Seizmická vlna. Druhy seizmických vĺn Chvenia zemskej kôry sa šíria seizmické vlny

Seizmické vlny- vlny, ktoré prenášajú energiu elastických (mechanických) vibrácií v horninách. Zdrojom seizmickej vlny môže byť zemetrasenie, výbuch, vibrácie alebo náraz. Seizmické vlny sa študujú v seizmológii a prieskumnej geofyzike. Na záznam vibrácií spôsobených seizmickými vlnami sa používajú autonómne seizmické rekordéry alebo prijímače pripojené k seizmickým staniciam. Rýchlosť šírenia vlny závisí od hustoty a elasticity prostredia. Rýchlosť má tendenciu stúpať s hĺbkou v zemskej kôre je 2-8 km/s a pri prehĺbení k plášťu je to 13 km/s. V seizmológii má štúdium seizmických vĺn nezávislý základný záujem a pri seizmickom prieskume sú vlny z umelých zdrojov nasmerované ku geologickým hraniciam záujmu, aby ich sledovali.

Druhy seizmických vĺn

Existujú dva hlavné typy: telesné vlny a povrchové vlny. Okrem tých, ktoré sú popísané nižšie, existujú aj iné, menej významné typy vĺn, ktoré sa na Zemi pravdepodobne nevyskytujú, no sú dôležité v asteroseizmológii.

Telové vlny

Telesné vlny prechádzajú vnútrom Zeme. Dráhu vĺn láme rôzna hustota a tvrdosť podzemných hornín.

P-vlny

P-vlny(primárne vlny) - pozdĺžne, alebo kompresné vlny. Ich rýchlosť je zvyčajne dvakrát vyššia ako rýchlosť S-vĺn a môžu prejsť akýmkoľvek materiálom. Vo vzduchu majú podobu zvukových vĺn, a preto sa ich rýchlosť rovná rýchlosti zvuku. Štandardná rýchlosť P vĺn je 330 m/s vo vzduchu, 1 450 m/s vo vode a 5 000 m/s v žule.

S vlny

S vlny(sekundárne vlny) - priečne vlny. Ukazujú, že zem sa pohybuje kolmo na smer šírenia. V prípade horizontálne polarizovaných S-vĺn sa Zem pohybuje striedavo jedným smerom a potom druhým. Vlny tohto typu môžu pôsobiť iba v pevných látkach.

Povrchové vlny

Povrchové vlny sú trochu podobné vodným vlnám, no na rozdiel od nich sa pohybujú po zemskom povrchu. Ich normálna rýchlosť je výrazne nižšia ako rýchlosť telesných vĺn. Pre svoju nízku frekvenciu, trvanie a veľkú amplitúdu sú najničivejšie zo všetkých typov seizmických vĺn. Sú dvoch typov: Rayleighove vlny a Love vlny.

P- a S-vlny v plášti a jadre

Keď dôjde k zemetraseniu, seizmografy v blízkosti epicentra zaznamenajú S- a P-vlny. Ale na veľké vzdialenosti nie je možné zistiť vysoké frekvencie prvej S-vlny. Keďže šmykové vlny nemôžu prechádzať kvapalinami, na základe tohto javu Richard Dickson Oldham vyslovil hypotézu, že Zem má tekuté vonkajšie jadro. Tento typ výskumu neskôr naznačil, že Mesiac má pevné jadro, no nedávne geofyzikálne štúdie ukazujú, že je stále roztavený.

Použitie P- a S- vĺn na lokalizáciu zemetrasenia

V prípade miestnych alebo blízkych zemetrasení je možné na zistenie vzdialenosti od udalosti použiť rozdiel v príchodoch P- a S-vĺn. V prípade globálnych zemetrasení zaznamenávajú štyri alebo viac časovo synchronizovaných pozorovacích staníc časy príchodu P-vĺn. Na základe týchto údajov môžete vypočítať epicentrum kdekoľvek na planéte. Na určenie hypocentra sa využíva väčšie množstvo dát (desiatky či stovky záznamov o príletoch P vlny zo seizmických staníc).

Najjednoduchší spôsob, ako zistiť miesto zemetrasenia v okruhu 200 km, je vypočítať rozdiel v príchode P- a S-vĺn v sekundách a vynásobiť ho 8. Ale na teleseizmickom [ neznámy termín] vo vzdialenostiach táto metóda nie je vhodná, pretože je vysoká pravdepodobnosť, že seizmické vlny sa prehĺbili až k zemskému plášťu a lámali sa a menili svoju rýchlosť.

Amplitúda seizmickej vlny

Napíšte recenziu na článok "Seizmická vlna"

Poznámky

Odkazy

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

E. F. Savarensky, Medzirezortná rada pre seizmológiu a stavby odolné voči zemetraseniu. Veda, 1983 - Celkový počet strán: 223

Úryvok charakterizujúci seizmickú vlnu

Michaud, ktorý videl pokoj svojho tres gracieux souverain, sa tiež upokojil, ale na panovníkovu priamu, podstatnú otázku, ktorá si tiež vyžadovala priamu odpoveď, si ešte nestihol pripraviť odpoveď.
– Sire, me permettrez vous de vous parler franchement en loyal militaire? [Pane, dovolíte mi hovoriť úprimne, ako sa na skutočného bojovníka patrí?] - povedal, aby získal čas.
"Plukovník, som l"exige toujours," povedal suverén. "Nemám cache rien, je veux savoir absolument ce qu"il en est." [Plukovník, vždy to vyžadujem... Nič neskrývajte, určite chcem vedieť celú pravdu.]
- Pane! - povedal Michaud s tenkým, sotva viditeľným úsmevom na perách, keď sa mu podarilo pripraviť si odpoveď vo forme ľahkého a úctivého jeu de mots [hra so slovami]. - Pane! j"ai laisse toute l"armee depuis les chefs jusqu"au dernier soldat, sans výnimka, dans une crinte epouvantable, effrayante... [Pane! Celú armádu, od veliteľov až po posledného vojaka, bez výnimky, som nechal v r. veľký, zúfalý strach...]
– Komentár ca? – prerušil ho panovník a prísne sa zamračil. – Mes Russes sa laisseront ils abattre par le malheur... Jamais!.. [Ako to? Môžu moji Rusi stratiť srdce pred zlyhaním... Nikdy!...]
To bolo presne to, na čo Michaud čakal, aby vložil svoju hru so slovami.
"Pane," povedal s úctivou hravosťou výrazu, "ils craignent seulement que Votre Majeste par bonte de céur ne se laisse persuader de faire la paix." „Is brulent de combattre,“ povedal zástupca ruského ľudu, „et de prouver a Votre Majeste par le obete de leur vie, combien ils lui sont devoues... [Pane, obávajú sa len toho, že Vaše Veličenstvo láskavosť jeho duše sa nerozhodne uzavrieť mier . Túžia znova bojovať a dokázať Vášmu Veličenstvu obetou svojich životov, akí sú vám oddaní...]
- Ach! - povedal suverén pokojne a s jemnou iskrou v očiach a udrel Michauda po pleci. - Upokojte ma, plukovník. [A! Uisťujete ma, plukovník.]
Cisár so sklonenou hlavou chvíľu mlčal.
"Eh bien, retournez a l"armee, [No, potom sa vráť do armády.]," povedal, narovnal sa do plnej výšky a otočil sa k Michaudovi s jemným a majestátnym 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 de monniere ressource impéria. "Il m"en offre encore plus que mes ennemis ne pensent," povedal suverén, stále viac inšpirovaný. "Mais si jamais il fut ecrit dans les decrets de la božská prozreteľnosť," povedal a zdvihol svoju krásnu, nežnú a brilantné pocity oči do neba, - 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 (panovník ukázal jeho ruku do polovice hrude), 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 národ, dont je sais apprecier les Oběti!.. [Povedz nám statoční muži, povedzte všetkým mojim poddaným, kamkoľvek pôjdete, že keď už nebudem mať ani jedného vojaka, sám sa stanem hlavou svojich milých šľachticov a dobrých mužov a vyčerpám tak posledné prostriedky svojho štátu Sú viac ako moji myslia si nepriatelia... Ale keby to bolo len Božou prozreteľnosťou, aby naša dynastia prestala vládnuť na tróne mojich predkov, potom, keď som vyčerpal všetky prostriedky vo svojich rukách, nechám si narásť fúzy až doteraz a radšej by som to chcel. choď zjesť jeden zemiak s posledným z mojich roľníkov, než sa opováži podpísať hanbu mojej vlasti a môjho drahého ľudu, ktorého obete si viem vážiť!..] Po vyslovení týchto slov vzrušeným hlasom sa panovník zrazu otočil, akoby chcel pred Michaudom skryť slzy, ktoré sa mu tlačili do očí, a vošiel do hlbín svojej kancelárie. Keď tam chvíľu stál, vrátil sa dlhými krokmi k Michaudovi a silným gestom mu stisol ruku pod lakeť. Panovníkova krásna, pokorná tvár sa začervenala a jeho oči horeli zábleskom odhodlania a hnevu.
"Plukovník Michaud, n"oubliez pas ce que je vous dis ici; peut etre qu"un jour nous nous le rappellerons avec plaisir... Napoleon ou moi," povedal panovník a dotkol sa jeho hrude. – Súbor Nous ne pouvons plus regner. J "ai appris a le connaitre, il ne me trompera plus... [Plukovník Michaud, nezabudnite, čo som vám tu povedal; možno si to niekedy s radosťou pripomenieme... Napoleon alebo ja... Nemôžeme dlhšie vládnuť spolu, teraz ho spoznávam a už ma nebude klamať...] - A panovník, zamračený, stíchol, keď videl výraz pevného odhodlania v očiach panovníka, Michauda - quoique. etranger, mais Russe de c?ur et d"ame - cítil. sám seba v tejto slávnostnej chvíli - entousiasme par tout ce qu"il venait d"entendre [hoci cudzinec, ale v srdci Rus... obdivujúci všetko, čo počul] (ako neskôr povedal) a v nasledujúcich vyjadreniach vykreslil seba ako svoje pocity, ako aj pocity ruského ľudu, ktorého považoval za autorizovaného.
- Pane! - povedal. - Votre Majeste signe dans ce moment la gloire de la national et le salut de l "Európa! [Vládca! Vaše Veličenstvo v tejto chvíli podpisuje slávu ľudu a spásu Európy!]
Cisár sklonil hlavu a prepustil Michauda.

Kým Rusko bolo napoly dobyté a obyvatelia Moskvy utekali do vzdialených provincií a milícia za milíciou povstala na obranu vlasti, nám, ktorí sme v tom čase nežili, sa mimovoľne zdá, že všetci Rusi, mladí i starí, boli zaneprázdnený iba obetovaním sa, záchranou vlasti alebo plačom nad jej zničením. Príbehy a opisy tej doby bez výnimky hovoria len o sebaobetovaní, láske k vlasti, zúfalstve, smútku a hrdinstve Rusov. V skutočnosti to tak nebolo. Zdá sa nám, že je to tak len preto, že z minulosti vidíme jeden spoločný historický záujem tej doby a nevidíme všetky tie osobné, ľudské záujmy, ktoré vtedajší ľudia mali. Medzitým sú v skutočnosti tieto osobné záujmy súčasnosti oveľa dôležitejšie ako všeobecné záujmy, že kvôli nim sa všeobecný záujem nikdy nepociťuje (dokonca nie je vôbec badateľný). Väčšina ľudí tej doby nevenovala pozornosť všeobecnému chodu vecí, ale riadili sa iba osobnými záujmami súčasnosti. A títo ľudia boli najužitočnejšími postavami tej doby.

Ministerstvo školstva a vedy

Ruská federácia

Krymská federálna univerzita pomenovaná po V.I. Vernadského

Tauridská akadémia

Geografická fakulta

Katedra geografie a geomorfológie

A.A. PASYNKOV

SEIZMICKÁ GEOMORFOLÓGIA

(Výukový program)

Simferopol – 2015

Pasynkov Anatolij Andrejevič

(Výukový program)

Simferopol: Krymská federálna univerzita

Pomenovaný po V.I. Vernadskom, Tauridská akadémia. 2015. – 100 s.

Tento tutoriál

Kurz prednášok je určený na prípravu akademických magistrov v odbore "", študentov geomorfológie geografických fakúlt, učiteľov a odborníkov.

OBSAH

Téma č.	kapitola	p.
		4

Téma 1. KONCEPCIA SEIZMOLÓGIE

Seizmológia(zo starogréčtiny σεισμός - (zem) trasenie a λόγος - slovo, reč) - veda o šírení seizmických vĺn v útrobách Zeme. Len pomocou seizmológie bolo možné vytvoriť obraz o hlbokej stavbe zemegule (kôra, plášť, vonkajšie a vnútorné jadro). Seizmológia sa zaoberá aj zemetraseniami, pohybmi plošín, sledovaním vývoja rudných ložísk atď.

Seizmológia je veda, ktorá sa zaoberá meraním a analýzou všetkých pohybov, ktoré sú zaznamenané seizmografmi na povrchu pevnej Zeme. Ide o oblasť geofyziky, ktorá študuje zemetrasenia, ich príčiny, následky a opatrenia na ochranu umelých štruktúr.

Hlavným nosičom informácií sú seizmické vlny, ktorých interpretácia záznamu umožňuje popri zemetraseniach študovať aj štruktúru Zeme, ako aj identifikovať ložiská nerastov a zaznamenávať výbuchy (napríklad jadrové).

Hlavnou úlohou seizmológie je študovať vnútornú štruktúru Zeme. Preto je veľmi dôležité vedieť, ako odchýlky od homogenity ovplyvňujú šírenie seizmických vĺn. V podstate všetky priame údaje o vnútornej štruktúre Zeme sú získané z pozorovaní šírenia elastických vĺn excitovaných zemetraseniami.

Pod seizmicita implikuje geografické rozloženie zemetrasení, ich vzťah so štruktúrou zemského povrchu a rozloženie podľa veľkosti (alebo energie).

Zemetrasenia- otrasy a vibrácie zemského povrchu spôsobené prírodnými príčinami (hlavne tektonickými procesmi) alebo umelými procesmi (výbuchy, napĺňanie nádrží, prepady podzemných dutín v banských dielach). Malé otrasy môžu tiež spôsobiť stúpanie lávy počas sopečných erupcií.

Ročne sa na Zemi vyskytne asi milión zemetrasení, no väčšina z nich je taká malá, že si ich nikto nevšimne. Naozaj silné zemetrasenia, ktoré môžu spôsobiť rozsiahle zničenie, sa na planéte vyskytujú približne raz za dva týždne. Našťastie väčšina z nich sa vyskytuje na dne oceánov, a preto ich nesprevádzajú katastrofálne následky (ak zemetrasenie pod oceánom neprebehne bez cunami).

Zemetrasenia sú najlepšie známe pre devastáciu, ktorú môžu spôsobiť. Ničenie budov a stavieb je spôsobené vibráciami pôdy alebo obrovskými prílivovými vlnami (tsunami), ktoré vznikajú pri seizmických posunoch na morskom dne.

Príčiny zemetrasení.

Príčinou zemetrasenia je rýchly posun úseku zemskej kôry ako celku v momente plastickej (krehkej) deformácie elasticky namáhaných hornín v mieste zdroja zemetrasenia. Väčšina zdrojov zemetrasení sa vyskytuje v blízkosti zemského povrchu (obr. 1). K samotnému posunu dochádza pôsobením elastických síl počas procesu vybíjania - zmenšením elastických deformácií v objeme celého prierezu dosky a posunutím do rovnovážnej polohy. Zemetrasenie je rýchly (v geologickom meradle) prechod potenciálnej energie akumulovanej v elasticky deformovaných (stlačených, strihaných alebo natiahnutých) horninách zemského vnútra na energiu vibrácií týchto hornín (seizmické vlny), na energiu zmien v štruktúra hornín pri zdroji zemetrasenia. K tomuto prechodu dochádza, keď je prekročená pevnosť v ťahu hornín pri zdroji zemetrasenia.

Ryža. 1 Moderné epicentrá zemetrasení a sopiek na Zemi.

Pevnosť v ťahu hornín v zemskej kôre je prekročená v dôsledku zvýšenia súčtu síl, ktoré na ňu pôsobia:

Sily viskózneho trenia plášťových konvekčných tokov na zemskej kôre;

Archimedova sila pôsobiaca na ľahkú kôru z ťažšieho plastového plášťa;

Lunárne slnečné prílivy;

Zmena atmosférického tlaku.

V momente zemetrasenia potenciálna energia elastickej deformácie v zdroji zemetrasenia rýchlo (takmer okamžite) klesá na minimálnu zvyškovú energiu (takmer na nulu). A v blízkosti zdroja sa v dôsledku posunutia dosky ako celku počas zemetrasenia o niečo zvyšujú elastické deformácie. V blízkosti hlavného zemetrasenia sa preto často vyskytujú opakované zemetrasenia – dotrasy. Rovnakým spôsobom môžu malé „predbežné“ zemetrasenia – predotrasy – vyvolať veľké v blízkosti počiatočného malého zemetrasenia. Veľké zemetrasenie (s veľkým posunom platní) môže spôsobiť následné indukované zemetrasenia aj na vzdialených okrajoch platní.

Zemetrasenia s hlbokým ohniskom, ktorých zdroje sa nachádzajú v hĺbkach až 700 km od povrchu, sa vyskytujú na konvergentných hraniciach litosférických dosiek a sú spojené so subdukciou.

Seizmické vlny a ich meranie

Zosuvu skál po zlome sa spočiatku bráni trením. V dôsledku toho sa energia spôsobujúca pohyb akumuluje vo forme elastických napätí v horninách. Keď napätie dosiahne kritický bod presahujúci treciu silu, dôjde k prudkému roztrhnutiu hornín s ich vzájomným posunom; nahromadená energia pri uvoľnení spôsobuje vlnové vibrácie zemského povrchu - zemetrasenia. Zemetrasenia môžu nastať aj vtedy, keď sú horniny stlačené do záhybov, keď veľkosť elastického napätia presiahne pevnosť v ťahu hornín a tie sa rozštiepia a vytvoria zlom.

Seizmické vlny generované zemetraseniami sa šíria všetkými smermi od zdroja ako zvukové vlny. Bod, v ktorom začína pohyb kameňa, sa nazýva ohnisko, ohnisko alebo hypocentrum, a bod na zemskom povrchu nad zdrojom je epicentrum zemetrasenia . Rázové vlny sa šíria všetkými smermi od zdroja, keď sa od neho vzďaľujú, ich intenzita klesá. Rýchlosť seizmických vĺn môže dosiahnuť 8 km/s.

Druhy seizmických vĺn.

Seizmické vlny sa delia na kompresné vlny a šmykové vlny.

Kompresné vlny alebo pozdĺžne seizmické vlny, spôsobujú vibrácie horninových častíc, ktorými prechádzajú v smere šírenia vĺn, čo spôsobuje striedanie oblastí stláčania a riedenia v horninách. Rýchlosť šírenia kompresných vĺn je 1,7-krát väčšia ako rýchlosť šmykových vĺn, preto ich seizmické stanice zaznamenávajú ako prvé. Kompresné vlny sa tiež nazývajú primárne vlny (P-vlny). Rýchlosť P-vlny sa rovná rýchlosti zvuku v príslušnej hornine. Pri frekvenciách P-vĺn vyšších ako 15 Hz môžu byť tieto vlny vnímané uchom ako podzemné bzučanie a dunenie.

Šmykové vlny alebo priečne seizmické vlny, spôsobiť kmitanie horninových častíc kolmo na smer šírenia vĺn. Strihové vlny sa tiež nazývajú sekundárne vlny (S-vlny).

Existuje tretí typ elastických vĺn - dlhé alebo povrchové vlny (L-vlny). Sú to tí, ktorí spôsobujú najväčšiu skazu.

Seizmograf

Inštrumentálne pozorovania sa prvýkrát objavili v Číne, kde v roku 132 Chang Hen vynašiel seizmoskop, čo bola zručne vyrobená nádoba. Na vonkajšej strane nádoby s kyvadlom umiestneným vo vnútri boli do kruhu vyryté hlavy drakov držiacich v ústach gule. Keď sa kyvadlo po zemetrasení rozkývalo, jedna alebo viacero gúľ spadlo do otvorených úst žiab umiestnených na dne nádob, aby ich žaby mohli prehltnúť (obr. 2).

Ryža. 2. Seizmoskop od Chang Hyuna.

Moderný seizmograf je súbor prístrojov, ktoré zaznamenávajú vibrácie zeme počas zemetrasenia a premieňajú ich na elektrický signál, zaznamenaný na seizmogramoch v analógovej a digitálnej forme. Hlavným citlivým prvkom je však tak ako predtým kyvadlo so záťažou (obr. 3).

Ryža. 3 Seizmograf.

Seizmická služba

Seizmická služba vykonáva neustále pozorovania zemetrasení. Moderná globálna sieť zahŕňa St. 2000 stacionárnych seizmických staníc, ktorých údaje sú systematicky zverejňované v seizmologických bulletinoch a katalógoch. Okrem stacionárnych staníc sa používajú expedičné seizmografy, vrátane tých, ktoré sú inštalované na dne oceánu. Expedičné seizmografy boli odoslané aj na Mesiac (kde 5 seizmografov ročne zaznamená až 3000 otrasov Mesiaca), ako aj na Mars a Venušu.

Druhy zemetrasení

Tektonické

K tektonickým zemetraseniam dochádza v dôsledku náhleho uvoľnenia stresu, napríklad pri pohybe pozdĺž zlomu v zemskej kôre (výskumy z posledných rokov ukazujú, že hlboké zemetrasenia môžu byť spôsobené aj fázovými prechodmi v zemskom plášti, ktoré sa vyskytujú pri určitých teplotách a tlaky). horizontálne posunutie – 6 m Maximálna zaznamenaná hodnota seizmogénnych posunov pozdĺž zlomu je 15 m.

Ryža. 4. Mechanizmus tektonického zemetrasenia

Obr.5 Následky tektonických zemetrasení

Niekedy vychádzajú na povrch hlboké chyby. Počas katastrofálneho zemetrasenia v San Franciscu 18. apríla 1906 bola celková dĺžka povrchových puklín v zlomovej zóne San Andreas viac ako 430 km.

Obr.6 Zlom San Andreas

Sopečný

Sopečné zemetrasenia sú typom zemetrasenia, pri ktorom k zemetraseniu dochádza v dôsledku vysokého napätia v hĺbke sopky. Príčinou takýchto zemetrasení je láva, sopečný plyn. Zemetrasenia tohto typu sú slabé, ale trvajú dlho, mnohokrát - týždne a mesiace. Zemetrasenie však pre ľudí tohto typu nepredstavuje nebezpečenstvo.

Ryža. 5. Vulkanizmus

Technogénne

Nedávno sa objavili informácie, že zemetrasenia môžu byť spôsobené ľudskou činnosťou. Napríklad v oblastiach záplav pri výstavbe veľkých nádrží sa zvyšuje tektonická aktivita - zvyšuje sa frekvencia zemetrasení a ich veľkosť. Je to spôsobené tým, že masa vody nahromadená v nádržiach svojou hmotnosťou zvyšuje tlak v horninách a presakujúca voda znižuje pevnosť hornín v ťahu. K podobným javom dochádza, keď sa z baní, lomov a pri výstavbe veľkých miest odstraňuje veľké množstvo horniny z dovezených materiálov.

Ryža. Dôsledky vplyvu človeka (zemetrasenia spôsobené človekom)

Zosuv pôdy

Zemetrasenia môžu spôsobiť aj zosuvy pôdy a veľké zosuvy pôdy. Takéto zemetrasenia sa nazývajú zosuvy pôdy, majú lokálny charakter a majú nízku silu.

Ryža. Následky zemetrasenia zosuvom pôdy

Seizmické vlny.

Počas zemetrasenia sa častice hornín pohybujú a oscilujú pri zdroji. Tlačia a vibrujú susedné častice, ktoré prenášajú vibrácie ešte ďalej vo forme akustickej vlny. Kmity šíriace sa od zdroja zemetrasenia sú elastické vlny, ktorých povaha a rýchlosť šírenia závisí od elastických vlastností a hustoty hornín. Medzi elastické vlastnosti patrí objemový modul, ktorý charakterizuje odolnosť proti stlačeniu bez zmeny tvaru, a šmykový modul, ktorý určuje odolnosť proti šmykovým silám. Rýchlosť šírenia elastických vĺn sa zvyšuje priamo úmerne s druhou odmocninou hodnôt parametrov elasticity a hustoty média.
^

Pozdĺžne a priečne vlny.

Tieto vlny sa objavujú ako prvé na seizmogramoch. Ako prvé sa zaznamenávajú pozdĺžne vlny, počas ktorých sa každá častica média najskôr stlačí a potom opäť roztiahne, pričom dochádza k vratnému pohybu v pozdĺžnom smere (t. j. v smere šírenia vĺn). Tieto vlny sa tiež nazývajú P-vlny alebo primárne vlny. Ich rýchlosť závisí od modulu pružnosti a tuhosti horniny. V blízkosti zemského povrchu je rýchlosť P vĺn 6 km/s a vo veľmi veľkých hĺbkach je to cca. 13 km/s. Ako ďalšie sa zaznamenávajú priečne seizmické vlny, nazývané aj S-vlny alebo sekundárne vlny. Keď prechádzajú, každá častica horniny kmitá kolmo na smer šírenia vĺn. Ich rýchlosť závisí od šmykového odporu horniny a je približne 7/12 rýchlosti šírenia P-vlny.

Povrchové vlny sa šíria pozdĺž alebo rovnobežne s povrchom zeme a neprenikajú hlbšie ako 80-160 km. Do tejto skupiny patria Rayleighove vlny a Loveove vlny (pomenované podľa vedcov, ktorí vyvinuli matematickú teóriu šírenia takýchto vĺn). Keď Rayleighove vlny prechádzajú, skalné častice opisujú vertikálne elipsy ležiace v ohniskovej rovine. V Love vlnách častice kameňa oscilujú kolmo na smer šírenia vĺn. Povrchové vlny sa často označujú skratkou L-vlny. Ich rýchlosť šírenia je 3,2-4,4 km/s. Počas zemetrasení s hlbokým ohniskom sú povrchové vlny veľmi slabé.

Amplitúda a perióda charakterizujú oscilačné pohyby seizmických vĺn. Amplitúda je množstvo, o ktoré sa zmení poloha častice pôdy počas prechodu vlny v porovnaní s predchádzajúcim stavom pokoja. Perióda kmitania je časový úsek, počas ktorého dôjde k jednému úplnému kmitaniu častice. V blízkosti zdroja zemetrasenia sa pozorujú vibrácie s rôznymi periódami - od zlomkov sekundy po niekoľko sekúnd. Vo veľkých vzdialenostiach od stredu (stovky kilometrov) sú však krátkodobé oscilácie menej výrazné: P-vlny sú charakterizované periódami od 1 do 10 s a S-vlny - o niečo dlhšie. Periódy povrchových vĺn sa pohybujú od niekoľkých sekúnd do niekoľkých stoviek sekúnd. Amplitúdy oscilácií môžu byť významné v blízkosti zdroja, ale vo vzdialenostiach 1500 km alebo viac sú veľmi malé - menej ako niekoľko mikrónov pre vlny P a S a menej ako 1 cm pre povrchové vlny.
^

Odraz a lom.

Pri stretnutí s vrstvami hornín s rôznymi vlastnosťami pozdĺž svojej dráhy sa seizmické vlny odrážajú alebo lámu, rovnako ako sa lúč svetla odráža od povrchu zrkadla alebo sa láme pri prechode zo vzduchu do vody. Akékoľvek zmeny elastických charakteristík alebo hustoty materiálu pozdĺž cesty šírenia seizmických vĺn spôsobujú ich lom a pri náhlych zmenách vlastností prostredia sa časť energie vĺn odrazí (pozri obrázok).
^

Dráhy seizmických vĺn.

Pozdĺžne a priečne vlny sa šíria po celej Zemi, pričom objem média zapojeného do oscilačného procesu sa neustále zvyšuje. Povrch zodpovedajúci maximálnemu pohybu vĺn určitého typu v danom momente sa nazýva čelo týchto vĺn. Keďže modul pružnosti média rastie s hĺbkou rýchlejšie ako jeho hustota (až do hĺbky 2900 km), rýchlosť šírenia vĺn v hĺbke je vyššia ako pri povrchu a čelo vlny sa zdá byť pokročilejšie vo vnútrozemí ako v bočný (laterálny) smer. Dráha vlny je čiara spájajúca bod na čele vlny so zdrojom vlny. Smery šírenia vĺn P a S sú krivky konvexne smerujúce nadol (kvôli skutočnosti, že rýchlosť vĺn je väčšia v hĺbke). Trajektórie vĺn P a S sa zhodujú, hoci prvé sa šíria rýchlejšie.

Seizmické stanice umiestnené ďaleko od epicentra zemetrasenia zaznamenávajú nielen priame P a S vlny, ale aj vlny týchto typov, ktoré sa už raz odrazili od zemského povrchu - PP a SS (alebo PR1 a SR1), a niekedy dvakrát odrazili - PPP a SSS (alebo PR2 a SR2). Existujú aj odrazené vlny, ktoré prechádzajú jednou časťou dráhy ako P-vlna a druhou, po odraze, ako S-vlna. Výsledné konvertované vlny sú označené ako PS alebo SP. Na seizmogramoch zemetrasení s hlbokým ohniskom sú pozorované aj iné typy odrazených vĺn, napríklad vlny, ktoré sa odrazili od zemského povrchu pred dosiahnutím záznamovej stanice. Zvyčajne sa označujú malým písmenom, za ktorým nasleduje veľké písmeno (napríklad рR). Tieto vlny je veľmi vhodné použiť na určenie hĺbky zdroja zemetrasenia.

V hĺbke 2900 km rýchlosť P-vlny prudko klesá z >13 km/s na ~8 km/s; a S vlny sa pod touto úrovňou, zodpovedajúcou hranici zemského jadra a plášťa, nešíria. Oba typy vĺn sa čiastočne odrážajú od tohto povrchu a časť ich energie sa vracia na povrch vo forme vĺn označených ako PcP a ScS. Jadrom prechádzajú P-vlny, no ich trajektória je prudko vychýlená a na povrchu Zeme sa objavuje tieňová zóna, v rámci ktorej sú zaznamenané len veľmi slabé P-vlny. Táto zóna začína vo vzdialenosti cca. 11 000 km od seizmického zdroja a už vo vzdialenosti 16 000 km sa opäť objavujú P-vlny a ich amplitúda sa výrazne zvyšuje v dôsledku zaostrovacieho vplyvu jadra, kde sú rýchlosti vĺn nízke. P vlny prechádzajúce zemským jadrom sú označené RCR alebo P?. Seizmogramy tiež jasne rozlišujú vlny, ktoré na ceste od zdroja k jadru prechádzajú ako S vlny, potom prechádzajú jadrom ako P vlny a po výstupe sa vlny opäť transformujú na typ S. V samom strede Zeme , v hĺbke viac ako 5100 km sa nachádza vnútorné jadro, ktoré je pravdepodobne v pevnom stave, ale jeho povaha ešte nie je úplne jasná. Vlny prenikajúce cez toto vnútorné jadro sú označené ako PKIKR alebo SKIKS (pozri obr. 1).
^

Seizmické váhy

Seizmické pohyby sú zložité, ale dajú sa klasifikovať. Existuje veľké množstvo seizmických mierok, ktoré možno redukovať na tri hlavné skupiny. V Rusku sa používa vo svete najpoužívanejšia 12-bodová stupnica MSK-64 (Medvedev-Sponheuer-Karnik), ktorá siaha až do Mercali-Cancaniho stupnice (1902), v krajinách Latinskej Ameriky 10. -bodová Rossi-Forelova stupnica (1883) bola prijatá, v Japonsku - 7-bodová stupnica. Hodnotenie intenzity, ktoré je založené na každodenných následkoch zemetrasenia, ktoré ľahko rozlíši aj neskúsený pozorovateľ, je na seizmických mierkach rôznych krajín rôzne. Napríklad v Austrálii sa jeden zo stupňov chvenia prirovnáva k „spôsobu, akým sa kôň trie o stĺp na verande“, v Európe je rovnaký seizmický efekt opísaný ako „zvony začínajú zvoniť“; sa objaví kamenná lucerna“. V najjednoduchšej a najpohodlnejšej forme sú pocity a pozorovania prezentované v schematizovanej krátkej popisnej škále (verzia MSK), ktorú môže použiť každý.

Druhy zemetrasení

Existuje niekoľko klasifikácií zemetrasení. Najmä podľa spôsobu výskytu sa rozlišujú tektonické, vulkanické, človekom spôsobené zemetrasenia, zosuvy pôdy a skalné otrasy. Keďže tento faktor je jednou z hlavných charakteristík týchto javov, je vhodné sa pri každom zo spomínaných typov zastaviť podrobnejšie.

Telesné vlny a povrchové vlny

Seizmické vlny- vlny, ktoré prenášajú energiu elastických (mechanických) vibrácií v horninách. Zdrojom seizmickej vlny môže byť zemetrasenie, výbuch, vibrácie alebo náraz.

Seizmické vlny sa študujú v seizmológii a prieskumnej geofyzike. Na záznam vibrácií spôsobených seizmickými vlnami sa používajú autonómne seizmické rekordéry alebo prijímače pripojené k seizmickým staniciam.

Rýchlosť šírenia vlny závisí od hustoty a elasticity prostredia. Pri prehlbovaní má tendenciu sa zväčšovať, v hornej časti zemskej kôry je to 2-8 km/s a pri klesaní na úroveň plášťa je to 13 km/s.

Frekvencia vĺn je nízka, pohybuje sa od 2 do 50 hertzov.

V seizmológii má štúdium seizmických vĺn nezávislý základný záujem a pri seizmickom prieskume sú vlny z umelých zdrojov nasmerované ku geologickým hraniciam záujmu, aby ich sledovali.

Druhy seizmických vĺn

Telové vlny

Telesné vlny prechádzajú vnútrom Zeme. Dráhu vĺn láme rôzna hustota a tvrdosť podzemných hornín.

P-vlny

P-vlny(primárne vlny) - pozdĺžne, alebo kompresné vlny. Podobne ako zvukové vlny, častice vibrujú tam a späť pozdĺž línie šírenia vlny. Ich rýchlosť je zvyčajne dvakrát vyššia ako rýchlosť S-vĺn a môžu prejsť akýmkoľvek materiálom. Vo vzduchu majú podobu zvukových vĺn, a preto sa ich rýchlosť rovná rýchlosti zvuku. Štandardná rýchlosť P vĺn je 330 m/s vo vzduchu, 1 450 m/s vo vode a 5 000 m/s v žule. Na spodnej strane hranice Mohorovicic je rýchlosť P-vlny približne 8100 m/s, v oblasti hranice plášť-jadro dosahuje 13600 m/s.

S vlny

S vlny(sekundárne vlny) - priečne vlny. Častice média zažívajú vibrácie kolmé na čiaru šírenia vĺn. Kvapaliny neprenášajú S-vlny, to je jeden z dôvodov, prečo je zemetrasenie na lodi na mori pociťované ako vertikálny šok, ako keby loď narazila na podvodný objekt. Na spodnej strane hranice Mohorovicic je rýchlosť S-vlny približne 4400 m/s, v oblasti hranice plášťa a jadra dosahuje 7300 m/s.

Povrchové vlny

Povrchové vlny sú dvoch typov: Rayleighove vlny a Love vlny. V Love vlnách častice oscilujú v horizontálnej rovine kolmej na smer šírenia vlny. V Rayleighových vlnách sa častice pohybujú po elipsách dopredu-hore-dozadu-dolu vzhľadom na smer šírenia vlny. Povrchová vlna sa pohybuje pomalšie ako vlna S, zatiaľ čo vlna Love je rýchlejšia ako vlna Rayleigh.

P- a S-vlny v plášti a jadre

Použitie P- a S- vĺn na lokalizáciu zemetrasenia

Najjednoduchší spôsob, ako zistiť miesto zemetrasenia v okruhu 200 km, je vypočítať rozdiel v príchode P- a S-vĺn v sekundách a vynásobiť ho 8. Ale na teleseizmickom [ neznámy termín ] vo vzdialenostiach táto metóda nie je vhodná, pretože je vysoká pravdepodobnosť, že seizmické vlny sa prehĺbili až k zemskému plášťu a lámali sa a menili svoju rýchlosť.

Amplitúda seizmickej vlny

Amplitúda seizmickej elastickej vlny je maximálna hodnota posunutia oscilujúcej častice horniny vzhľadom na rovnovážny stav. V závislosti od typu prijímača seizmických vibrácií sa amplitúda môže rovnať maximálnej rýchlosti alebo zrýchleniu vibrujúcich častíc. Po konverzii v prijímačoch sa seizmický signál stáva elektrickým, takže amplitúda je vyjadrená v mV alebo v jednotkách ADC. V súčasnosti neexistuje štandard seizmických vĺn, takže otázka jednotky merania amplitúdy zostáva otvorená a predpokladá sa, že je bezrozmerná.

V závislosti od polarity seizmického impulzu môže byť amplitúda vlny pozitívna alebo negatívna. Impulz s kladnou amplitúdou má rovnakú polaritu (poradie fáz) ako vlna vytvorená priamo zdrojom a impulz so zápornou amplitúdou má opačnú polaritu.

Seizmické vlny sa delia na kompresné vlny a šmykové vlny.

1. Kompresné vlny alebo pozdĺžne seizmické vlny spôsobujú vibrácie horninových častíc, ktorými prechádzajú v smere šírenia vĺn, čo spôsobuje striedanie oblastí kompresie a riedenia v horninách. Rýchlosť šírenia kompresných vĺn je 1,7-krát väčšia ako rýchlosť šmykových vĺn, preto ich seizmické stanice zaznamenávajú ako prvé. Kompresné vlny sa tiež nazývajú primárne vlny (P vlny). Rýchlosť P-vlny sa rovná rýchlosti zvuku v príslušnej hornine. Pri frekvenciách P-vĺn vyšších ako 15 Hz môžu byť tieto vlny vnímané uchom ako podzemné bzučanie a dunenie.
2. Strihové vlny alebo priečne seizmické vlny spôsobujú, že častice horniny vibrujú kolmo na smer šírenia vlny. Strihové vlny sa tiež nazývajú sekundárne vlny (S vlny).

Existuje tretí typ elastických vĺn - dlhé alebo povrchové vlny (L-vlny). Sú to tí, ktorí spôsobujú najväčšiu skazu.

Seizmické vlny sa delia na hypocentrálne (pozdĺžne a priečne) a povrchové (vlny Rayleigh a Love).

1.
2. Hypocentrálne šmykové vlny (S-vlny)
3. Rayleighove a Loveove vlny (R-vlny a L-vlny) sú seizmické vlny šíriace sa z epicentra zemetrasenia v hrúbke vrchnej vrstvy zemskej kôry. Posun pôdnych častíc v R-vlne nastáva vo vertikálnej rovine a v L-vlne - v horizontálnej rovine kolmej na smer šírenia týchto vĺn.

Celkový dopad vyššie uvedených škodlivých faktorov zemetrasenia na zemský povrch charakterizuje intenzita zemetrasenia, ktorá je vyjadrená v bodoch. V závislosti od intenzity vibrácií zemského povrchu bola stanovená nasledujúca klasifikácia zemetrasení

4. Hypocentrálne pozdĺžne vlny (P-vlny)- seizmické vlny šíriace sa zo zdroja zemetrasenia všetkými smermi so striedavou tvorbou kompresných a napäťových zón. V tomto prípade dochádza k posunu pôdnych častíc pozdĺž smeru šírenia vlny.
5. Hypocentrálne šmykové vlny (S-vlny)- seizmické vlny šíriace sa od zdroja zemetrasenia všetkými smermi s tvorbou šmykových zón. K posunu častíc dochádza kolmo na smer šírenia vlny.
6. Rayleighove a Loveove vlny (R-vlny a L-vlny)- seizmické vlny šíriace sa z epicentra zemetrasenia v hrúbke vrchnej vrstvy zemskej kôry. Posun pôdnych častíc v R-vlne nastáva vo vertikálnej rovine a v L-vlne - v horizontálnej rovine kolmej na smer šírenia týchto vĺn.

Hlavné parametre seizmických vĺn sú: rýchlosť šírenia, maximálna amplitúda vibrácií, perióda vibrácií a doba pôsobenia vlny.

Rýchlosť šírenia hypocentrálnych pozdĺžnych vĺn je asi 8 km/s, hypocentrálnych priečnych vĺn je asi 5 km/s a povrchových vĺn je 0,5 - 2 km/s.

Maximálna amplitúda kmitov, perióda kmitov a trvanie vĺn závisia od podmienok zeme, polohy zdroja a sily zemetrasenia.

stôl 1

	Sila zemetrasenia	stručný popis
	Nie je cítiť	Označené iba seizmickými prístrojmi.
	Veľmi slabé chvenie	Označené seizmickými prístrojmi. Pociťujú ho len niektorí ľudia, ktorí sú v stave úplného pokoja na horných poschodiach budov, a veľmi citlivé domáce zvieratá.
		Je to cítiť len vo vnútri niektorých budov, ako šok z nákladného auta.
	Mierne	Rozoznáte podľa jemného drnčania a vibrácií predmetov, riadu a okenného skla, vŕzgania dverí a stien. Vo vnútri budovy väčšina ľudí cíti otrasy.
	Dosť silný	Pod holým nebom to cítia mnohí, v domoch - všetci. Všeobecné otrasy budovy, vibrácie nábytku. Kyvadla hodín sa zastavia. Praskliny v okennom skle a omietke. Prebúdzanie spáčov. Cítia to ľudia mimo budov, kývajú sa tenké konáre stromov. Dvere buchnú.
		Cíti to každý. Veľa ľudí v strachu vybehne na ulicu. Obrazy padajú zo stien. Jednotlivé kusy omietky sa odlamujú.
	Veľmi silný	Poškodenie (trhliny) v stenách kamenných domov. Protiseizmické, ako aj drevené a prútené ploty zostávajú nepoškodené.
	Deštruktívne	Trhliny na strmých svahoch a mokrej pôde. Pamiatky sa pohnú z miesta alebo sa prevrátia. Domy sú značne poškodené.
	Zničujúce	Ťažké poškodenie a zničenie kamenných domov. Staré drevenice sú krivé.
	Deštruktívne	Trhliny v pôde sú niekedy široké až meter. Zosuvy pôdy a kolapsy zo svahov. Ničenie kamenných budov. Zakrivenie železničných koľajníc.
	Katastrofa	Široké trhliny v povrchových vrstvách zeme. Početné zosuvy pôdy a závaly. Kamenné domy sú takmer úplne zničené. Silné ohýbanie a vydutie železničných koľajníc.
	Veľká katastrofa	Zmeny v pôde dosahujú obrovské rozmery. Početné trhliny, závaly, zosuvy pôdy. Vzhľad vodopádov, priehrad na jazerách, odchýlka riečnych tokov. Nevydrží ani jedna konštrukcia.

Náročnosť záchrany ľudí pri zemetrasení je spôsobená náhlosťou jeho výskytu, ťažkosťami s nasadením síl a nasadením pátracích a záchranných operácií v zóne hromadného ničenia; prítomnosť veľkého počtu obetí vyžadujúcich núdzovú pomoc; obmedzený čas prežitia ľudí v troskách; ťažké pracovné podmienky pre záchranárov. Zdroj zemetrasenia je vo všeobecnosti charakterizovaný: zničením a prevrátením budov a stavieb, pod troskami ktorých zomierajú ľudia; výskyt výbuchov a masívnych požiarov v dôsledku priemyselných havárií, skratov v energetických sieťach a odtlakovania nádob na skladovanie horľavých kvapalín; tvorba možných ohnísk kontaminácie chemickými toxickými látkami; ničenie a blokovanie obývaných oblastí v dôsledku vytvárania početných trhlín, kolapsov a zosuvov pôdy; zaplavovanie sídiel a celých regiónov v dôsledku tvorby vodopádov, priehrad na jazerách a vychýlenia koryta riek.