Поэтому континентальные плиты можно сравнить с островами, плавающими в океане расплавленной магмы. Там, где они соприкасаются и трутся друг о друга, возникают зоны экстремальной сейсмической активности. Эти процессы создают напряжения в горных породах вблизи поверхности, которые снимаются землетрясениями.
Шкалы сейсмической магнитуды — Seismic magnitude scales
Шкалы сейсмических магнитуд используются для описания общей силы или «магнитуды» землетрясения. Они отличаются от шкал сейсмической интенсивности, которые классифицируют интенсивность или тяжесть подземных толчков, вызванных землетрясением в определенном месте. Величина обычно определяется на основе измерений сейсмических волн землетрясения, записанных в сейсмограмме. Шкалы магнитуд различаются в зависимости от того, какой аспект сейсмических волн измеряется и как он измеряется. Различные шкалы магнитуд необходимы из-за различий в землетрясениях, имеющейся информации и целей, для которых эти магнитуды используются.
- 1 Магнитуда землетрясения и интенсивность землетрясений
- 2 Шкала магнитуды
- 2,1 Шкала магнитуд «Рихтера»
- 2.2 Другие «местные» шкалы магнитуды
- 2.2.1 Магнитуда Японского метеорологического агентства шкала
- 2.3.1 шкала mB
- 2.3.2 шкала mb
- 2.3.3 mb Lg шкала
Магнитуда землетрясения и интенсивность землетрясений
Земная кора подвержена тектоническим нагрузкам. Когда это давление становится достаточно сильным, чтобы разрушить кору или преодолеть трение, препятствующее скольжению одного куска коры по другому, происходит высвобождение энергии, часть которой выражается в виде различных видов сейсмических волн, сотрясающих Землю.
Магнитуда — это оценка относительного «размера» или силы землетрясения и, следовательно, его способности вызвать землетрясение. Она относится «приблизительно к высвобожденной сейсмической энергии».
Изосейсмическая карта для землетрясения в Иллинойсе в 1968 г. Неравномерное распределение колебаний связано с изменениями в геологии и/или грунтовых условиях.
Интенсивность относится к тяжести или силе тряски в конкретном месте и может быть связана с максимальной скоростью движения грунта. Используя изометрическую карту наблюдаемой интенсивности (см. рисунок), магнитуду землетрясения можно оценить как по максимальной наблюдаемой интенсивности (обычно, но не всегда, вблизи эпицентра), так и по площади региона, где ощущалось землетрясение.
Интенсивность местного сотрясения зависит от нескольких факторов, помимо силы землетрясения, одним из наиболее важных из которых является характер грунта. Например, толстые слои мягкой почвы (такие как курган) могут усиливать сейсмические волны, часто на значительном расстоянии от источника, а осадочные бассейны часто резонируют и увеличивают продолжительность сотрясений. По этой причине во время землетрясения Лома Приета в 1989 году район Марина в Сан-Франциско пострадал больше всего, несмотря на то, что находился почти в 100 км от эпицентра. Геологические структуры также сыграли свою роль, например, когда сейсмические волны, проходящие под южной частью залива Сан-Франциско, отразились от основания земной коры в сторону Сан-Франциско и Окленда. Аналогичное явление вызвало сейсмические волны на других крупных разломах в регионе.
Шкалы магнитуд
Типичная сейсмограмма. P-волны сжатия (следуют за красными линиями) — по сути, звук через горную породу — являются самыми быстрыми сейсмическими волнами и приходят первыми, обычно примерно за 10 секунд при землетрясении на расстоянии около 50 км. Латерально колеблющиеся S-волны (следующие за зелеными линиями) появляются через несколько секунд и распространяются со скоростью, немного превышающей скорость P-волн. S-волнам может потребоваться час, чтобы достичь точки, находящейся на расстоянии 1000 км. Обе волны являются объемными и проникают непосредственно в земную кору. За S-волнами следуют различные типы поверхностных волн — волны Ливи и волны Рэлея, которые распространяются только на поверхности Земли. При глубоких землетрясениях поверхностные волны меньше, потому что они меньше взаимодействуют с поверхностью. При неглубоких землетрясениях — на глубине менее 60 км — поверхностные волны сильнее и могут длиться несколько минут; они переносят большую часть энергии землетрясения и наносят наибольший ущерб.
Землетрясение излучает энергию в виде различных типов сейсмических волн, свойства которых отражают природу разлома и коры, через которые проходят волны. Чтобы определить силу землетрясения, обычно необходимо выделить конкретные типы этих волн на сейсмограмме, а затем измерить одно или несколько свойств волны, таких как время, ориентация, амплитуда, частота или продолжительность. Дополнительные поправки делаются на расстояние, тип земной коры и характеристики сейсмографа, записавшего сейсмограмму.
Различные шкалы величины представляют собой различные способы определения величины на основе имеющейся информации. Все шкалы магнитуд сохраняют логарифмическую шкалу, разработанную Чарльзом Рихтером, и корректируются таким образом, чтобы средний диапазон был близок к оригинальной шкале Рихтера.
Большинство шкал магнитуд основаны на измерениях только части землетрясения. сейсмических волн и поэтому являются неполными. В некоторых случаях это приводит к систематическому занижению величины, так называемому насыщению.
С 2005 года Международная ассоциация сейсмологии и физики недр (IASPEI) стандартизировала процедуры измерений и уравнения для наиболее важных шкал магнитуд M L, M s, mb, mB и mb Lg.
Шкала магнитуды «Рихтера»
Первая шкала магнитуд для измерения землетрясений, разработанная Чарльзом Ф. Рихтером в 1935 году и широко известная как «шкала Рихтера», на самом деле является местной шкалой магнитуд, называемой ML или ML. Рихтер установил две особенности, которые сегодня являются общими для всех шкал магнитуд. Во-первых, шкала логарифмическая, т.е. каждая единица равна десятикратной широте
Сейсмическая шкала Рихтера, широко известная как шкала Рихтера или шкала ML, — это логарифмическая шкала, измеряющая количество энергии, высвобождаемой в земной коре во время землетрясения. Он назван в честь американского сейсмолога Чарльза М. Френсиса Рихтера (1900-1985), который открыл его вместе с немцем Бено Гутенбергом (1889-1960).
Что такое шкала Рихтера?
Шкала Рихтера используется во всем мире для измерения силы землетрясений с магнитудой от 2,0 до 6,9 на глубине от 0 до 400 км.
Для землетрясений магнитудой 7,0 и выше больше не используется метод Рихтера, а применяется более точная шкала сейсмической магнитуды — магнитуда момента (Mw), предложенная Томасом Хенксом и Хироо Канамори в 1979 году; поэтому землетрясения магнитудой 6,9 не могут быть измерены по шкале Рихтера.
Эта шкала считается способом отличить небольшие землетрясения от ежедневных и сильные землетрясения от спорадических. Был использован крутильный сейсмометр Wood-Anderson, и первоначальная оценка была проведена в конкретном районе в Южной Калифорнии (США).
Несмотря на доказанную полезность и популярность, шкала Рихтера имеет тот недостаток, что ее трудно связать с физическими свойствами сейсмического источника. При звездной величине от 8,3 до 8,5 возникает эффект насыщения, который делает измерения неточными. Она также ограничена возможностью изобретения собственного сейсмографа и требует расширений и других дополнительных шкал.
По этой причине его использование было распространено на землетрясения с сейсмической интенсивностью 6,9, поскольку в настоящее время используются другие подходящие шкалы, но с большей точностью и полезностью. Однако это неизвестно и часто искажается в СМИ.
В предложенной Рихтером шкале используются логарифмы, повторяющие логику астрономических шкал магнитуд. Формула для его расчета выглядит следующим образом:
Формула шкалы Рихтера
M = logA + 3log(8∆t) — 2,92 = log10 (A,∆t3)/(1,62).
Шкала варьируется от 1,5 до 12 градусов. До второго уровня землетрясения обычно не обсуждаются, потому что это микроземлетрясения, которые человек не может воспринимать. Записывайте до 8 000 движений в день. Землетрясения магнитудой 4 считаются незначительными и обычно регистрируются сейсмографами, но они не ощущаются и редко причиняют ущерб. Звезда 4-й величины не в два раза больше звезды 2-й величины, а в 100 раз больше.
- M = землетрясение произвольной, но постоянной магнитуды, высвобождающее ту же энергию
- A = амплитуда сейсмической волны, зарегистрированная сейсмическими волнами, в миллиметрах.
- t = время в секундах от начала первичной (P) до вторичной (S) волны.
Характеристики
Наибольший ущерб может быть нанесен на уровне 4. Землетрясения классифицируются как умеренные землетрясения магнитудой 5 и более, и каждый год происходит около 800 таких землетрясений. Землетрясения такого типа обычно вызывают повреждения плохо построенных зданий и отдельные повреждения более крупных сооружений.
Уровень 6 считается сильным и может причинить ущерб на территории диаметром 160 км. Чтобы понять масштабы этого события, нужно представить себе
Чем сильнее землетрясение, тем больше его последствия. Стихийные бедствия влияют на инфраструктуру городов, рушатся здания, обрушиваются горы, происходят вторичные бедствия, такие как наводнения или пожары. Землетрясения и их последствия унесли жизни многих людей на нашем веку. Но помимо физических разрушений и очевидных потерь, волны землетрясения также влияют на здоровье человека. Многочисленные исследования ученых всего мира подтвердили теорию о том, что некоторые «чувствительные» люди чувствуют, что вот-вот произойдет что-то ужасное, и у них болит голова или поднимается температура. Раньше таких людей считали магами и шаманами, потому что они могли буквально предсказать надвигающуюся катастрофу, просто следуя своей интуиции. Конечно, все это может быть совпадением, никто с этим не спорит, но, учитывая количество исследований и времени, которое блестящие умы потратили на это, в такие совпадения трудно поверить.
Помимо физических, психологических и других проблем, землетрясения также оказывают влияние на окружающую среду. То же самое верно и для многих оползней, лавин и других более мелких, но не менее опасных катастроф. Изменения ландшафта, вызванные сильными землетрясениями, могут привести к уничтожению целых деревень и городов, а также популяций растений и животных. Почва начинает меняться, вода в различных водоемах засоряется мусором, и в конце концов целые реки пересыхают. Но может произойти и обратное: Река выходит из берегов до такой степени, что затопляются ближайшие окрестности, унося человеческие жизни и вызывая разрушения. Многие технологические процессы останавливаются, в воздух выбрасываются химикаты, отравляющие людей. Катастрофа также может настигнуть запасы опасных материалов, например, оружия, которые в лучшем случае выйдут из строя, а в худшем — активируются, что приведет к жертвам.
Последствия землетрясений
Нельзя исключать и возможные лесные пожары, наводнения и другие последствия, вызванные простым землетрясением. Для успешного сокращения числа потенциальных жертв в чрезвычайной ситуации существует полный перечень спасательных мероприятий: Первый шаг — начать поиск пострадавших и эвакуацию жителей, а также проверить закрытые помещения, чтобы убедиться, что там никого нет. Затем следует уделить время осмотру пострадавших, а затем оказать им первую помощь, так как они могут быть в состоянии сильного стресса или травмы. Затем пострадавших следует собрать в заранее определенном месте, например, в убежище, которое всегда имеется в городах в районах с высокой вероятностью землетрясений. Окружающие районы должны быть эвакуированы в более безопасные районы, как можно дальше от эпицентра.
Классы делятся в зависимости от силы сейсмических толчков, которые, в свою очередь, зависят от эпицентра. Даже в те времена, когда люди почти не умели писать, они оставляли в пещерах записи в виде рисунков, чтобы предупредить своих потомков о бедствиях и показать им, как их избежать. Еще в 19 веке некоторые образованные люди пытались найти классификацию в зависимости от влияния катастрофы на жизнь людей, ландшафт и топографию планеты, окружающую среду. Швейцария и Италия создали шкалу RF (шкала Россия-Форель), задачей которой является классификация потрясений террора в зависимости от их интенсивности. Эта шкала долгое время не использовалась, и в 1902 году итальянец Джузеппе Меркалья предложил альтернативу с двенадцатью пунктами вместо десяти:
Землетрясения на карте
Классы и виды землетрясений
Шкала Рихтера — это специальный перечень категорий землетрясений, разделяющий их в зависимости от интенсивности. Эта классификация основана на изучении самого вещества, энергии сейсмических волн, возникающих во время катастрофы. Она была предложена в 1935 году американским сейсмологом Чарльзом Рихтером, который лишь сформулировал основные принципы. Позже он был задокументирован другим американским исследователем, Бено Гутенбергом. Его теоретические принципы распространились по всему миру, но шкала названа в честь своего основателя, отсюда и классификация землетрясений в зависимости от их магнитуды.
- Не особо значительные землетрясения, которые не чувствуются людьми.
- Жители верхних этажей начинают чувствовать тряску, но никаких видимых последствий не происходит.
- На нижних этажах слабо колеблется шкаф, дверь или стакан с водой, а верхний этаж уже начинает ощущать на себе тряску в полной мере.
- Большинство людей на улице, на нижних и верхних этажах ощущают, что дом потряхивает. Люди с менее чутким сном просыпаются, на верхних этажах возможны трещины в деревянной мебели, дрожат окна.
- Люди снаружи здания начинают чувствовать трудность в том, чтобы держаться на ногах. Жители зданий начинают бояться, поскольку вещи падают не только на верхних, но и на нижних этажах, здание уже трясётся сильно и это можно увидеть даже снаружи. Двери начинают открываться без помощи человека, по окнам идут трещины, жидкость из большинства сосудов может выливаться, а сосуды разбиваются.
- Многие люди начиная с этого пункта начинают паниковать, бежать из дома и спасать самые необходимые вещи. Животные начинают кричать, поскольку их охватывает страх. Книги, посуда, даже тяжёлая мебель начинает падать. По стенам кирпичных зданий идут трещины, штукатурка обваливается.
- На этом уровне здания начинают полноценно обрушаться, стоять на ногах на улице становится трудно, водители бегут из машин, поскольку их транспорт перестаёт поддаваться контролю.
- Большинство кирпичных зданий рушится, самые крепкие из них сильно трясутся. Ветви деревьев обламываются, большинство монументов падает.
- Железобетонные здания начинают обваливается так же, как и кирпичные.
- Практически все строения выше 3-х этажей уже обвалились, остальные трясутся и рушатся.
- Этот уровень уже является полноценной катастрофой, поскольку появляется множество жертв, люди не способны стоять на ногах, асфальтированные дороги рушатся по швам и вся инфраструктура идёт крахом.
- Реки и озёра меняют свое местоположение, рельеф и ландшафт местности меняется до неузнаваемости. Подобный уровень был лишь несколько раз, но последствия остаются на многие века, а люди в свою очередь не способны их устранить. Те землетрясения, которые достигают подобных масштабов, несут угрозы всему миру.
Чарльз Фрэнсис Рихтер
Шкала Рихтера – магнитуда и балльность
Его принцип заключается в определении характеристик энергии, высвобождаемой при сейсмических колебаниях. С чисто теоретической точки зрения, для нее нет пределов, но есть некоторые границы, которые эта энергия еще не преодолела и вряд ли преодолеет в ближайшие несколько столетий. Рихтер взял за основу логарифмическую шкалу. Из этого следует, что каждое значение указывает на ценность, которая в десять раз сильнее предыдущей. Таким образом, землетрясение шестой магнитуды будет вибрировать в десять раз сильнее, чем землетрясение пятой магнитуды, хотя численная разница не кажется такой уж большой.
На самом деле, величина и сила — это немного разные понятия. Сила или энергия высвобождается в эпицентре, фокальной точке, и затем увеличивается в 30-35 раз, причем величина изменяется на единицу. Величина, с другой стороны, является безразмерной величиной, которая считается аналогом логарифмов. Таким образом, все волны различаются по величине и классифицируются на основе исследований двух американских ученых.
Сама шкала Рихтера выглядит следующим образом
С этого момента мнения ученых разделились, но большинство из них уверены, что землетрясения более 9,0 баллов не могут происходить на Земле с чисто физической точки зрения. Поскольку всем известно, что каждое из этих событий представляет собой колебания, вызванные сдвигом литосферных плит, исследователи путем расчетов пришли к выводу, что сейсмические волны имеют определенные пределы, которые трудно преодолеть. Однако никогда нельзя исключить возможность того, что эти расчеты не соответствуют действительности, поэтому всегда существуют
Землетрясение — это, прежде всего, общее событие, которое ощущается только в районе пересечения литосферных плит, т.е. в конкретной точке планеты. Однако сила волны не всегда зависит от источника и эпицентра, поскольку колебания могут происходить на разных высотах, что может привести к незначительным изменениям в силе.
- Амплитуда 2.0 присуща незаметным происшествиям, поэтому особого внимания им не уделяется.
- 4,5 – это уже более значимое событие, землетрясения, относящиеся к этому классу, приводят к небольшим разрушениям.
- Далее идёт 6.0 – это уже разрушения умеренного масштаба, но всё ещё не являющиеся катастрофой мирового уровня.
- Самыми сильными из всех землетрясений являются те, которые имеют амплитуду 8,5. Их было не так много за всю историю, но каждое из них оставило настолько большой след, что даже через тысячи лет о них помнят и их последствия видны.
Слабые землетрясения совершенно бесшумны и могут быть обнаружены только по вибрации люстр или подпружиненных автомобилей.
Самые сильные из них вызывают заметное сотрясение почвы, падение предметов и хлопанье дверей. Погода остается неизменной, независимо от того, светит ли солнце или идет дождь.
Особенности и признаки землетрясений
Магнитуда волн землетрясения указывается по шкале Рихтера.
Магнитуда — это логарифм отношения амплитуды волны данного землетрясения к признанному стандарту. Это мера смещения сегментов грунта относительно друг друга. Рассматриваются как продольные, так и вертикальные волны.
Как измеряют сейсмические волны
Шкала Рихтера не имеет верхнего предела. Значения могут быть дробными и не всегда совпадают с 12-балльной шкалой.
Измерения проводятся с помощью сейсмографа — специального прибора, который регистрирует волны в виде графических кривых.
Сила землетрясения определяется по его последствиям и сообщениям очевидцев. В Японии используется 9-балльная классификация, но во всем мире более распространена 12-балльная шкала (в Америке — шкала Меркалли, в России — MSK-64, в Европе — EMS).
Список, основанный на пунктах:
Шкала землетрясений по баллам
Шкалы магнитуды и интенсивности используются для оценки и сравнения землетрясений. Шкала магнитуд различает землетрясения в зависимости от их магнитуды, т.е. относительной энергетической характеристики землетрясения. Существуют различные магнитуды или шкалы магнитуд: локальная магнитуда (ML), магнитуда поверхностной волны (Ms), магнитуда объемной волны (mb) и магнитуда момента (Mw).
Наиболее распространенной шкалой для оценки энергии землетрясения является местная шкала магнитуд Рихтера. В этом масштабе увеличение на одну магнитуду соответствует 32-кратному увеличению высвобождаемой сейсмической энергии. Землетрясение магнитудой 2 едва заметно, а землетрясение магнитудой 7 — это нижний предел катастрофических землетрясений, которые затрагивают большие территории. Интенсивность землетрясений, в отличие от магнитуды, измеряется ущербом, который они наносят жилым районам.
- 1 балл – люди практически не замечают;
- 2 балла – могут чувствоваться слабые колебания;
- 3 балла – раскачиваются подвешенные предметы, покачиваются круглые вещи. Считается слабым;
- 4 балла – умеренное. Хлопают двери, падают незакрепленные вещи, но на открытом пространстве в поле человек может его не заметить;
- 5 баллов – такое землетрясение чувствуют все: бьется посуда, падают шкафы, трескается штукатурка, на улице наклоняются столбы, деревья;
- 6 баллов – сильное, трескаются кирпичные дома, волнение почвы мешает ходьбе, трясутся деревья;
- 7 баллов – появляются трещины в земле, рушатся печные трубы, появляются оползни на склонах;
- 8 баллов – разрушается часть типовых строений, падают заводские трубы, меняется уровень воды в водоемах;
- 9 баллов – рвутся подземные коммуникации, многие дома полностью разрушаются;
- 10-12 баллов — здания разрушаются, меняется рельеф местности.
Измерение силы землетрясений Править
Подводные землетрясения вызывают цунами — большие волны, возникающие в результате мощного удара в толще воды океана, который резко смещает (поднимает или опускает) участок океанского дна. Цунами могут быть вызваны землетрясениями любого размера, но наиболее мощными они бывают при сильных землетрясениях (магнитудой более 7 градусов).
Распространение волн цунами в Тихом океане, землетрясение в Японии (2011).
Очевидно, что резкое перемещение больших массивов суши в регионе происхождения
Вулканические землетрясения — это тип землетрясения, при котором землетрясение вызвано высокими напряжениями внутри вулкана. Они вызваны лавой — вулканическим газом. Этот тип землетрясения слабый, но длится долгое время, недели или месяцы. Однако опасности для людей этот тип землетрясения не представляет.
В последнее время появились доказательства того, что землетрясения могут быть вызваны деятельностью человека. Например, на затопляемых территориях, которые затапливаются при строительстве крупных водохранилищ, повышается тектоническая активность, что увеличивает частоту и силу землетрясений. Причина этого заключается в том, что водные массы, скапливающиеся в резервуарах, увеличивают давление на породу, а выходящая вода уменьшает прочность породы на разрыв. Подобные явления происходят при добыче нефти и газа (на Ромашкинском месторождении в Татарстане произошла серия землетрясений силой до 5 баллов) и при добыче больших объемов горной породы в шахтах и карьерах, а также при строительстве крупных городов из привозных материалов.
Сейсмограф Править
Землетрясения также могут быть вызваны камнепадами и крупными оползнями. Такие землетрясения называются обвальными, они носят локальный характер и имеют небольшую магнитуду.
Техногенные землетрясения Править
