniče, je l"exige toujours," rekao je suveren. "Ne me cachez rien, je veux savoir absolument ce qu”il en est." [Pukovniče, uvijek ovo zahtijevam... Nemojte ništa skrivati, svakako želim znati cijelu istinu.]
- Gospodine! - rekao je Michaud s tankim, jedva primjetnim osmijehom na usnama, uspjevši svoj odgovor pripremiti u obliku lagane i pune poštovanja jeu de mots [igre riječi]. - Gospodine! j"ai laisse toute l"armee depuis les chefs jusqu"au dernier soldat, sans exception, dans une crinte epouvantable, effrayante... [Sire! Ostavio sam cijelu vojsku, od zapovjednika do posljednjeg vojnika, bez iznimke, u veliki, očajnički strah...]
– Komentar ca? – prekinuo ga je suveren, strogo se mršteći. – Mes Russes se laisseront ils abattre par le malheur... Jamais!.. [Kako to? Mogu li moji Rusi klonuti duhom pred neuspjehom... Nikad!..]
To je upravo ono što je Michaud čekao da ubaci svoju igru ​​riječi.
"Sire", rekao je s razigranim izrazom lica punim poštovanja, "ils craignent seulement que Votre Majeste par bonte de céur ne se laisse persuader de faire la paix." “Ils brulent de combattre,” rekao je predstavnik ruskog naroda, “et de prouver a Votre Majeste par le sacrifice de leur vie, combien ils lui sont devoues... [Gospodine, oni se samo boje da će Vaše Veličanstvo, izvan dobrota njegove duše, neće se odlučiti na mir . Željni su ponovno se boriti i žrtvom svojih života dokazati Vašem Veličanstvu koliko su Vam odani...]
- Ah! - rekao je suveren mirno i s blagim sjajem u očima, udarivši Michauda po ramenu. - Vous me tranquillisez, pukovniče. [A! Vi me uvjeravate, pukovniče.]
Car je pognute glave neko vrijeme šutio.
“Eh bien, retournez a l"armee, [Pa, onda se vrati u vojsku.]," rekao je, uspravljajući se u svoju punu visinu i okrećući se prema Michaudu nježnom i veličanstvenom gestom, "et dites a nos braves, dites a tous mes bons sujets partout ou vous passerez, que quand je n"aurais plus aucun soldat, je me mettrai moi meme, a la tete de ma chere noblesse, de mes bons paysans et j"userai ainsi jusqu"a la derniere ressource de mon carstvo. “Il m"en offre encore plus que mes ennemis ne pensent," rekao je suveren, postajući sve nadahnutiji. "Mais si jamais il fut ecrit dans les decrets de la divine providence", rekao je, podižući svoju lijepu, nježnu i briljantni osjećaji oči u nebo, - que ma dinastie dut cesser de rogner sur le trone de mes ancetres, alors, apres avoir epuise tous les moyens qui sont en mon pouvoir, je me laisserai croitre la barbe jusqu"ici (suveren je pokazao svoj ruku do pola prsa) , et j"irai manger des pommes de terre avec le dernier de mes paysans plutot, que de signer la honte de ma patrie et de ma chere nation, dont je sais apprecier les sacrifices!.. [Reci našim hrabri ljudi, recite svim mojim podanicima, kamo god pošli, da ću, kad više ne budem imao nijednog vojnika, sam postati glavar svojih ljubaznih plemića i dobrih ljudi i tako iscrpiti posljednja sredstva moje države. Oni su više od moje neprijatelji misle... Ali ako je božanskom providnošću suđeno da naša dinastija prestane vladati na prijestolju mojih predaka, tada ću, iscrpivši sva sredstva u svojim rukama, do sada pustiti bradu i radije bih otišao jesti jedan krumpir s posljednjim mojim seljacima nego se usudio potpisati sramotu svoje domovine i dragog mi naroda, čiju žrtvu znam cijeniti!..] Rekavši ove riječi uzbuđenim glasom, suveren se odjednom okrene, kao da želeći sakriti od Michauda suze koje su mu navrle na oči, i ušetao u dubinu njegova ureda. Nakon što je ondje stajao nekoliko trenutaka, dugim se koracima vratio do Michauda i snažno mu kretnjom stisnuo ruku ispod lakta. Vladarevo lijepo, krotko lice pocrvenjelo je, a oči su mu gorjele odsjajem odlučnosti i gnjeva.
"Pukovniče Michaud, n"oubliez pas ce que je vous dis ici; peut etre qu"un jour nous nous le rappellerons avec plaisir... Napoleon ou moi," rekao je suveren, dodirujući svoja prsa. – Nous ne pouvons plus regner ansambl. J "ai appris a le connaitre, il ne me trompera plus... [Pukovniče Michaud, ne zaboravite što sam vam rekao ovdje; možda ćemo se jednog dana ovoga sa zadovoljstvom sjećati... Napoleon ili ja... Ne možemo duže vladati zajedno. Sada ga prepoznajem, i on me više neće varati...] - I suveren, namršteno, ušuti. Čuvši ove riječi, vidjevši izraz čvrste odlučnosti u očima suverena, Michaud - quoique etranger, mais Russe de c?ur et d"ame - osjetio se u ovom svečanom trenutku - entousiasme par tout ce qu"il venait d"entendre [iako stranac, ali Rus u srcu... diveći se svemu što je čuo] ( kako je kasnije rekao), a u sljedećim izrazima prikazao je sebe kako svoje osjećaje, tako i osjećaje ruskog naroda, kojeg je smatrao ovlaštenim.
- Gospodine! - On je rekao. - Votre Majeste signe dans ce moment la gloire de la nation et le salut de l "Europe! [Suvereno! Vaše Veličanstvo potpisuje u ovom trenutku slavu naroda i spas Europe!]
Car je pognuo glavu i pustio Michauda.

Dok je Rusija bila napola pokorena, a stanovnici Moskve bježali u daleke pokrajine, i milicija za milicijom ustajala na obranu domovine, nehotice se čini nama, koji nismo živjeli u to vrijeme, da su svi ruski ljudi, mladi i stari, bili zauzet samo time da se žrtvuje, spasi domovinu ili plače nad njezinim uništenjem. Priče i opisi tog vremena, bez iznimke, govore samo o samopožrtvovnosti, ljubavi prema domovini, očaju, tuzi i junaštvu Rusa. U stvarnosti to nije bio slučaj. Čini nam se da je to tako samo zato što iz prošlosti vidimo jedan zajednički povijesni interes tog vremena a ne vidimo sve one osobne, ljudske interese koje su imali ljudi tog vremena. Međutim, u stvarnosti su ti osobni interesi sadašnjosti toliko značajniji od općih interesa da se zbog njih opći interes nikada ne osjeti (čak se uopće ne primijeti). Većina ljudi tog vremena nije obraćala pozornost na opći tijek stvari, već su bili vođeni samo osobnim interesima sadašnjosti. A ti su ljudi bili najkorisnije figure tog vremena.

Ministarstvo obrazovanja i znanosti

Ruska Federacija

Krimsko federalno sveučilište nazvano po V.I. Vernadski

Akademija Tauride

Geografski fakultet

Zavod za geografiju i geomorfologiju

A.A. PASYNKOV

SEIZMIČKA GEOMORFOLOGIJA

(Tutorial)

Simferopolj – 2015

Pasinkov Anatolij Andrejevič

(Tutorial)

Simferopolj: Krimsko federalno sveučilište

Nazvana po V. I. Vernadskom, Akademija Tauride. 2015. – 100 str.

Ovaj tutorial

Tečaj predavanja namijenjen je pripremi akademskih magistara iz područja geomorfologije, studenata geografskih fakulteta, nastavnika i specijalista.

© Krimsko federalno sveučilište nazvano po V.I. Vernadsky, Tauride Academy, 2015

SADRŽAJ

Tema br.	poglavlje	str.
		4

Tema 1. POJAM SEIZMOLOGIJE

Seizmologija(od starogrčkog σεισμός - (zemlja) podrhtavanje i λόγος - riječ, govor) - znanost o širenju seizmičkih valova u utrobi Zemlje. Samo uz pomoć seizmologije bilo je moguće stvoriti sliku dubinske strukture globusa (kora, plašt, vanjska i unutarnja jezgra). Seizmologija se bavi i potresima, pomicanjima platformi, praćenjem razvoja rudnih ležišta itd.

Seizmologija je znanost koja se bavi mjerenjem i analizom svih kretanja koja seizmografi bilježe na površini čvrste Zemlje. Ovo je grana geofizike koja proučava potrese, njihove uzroke, posljedice i mjere zaštite umjetnih građevina.

Glavni nositelj informacija su seizmički valovi, čija interpretacija snimke omogućuje proučavanje strukture Zemlje uz potrese, kao i prepoznavanje naslaga minerala i snimanje eksplozija (na primjer, nuklearnih).

Glavni zadatak seizmologije je proučavanje unutarnje strukture Zemlje. Stoga je vrlo važno znati kako odstupanja od homogenosti utječu na širenje seizmičkih valova. U biti svi izravni podaci o unutarnjoj strukturi Zemlje dobiveni su iz promatranja širenja elastičnih valova pobuđenih potresima.

Pod, ispod seizmičnost podrazumijeva geografski raspored potresa, njihov odnos s strukturom zemljine površine i raspored po magnitudi (ili energiji).

Potresi- podrhtavanja i vibracije Zemljine površine uzrokovane prirodnim uzrocima (uglavnom tektonski procesi) ili umjetnim procesima (eksplozije, punjenje rezervoara, urušavanje podzemnih šupljina u rudarskim radovima). Mala podrhtavanja također mogu uzrokovati podizanje lave tijekom vulkanskih erupcija.

Oko milijun potresa dogodi se diljem Zemlje svake godine, no većina je toliko mala da prođu nezapaženo. Stvarno jaki potresi, koji mogu uzrokovati široka razaranja, događaju se na planetu otprilike jednom svaka dva tjedna. Srećom, većina njih događa se na dnu oceana, pa ih stoga ne prate katastrofalne posljedice (ako se potres pod oceanom ne dogodi bez tsunamija).

Potresi su najpoznatiji po razaranju koje mogu izazvati. Razaranja zgrada i građevina uzrokovana su vibracijama tla ili golemim plimnim valovima (tsunamijem) koji nastaju tijekom seizmičkih pomaka na morskom dnu.

Uzroci potresa.

Uzrok potresa je brzo pomicanje dijela zemljine kore kao cjeline u trenutku plastične (krhke) deformacije elastično napregnutih stijena u izvorištu potresa. Većina izvora potresa javlja se u blizini Zemljine površine (slika 1). Sam pomak nastaje pod djelovanjem elastičnih sila tijekom procesa pražnjenja - smanjenjem elastičnih deformacija u volumenu cijelog presjeka ploče i pomicanjem u ravnotežni položaj. Potres je brz (na geološkoj razini) prijelaz potencijalne energije akumulirane u elastično deformiranim (stlačenim, posmaknutim ili istegnutim) stijenama zemljine unutrašnjosti u energiju vibracija tih stijena (seizmički valovi), u energiju promjena struktura stijena u izvorištu potresa. Ovaj prijelaz se događa kada se prekorači vlačna čvrstoća stijena u izvorištu potresa.

Riža. 1 Moderni epicentri potresa i vulkana na Zemlji.

Vlačna čvrstoća stijena u zemljinoj kori prekoračena je kao rezultat povećanja zbroja sila koje djeluju na nju:

Sile viskoznog trenja konvekcijskih strujanja plašta o zemljinu koru;

Arhimedova sila koja djeluje na laku koru iz težeg plastičnog plašta;

Mjesečevo-solarne plime;

Promjena atmosferskog tlaka.

U trenutku potresa potencijalna energija elastične deformacije u izvorištu potresa brzo (gotovo trenutno) opada na minimalnu zaostalu energiju (gotovo na nulu). A u blizini izvora, zbog pomicanja ploče kao cjeline tijekom potresa, elastične deformacije se nešto povećavaju. Zato se u blizini glavnog potresa često javljaju ponavljani potresi - naknadni potresi. Na isti način, mali "preliminarni" potresi - foreshocks - mogu izazvati veliki u blizini početnog malog potresa. Veliki potres (s velikim pomakom ploče) može izazvati naknadne inducirane potrese čak i na udaljenim rubovima ploča.

Potresi dubokog fokusa, čiji se izvori nalaze na dubinama do 700 km od površine, javljaju se na konvergentnim granicama litosfernih ploča i povezani su sa subdukcijom.

Seizmički valovi i njihovo mjerenje

Klizanje stijena duž rasjeda u početku je spriječeno trenjem. Kao rezultat toga, energija koja uzrokuje kretanje akumulira se u obliku elastičnih naprezanja u stijenama. Kada naprezanje dosegne kritičnu točku koja premašuje silu trenja, dolazi do oštrog pucanja stijena s njihovim međusobnim pomicanjem; akumulirana energija oslobađanjem uzrokuje valovito titranje zemljine površine – potrese. Potresi se također mogu dogoditi kada se stijene sabijaju u nabore, kada veličina elastičnog naprezanja premašuje vlačnu čvrstoću stijena i one se cijepaju, stvarajući rasjed.

Seizmički valovi koje stvaraju potresi šire se u svim smjerovima od izvora poput zvučnih valova. Točka u kojoj počinje kretanje stijene naziva se žarište, žarište ili hipocentar, a točka na zemljinoj površini iznad izvora je epicentar potresa . Udarni valovi šire se u svim smjerovima od izvora, a kako se od njega udaljavaju njihov intenzitet opada. Brzine seizmičkih valova mogu doseći 8 km/s.

Vrste seizmičkih valova.

Seizmički valovi se dijele na kompresijske valove i smične valove.

Valovi kompresije, ili longitudinalni seizmički valovi, uzrokuju vibracije čestica stijena kroz koje prolaze duž smjera širenja valova, uzrokujući izmjenu područja kompresije i razrijeđenosti u stijenama. Brzina širenja kompresijskih valova je 1,7 puta veća od brzine posmičnih valova, pa ih seizmičke postaje prve bilježe. Valovi kompresije nazivaju se i primarni valovi (P-valovi). Brzina P-vala jednaka je brzini zvuka u odgovarajućoj stijeni. Na frekvencijama P-valova većim od 15 Hz, ti se valovi mogu percipirati uhom kao podzemno brujanje i tutnjava.

Smični valovi ili transverzalni seizmički valovi, uzrokuju titranje čestica stijena okomito na smjer širenja vala. Smični valovi nazivaju se i sekundarni valovi (S-valovi).

Postoji i treća vrsta elastičnih valova - dugi ili površinski valovi (L-valovi). Oni su ti koji uzrokuju najviše razaranja.

Seizmograf

Instrumentalna promatranja su se prvi put pojavila u Kini, gdje je 132. godine Chang Hen izumio seizmoskop, koji je bio vješto izrađena posuda. Na vanjskoj strani posude, unutar koje se nalazi njihalo, u krugu su ugravirane glave zmajeva koji u ustima drže kugle. Kada se njihalo od potresa, jedna ili više kuglica je palo u otvorena usta žaba postavljenih na dnu posuda kako bi ih žabe mogle progutati (slika 2).

Riža. 2. Seizmoskop Chang Hyuna.

Suvremeni seizmograf je skup instrumenata koji bilježe vibracije tla tijekom potresa i pretvaraju ih u električni signal, zabilježen na seizmogramima u analognom i digitalnom obliku. Međutim, kao i prije, glavni osjetljivi element je njihalo s teretom (slika 3).

Riža. 3 Seizmograf.

Seizmološka služba

Stalna motrenja potresa provodi seizmička služba. Moderna globalna mreža uključuje St. 2000 stacionarnih seizmičkih postaja čiji se podaci sustavno objavljuju u seizmološkim biltenima i katalozima. Osim stacionarnih stanica, koriste se i ekspedicijski seizmografi, uključujući i one postavljene na dnu oceana. Ekspedicijski seizmografi poslani su i na Mjesec (gdje 5 seizmografa godišnje zabilježi do 3000 potresa Mjeseca), te na Mars i Veneru.

Vrste potresa

Tektonski

Tektonski potresi nastaju kao posljedica naglog oslobađanja naprezanja, primjerice, tijekom kretanja duž rasjeda u zemljinoj kori (istraživanja posljednjih godina pokazuju da dubinski potresi mogu biti uzrokovani i faznim prijelazima u Zemljinom plaštu koji se događaju pri određenim temperaturama i pritiscima). horizontalni pomak – ​​6 m. Maksimalna zabilježena vrijednost seizmogenih pomaka duž rasjeda je 15 m.

Riža. 4. Mehanizam tektonskog potresa

Sl.5 Posljedice tektonskih potresa

Ponekad duboki rasjedi isplivaju na površinu. Tijekom katastrofalnog potresa u San Franciscu 18. travnja 1906. ukupna duljina površinskih pukotina u zoni rasjeda San Andreas bila je veća od 430 km.

Sl.6 Rasjed San Andreas

Vulkanski

Vulkanski potresi su vrsta potresa kod kojih se potres javlja kao posljedica velike napetosti u dubini vulkana. Uzrok ovakvih potresa je lava, vulkanski plin. Potresi ove vrste su slabi, ali traju dugo, mnogo puta - tjednima i mjesecima. Međutim, potres ne predstavlja opasnost za ljude ove vrste.

Riža. 5. Vulkanizam

tehnogeno

Nedavno su se pojavile informacije da potrese može uzrokovati ljudska aktivnost. Na primjer, u područjima poplava tijekom izgradnje velikih akumulacija, tektonska aktivnost se povećava - povećava se učestalost potresa i njihova magnituda. To je zbog činjenice da masa vode nakupljene u rezervoarima svojom težinom povećava tlak u stijenama, a voda koja curi smanjuje vlačnu čvrstoću stijena. Slični se fenomeni događaju kada se velike količine stijena uklanjaju iz rudnika, kamenoloma i tijekom izgradnje velikih gradova iz uvoznih materijala.

Riža. Posljedice utjecaja uzrokovanih ljudskim djelovanjem (potresi uzrokovani ljudskim djelovanjem)

Klizište

Uzrok potresa mogu biti i klizišta i velika klizišta. Takvi potresi nazivaju se klizišta, lokalne su prirode i male su snage.

Riža. Posljedice potresa od klizišta

^

Seizmički valovi.

Tijekom potresa, čestice stijena se kreću i osciliraju u izvoru. Oni guraju i vibriraju susjedne čestice, koje prenose vibracije još dalje u obliku akustičnog vala. Oscilacije koje se šire od izvora potresa su elastični valovi čija priroda i brzina širenja ovise o elastičnim svojstvima i gustoći stijena. Elastična svojstva uključuju modul volumena, koji karakterizira otpornost na sabijanje bez promjene oblika, i modul smicanja, koji određuje otpornost na sile smicanja. Brzina širenja elastičnih valova povećava se izravno proporcionalno kvadratnom korijenu vrijednosti parametara elastičnosti i gustoće medija.
^

Uzdužni i transverzalni valovi.

Ti se valovi prvi pojavljuju na seizmogramima. Prvi koji se bilježe su longitudinalni valovi, tijekom čijeg prolaska se svaka čestica medija najprije sabija, a zatim ponovno širi, doživljavajući povratno gibanje u longitudinalnom smjeru (tj. u smjeru širenja vala). Ovi valovi se također nazivaju P-valovi ili primarni valovi. Njihova brzina ovisi o modulu elastičnosti i krutosti stijene. U blizini zemljine površine brzina P valova iznosi 6 km/s, a na vrlo velikim dubinama cca. 13 km/s. Sljedeći koji se bilježe su transverzalni seizmički valovi, koji se nazivaju i S-valovi ili sekundarni valovi. Dok prolaze, svaka čestica stijene oscilira okomito na smjer širenja vala. Njihova brzina ovisi o otporu stijene na smicanje i iznosi približno 7/12 brzine širenja P-vala.

Površinski valovi se šire duž ili paralelno s površinom zemlje i ne prodiru dublje od 80-160 km. Ova skupina uključuje Rayleighove valove i Loveove valove (nazvane po znanstvenicima koji su razvili matematičku teoriju širenja takvih valova). Kada Rayleighovi valovi prolaze kroz njih, čestice stijena opisuju okomite elipse koje leže u žarišnoj ravnini. U Love valovima, čestice stijena osciliraju okomito na smjer širenja vala. Površinski valovi često se skraćeno nazivaju L-valovi. Njihova brzina širenja je 3,2-4,4 km/s. Tijekom potresa dubokog fokusa površinski valovi su vrlo slabi.

Amplituda i period karakteriziraju oscilatorna kretanja seizmičkih valova. Amplituda je iznos za koji se mijenja položaj čestice tla tijekom prolaska vala u odnosu na prethodno stanje mirovanja. Period titranja je vremenski period tijekom kojeg se dogodi jedan potpuni titraj čestice. U blizini izvora potresa uočavaju se vibracije s različitim periodima - od frakcija sekunde do nekoliko sekundi. Međutim, na velikim udaljenostima od središta (stotine kilometara), kratkoperiodične oscilacije su manje izražene: P-valove karakteriziraju razdoblja od 1 do 10 s, a S-valovi - malo duži. Periodi površinskih valova kreću se od nekoliko sekundi do nekoliko stotina sekundi. Amplitude oscilacija mogu biti značajne u blizini izvora, ali na udaljenostima od 1500 km ili više vrlo su male - manje od nekoliko mikrona za P i S valove i manje od 1 cm za površinske valove.
^

Refleksija i refrakcija.

Nailazeći na svom putu na slojeve stijena različitih svojstava, seizmički valovi se reflektiraju ili lome, kao što se zraka svjetlosti odbija od površine zrcala ili lomi pri prelasku iz zraka u vodu. Svaka promjena elastičnih karakteristika ili gustoće materijala na putu širenja seizmičkih valova uzrokuje njihovo lomljenje, a kod naglih promjena svojstava medija dio energije vala se reflektira (vidi sliku).
^

Staze seizmičkih valova.

Uzdužni i transverzalni valovi šire se Zemljom, dok se volumen medija uključenog u oscilatorni proces neprestano povećava. Površina koja odgovara maksimalnom kretanju valova određene vrste u određenom trenutku naziva se fronta tih valova. Budući da modul elastičnosti medija raste s dubinom brže od njegove gustoće (do dubine od 2900 km), brzina širenja valova na dubini veća je nego blizu površine, a čini se da je fronta vala naprednija prema unutrašnjosti nego u lateralni (bočni) smjer. Staza vala je linija koja povezuje točku na fronti vala s izvorom vala. Smjerovi širenja P i S valova su krivulje konveksno okrenute prema dolje (zbog činjenice da je brzina valova veća u dubini). Putanje P i S valova se podudaraju, iako se prvi šire brže.

Seizmičke postaje smještene daleko od epicentra potresa bilježe ne samo izravne P i S valove, već i valove ovih tipova, već jednom reflektirane od Zemljine površine - PP i SS (ili PR1 i SR1), a ponekad i dvaput reflektirane - PPP i SSS (ili PR2 i SR2). Postoje i reflektirani valovi koji jedan dio puta putuju kao P-val, a drugi, nakon refleksije, kao S-val. Rezultirajući pretvoreni valovi označeni su kao PS ili SP. U seizmogramima potresa dubokog žarišta uočavaju se i druge vrste reflektiranih valova, primjerice valovi koji su se reflektirali od Zemljine površine prije nego što su stigli do postaje za snimanje. Obično se označavaju malim slovom iza kojeg slijedi veliko slovo (na primjer, rR). Ovi valovi su vrlo zgodni za određivanje dubine izvora potresa.

Na dubini od 2900 km, brzina P-vala naglo opada s >13 km/s na ~8 km/s; a S valovi se ne šire ispod ove razine, koja odgovara granici zemljine jezgre i plašta. Obje vrste valova se djelomično reflektiraju od ove površine, a dio njihove energije vraća se na površinu u obliku valova označenih kao PcP i ScS. P-valovi prolaze kroz jezgru, ali njihova putanja je oštro skrenuta i na površini Zemlje se pojavljuje zona sjene unutar koje se bilježe samo vrlo slabi P-valovi. Ova zona počinje na udaljenosti od cca. 11 tisuća km od seizmičkog izvora, a već na udaljenosti od 16 tisuća km ponovno se pojavljuju P-valovi, čija se amplituda značajno povećava zbog fokusiranja utjecaja jezgre, gdje su brzine valova niske. P valovi koji prolaze kroz zemljinu jezgru nazivaju se RCR ili P?. U seizmogramima se također jasno razlikuju valovi koji na putu od izvora do jezgre idu kao S valovi, zatim prolaze kroz jezgru kao P valovi, a po izlasku iz valova ponovno se pretvaraju u valove tipa S. U samom središtu Zemlje , na dubini većoj od 5100 km, nalazi se unutarnja jezgra za koju se pretpostavlja da je u čvrstom stanju, ali njena priroda još nije posve jasna. Valovi koji prodiru kroz ovu unutarnju jezgru nazivaju se PKIKR ili SKIKS (vidi sliku 1).
^

Seizmičke ljestvice

Seizmička kretanja su složena, ali se mogu klasificirati. Postoji velik broj seizmičkih ljestvica koje se mogu svesti u tri glavne skupine. U Rusiji se koristi 12-stupanjska ljestvica MSK-64 (Medvedev-Sponheuer-Karnik), koja je najraširenija u svijetu, još od Mercali-Cancanijeve ljestvice (1902.), u zemljama Latinske Amerike 10. usvojena je -stupanjska Rossi-Forelova ljestvica (1883.), u Japanu - 7-stupanjska ljestvica. Procjena intenziteta, koja se temelji na svakodnevnim posljedicama potresa koje je lako uočiti i neiskusnom promatraču, različita je na seizmičkim ljestvicama različitih zemalja. Na primjer, u Australiji se jedan od stupnjeva podrhtavanja uspoređuje s "načinom na koji se konj trlja o stup verande"; u Europi se isti seizmički učinak opisuje kao "zvona počinju zvoniti"; u Japanu, "prevrnuto pojavljuje se kameni fenjer”. U najjednostavnijem i najprikladnijem obliku, osjećaji i zapažanja prikazani su u shematiziranoj kratkoj deskriptivnoj ljestvici (MSK verzija) koju može koristiti svatko.

^

Vrste potresa

Postoji nekoliko klasifikacija potresa. Posebno se prema načinu nastanka razlikuju tektonski, vulkanski, umjetni potresi, potresi odrona i pucanje stijena. Budući da je ovaj faktor jedna od glavnih karakteristika ovih pojava, preporučljivo je detaljnije se zadržati na svakoj od navedenih vrsta.

Tjelesni valovi i površinski valovi

Seizmički valovi- valovi koji prenose energiju elastičnih (mehaničkih) vibracija u stijenama. Izvor seizmičkog vala može biti potres, eksplozija, vibracija ili udar.

Seizmički valovi proučavaju se u seizmologiji i istražnoj geofizici. Za snimanje vibracija izazvanih seizmičkim valovima koriste se autonomni seizmički snimači ili prijamnici povezani sa seizmičkim postajama.

Brzina širenja valova ovisi o gustoći i elastičnosti medija. Produbljivanjem ima tendenciju povećanja; u gornjem dijelu zemljine kore iznosi 2-8 km/s, a pri spuštanju do razine plašta 13 km/s.

Frekvencija valova je niska, kreće se od 2 do 50 herca.

U seizmologiji je proučavanje seizmičkih valova od neovisnog temeljnog interesa, au seizmičkom istraživanju valovi iz umjetnih izvora usmjeravaju se na geološke granice od interesa kako bi im se ušlo u trag.

Vrste seizmičkih valova

Postoje dvije glavne vrste: tjelesni valovi i površinski valovi. Osim dolje opisanih, postoje i drugi, manje značajni tipovi valova koji se vjerojatno neće naći na Zemlji, ali su važni u asteroseizmologiji.

Tjelesni valovi

Tjelesni valovi putuju kroz unutrašnjost Zemlje. Put valova lomi se različitim gustoćama i tvrdoćom podzemnih stijena.

P-valovi

P-valovi(primarni valovi) - longitudinalni ili kompresijski valovi. Slično zvučnim valovima, čestice vibriraju naprijed-natrag duž linije širenja vala. Obično je njihova brzina dvostruko veća od S-valova i mogu proći kroz bilo koji materijal. U zraku oni poprimaju oblik zvučnih valova, pa prema tome njihova brzina postaje jednaka brzini zvuka. Standardna brzina P valova je 330 m/s u zraku, 1450 m/s u vodi i 5000 m/s u granitu. Na donjoj strani Mohorovičićeve granice brzina P-vala je približno 8100 m/s, au području granice plašt-jezgra doseže 13600 m/s.

S valovi

S valovi(sekundarni valovi) - poprečni valovi. Čestice medija doživljavaju vibracije okomito na liniju širenja vala. Tekućine ne prenose S-valove, to je jedan od razloga da se potres na brodu na moru osjeti kao vertikalni udar, kao da je brod naišao na podvodni objekt. Na donjoj strani Mohorovičićeve granice brzina S-vala je približno 4400 m/s, au području granice plašt-jezgra doseže 7300 m/s.

Površinski valovi

Površinski valovi donekle su slični vodenim valovima, ali za razliku od njih putuju duž Zemljine površine. Njihova normalna brzina znatno je manja od brzine tjelesnih valova. Zbog niske frekvencije, trajanja i velike amplitude najrazorniji su od svih vrsta seizmičkih valova.

Postoje dvije vrste površinskih valova: Rayleighovi valovi i Loveovi valovi. U Loveovim valovima čestice osciliraju u horizontalnoj ravnini okomitoj na smjer širenja vala. U Rayleighovim valovima čestice se kreću po elipsama naprijed-gore-natrag-dolje u odnosu na smjer širenja vala. Površinski val putuje sporije od S vala, dok je Loveov val brži od Rayleighovog vala.

P- i S-valovi u plaštu i jezgri

Kada se dogodi potres, seizmografi u blizini epicentra bilježe S- i P-valove. Ali na velikim udaljenostima nemoguće je otkriti visoke frekvencije prvog S-vala. Budući da transverzalni valovi ne mogu putovati kroz tekućine, na temelju ovog fenomena, Richard Dickson Oldham je pretpostavio da Zemlja ima tekuću vanjsku jezgru. Ova vrsta istraživanja kasnije je sugerirala da Mjesec ima čvrstu jezgru, ali nedavne geofizičke studije pokazuju da je još uvijek rastaljena.

Korištenje P- i S-valova za lociranje potresa

U slučaju lokalnih ili obližnjih potresa, razlika u dolascima P- i S-valova može se koristiti za otkrivanje udaljenosti od događaja. U slučaju globalnih potresa, četiri ili više vremenski sinkroniziranih promatračkih postaja bilježe vremena dolaska P-valova. Na temelju tih podataka možete izračunati epicentar bilo gdje na planetu. Za određivanje hipocentra koristi se veća količina podataka (desetci ili stotine zapisa dolazaka P-vala sa seizmičkih postaja).

Najlakši način da saznate mjesto potresa u radijusu od 200 km je izračunati razliku u dolasku P- i S-valova u sekundama i pomnožiti je s 8. Ali na teleseizmičkom [ nepoznat pojam ] na udaljenostima ova metoda nije prikladna, jer postoji velika vjerojatnost da su se seizmički valovi produbili do Zemljinog plašta i prelomili, mijenjajući svoju brzinu.

Amplituda seizmičkog vala

Amplituda seizmičkog elastičnog vala najveća je vrijednost pomaka oscilirajuće čestice stijene u odnosu na ravnotežno stanje. Ovisno o vrsti prijemnika seizmičkih vibracija, amplituda može biti jednaka maksimalnoj brzini ili akceleraciji vibrirajućih čestica. Nakon pretvorbe u prijemnicima, seizmički signal postaje električni, pa se amplituda izražava u mV ili u ADC jedinicama. Trenutno ne postoji etalon seizmičkog vala, pa pitanje jedinice mjerenja amplitude ostaje otvoreno i pretpostavlja se da je bezdimenzijska.

Ovisno o polaritetu seizmičkog impulsa, amplituda vala može biti pozitivna ili negativna. Impuls s pozitivnom amplitudom ima isti polaritet (redoslijed faza) kao i val koji izravno stvara izvor, a puls s negativnom amplitudom ima suprotan polaritet.

Seizmički valovi se dijele na kompresijske valove i smične valove.

• 1. Valovi kompresije, ili longitudinalni seizmički valovi, uzrokuju vibracije čestica stijene kroz koje prolaze duž smjera širenja valova, uzrokujući izmjenu područja kompresije i razrijeđenosti u stijenama. Brzina širenja kompresijskih valova je 1,7 puta veća od brzine posmičnih valova, pa ih seizmičke postaje prve bilježe. Valovi kompresije nazivaju se i primarni valovi (P valovi). Brzina P-vala jednaka je brzini zvuka u odgovarajućoj stijeni. Na frekvencijama P-valova većim od 15 Hz, ti se valovi mogu percipirati uhom kao podzemno brujanje i tutnjava.
• 2. Smični valovi ili transverzalni seizmički valovi uzrokuju titranje čestica stijena okomito na smjer širenja vala. Smični valovi nazivaju se i sekundarni valovi (S valovi).

Postoji i treća vrsta elastičnih valova - dugi ili površinski valovi (L-valovi). Oni su ti koji uzrokuju najviše razaranja.

Seizmički valovi se dijele na hipocentralne (longitudinalne i transverzalne) i površinske (Rayleigh i Love valovi).

• 1.
• 2. Hipocentralni smični valovi (S-valovi)
• 3. Rayleigh i Love valovi (R-valovi i L-valovi) su seizmički valovi koji se šire iz epicentra potresa u debljini gornjeg sloja zemljine kore. Pomicanje čestica tla u R-valu događa se u vertikalnoj ravnini, au L-valu - u horizontalnoj ravnini okomito na smjer širenja ovih valova.

Ukupan utjecaj navedenih štetnih čimbenika potresa na zemljinu površinu karakterizira se intenzitetom potresa koji se izražava u bodovima. Ovisno o intenzitetu vibracija zemljine površine, utvrđena je sljedeća klasifikacija potresa

• 4. Hipocentralni longitudinalni valovi (P-valovi)- seizmički valovi koji se šire od izvora potresa u svim smjerovima uz naizmjenično stvaranje zona pritiska i napetosti. U ovom slučaju, pomicanje čestica tla događa se duž smjera širenja valova.
• 5. Hipocentralni smični valovi (S-valovi)- seizmički valovi koji se šire od izvora potresa u svim smjerovima uz stvaranje smičnih zona. Pomicanje čestica događa se okomito na smjer širenja vala.
• 6. Rayleigh i Love valovi (R-valovi i L-valovi)- seizmički valovi koji se šire od epicentra potresa u debljini gornjeg sloja zemljine kore. Pomicanje čestica tla u R-valu događa se u vertikalnoj ravnini, au L-valu - u horizontalnoj ravnini okomito na smjer širenja ovih valova.

Glavni parametri seizmičkih valova su: brzina širenja, najveća amplituda vibracija, period vibracija i vrijeme djelovanja vala.

Brzina širenja hipocentralnih longitudinalnih valova je oko 8 km/s, hipocentralnih transverzalnih valova oko 5 km/s, a površinskih 0,5 - 2 km/s.

Najveća amplituda oscilacija, period oscilacija i trajanje valova ovise o uvjetima tla, položaju izvora i snazi ​​potresa.

Ukupan utjecaj navedenih štetnih čimbenika potresa na zemljinu površinu karakterizira se intenzitetom potresa koji se izražava u bodovima. Ovisno o intenzitetu vibracija zemljine površine, utvrđena je sljedeća klasifikacija potresa (tablica 1).

stol 1

	Jačina potresa	kratak opis
	Ne osjeti se	Obilježeno samo seizmičkim instrumentima.
	Vrlo slaba podrhtavanja	Označeno seizmičkim instrumentima. Osjete ga samo pojedini ljudi koji su u stanju potpunog mira na gornjim katovima zgrada te vrlo osjetljivi kućni ljubimci.
		Osjeća se samo unutar nekih zgrada, kao udar kamiona.
	Umjereno	Prepoznaje se po laganom zveckanju i vibriranju predmeta, posuđa i prozorskog stakla, škripanju vrata i zidova. Unutar zgrade većina ljudi osjeti podrhtavanje.
	Prilično jako	Na otvorenom ga osjete mnogi, u kućama - svi. Opće podrhtavanje zgrade, vibracije namještaja. Klatna sata se zaustavljaju. Pukotine na prozorskom staklu i žbuci. Buđenje spavača. Osjete ga ljudi izvan zgrada, njišu se tanke grane drveća. Vrata se zalupe.
		To osjete svi. Mnogi ljudi u strahu istrče na ulicu. Slike padaju sa zidova. Odlamaju se pojedini komadi žbuke.
	Vrlo jak	Oštećenja (pukotine) u zidovima kamenih kuća. Protupotresne, kao i građevine od drvene i pleterne ograde ostaju neoštećene.
	Destruktivno	Pukotine na strmim padinama i mokrom tlu. Spomenici se miču s mjesta ili se prevrću. Kuće su teško oštećene.
	Razarajuće	Teška oštećenja i razaranja kamenih kuća. Stare drvene kuće su nakrivljene.
	Destruktivno	Pukotine u tlu ponekad su široke i do metar. Odroni i urušavanja s padina. Uništavanje kamenih zgrada. Zakrivljenost željezničkih tračnica.
	Katastrofa	Široke pukotine u površinskim slojevima zemlje. Brojna klizišta i urušavanja. Kamene kuće su gotovo potpuno uništene. Jako savijanje i ispupčenje željezničkih tračnica.
	Velika katastrofa	Promjene u tlu poprimaju goleme razmjere. Brojne pukotine, urušavanja, odroni. Pojava vodopada, brana na jezerima, devijacija riječnih tokova. Niti jedna struktura ne može izdržati.

Poteškoće spašavanja ljudi u potresu uzrokovane su iznenadnošću njegove pojave, teškoćama raspoređivanja snaga i razmještanja operacija traganja i spašavanja u zoni masovnog razaranja; prisutnost velikog broja žrtava kojima je potrebna hitna pomoć; ograničeno vrijeme preživljavanja ljudi u ruševinama; teški uvjeti rada spasilaca. Izvorište potresa općenito karakteriziraju: razaranje i prevrtanje zgrada i građevina pod čijim ruševinama ljudi umiru; pojava eksplozija i velikih požara koji su posljedica industrijskih nesreća, kratkih spojeva u energetskim mrežama i depresurizacije spremnika za skladištenje zapaljivih tekućina; stvaranje mogućih žarišta kontaminacije kemijskim otrovnim tvarima; uništavanje i blokiranje naseljenih područja kao rezultat stvaranja brojnih pukotina, urušavanja i klizišta; plavljenje naselja i cijelih regija kao posljedica stvaranja slapova, brana na jezerima i devijacija riječnih korita.