Частота землетрясений

Б.Гутенберг составил таблицу

частоты распределения земле-

трясений различной силы на

всем земном шаре.

Сила в баллах Число земле-

трясений в

год в среднем

10 3

9 11

8 80

7 400

6 1300

5 10000

4 100000

Рис. 1. Схема сейсмической области:

1 – эпицентр; 2 – плейстосейстовая об-

ласть; 3 – изосейсмические зоны; 4 –

изосейсты; 5 – сейсмические лучи

ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Таблица 3

Географическое распространение землетрясений

Хотя сейсмические волны проходят через всю Землю, возникают они в определенных местах. Большинство их очагов приурочено к двум главным поясам: 1. Круго-Тихоокеанскому, который протягивается от Чили к Центральной Америке, образует петлю в Карибско-Антильской области, проходит через Мексику, Калифорнию, острова королевы Шарлотты и Алеутские, через Камчатку, островные дуги - Японскую, Курильскую, через Филиппины, Индонезию и Новую Зеландию. 2. Альпийско-Гималайский включает районы Сев.Африки, Испании, Италии, Югославии, Греции, Турции, Ирана, Сев.Индии, Бирмы и Китая. Эти два пояса Земли совпадают как с поясами вулканизма, так и с молодыми горными системами. Оба пояса связаны одной общей причиной - движением плит коры. Кроме двух главных сейсмогенных поясов мира, выделяются в океанах протяженные сейсмогенные пояса, приуроченные к осевым зонам срединно-океанических хребтов. Землетрясения здесь часты, но отличаются слабой интенсивностью, очаги обычно на глубине не более 10 км. На континентах отмечаются сейсмические толчки в зонах разрывов Восточной Африки и Восточной Сибири.

Землетрясения происходят не только на суше, но и в морях и океанах. На океанском дне над очагом могут возникать впадины или поднятия, в которых изменится объем воды и над плейстосейстовой областью образуется волна, незаметная в океане из-за своей очень большой длины. Достигая побережья, высота волны резко увеличивается вследствие торможения о дно, достигая 15-20 м, обрушивается на берег, уничтожая все на своем пути. Такие волны, вызванные землетрясениями, называются цунами. Они способны пересечь весь океан и, отразившись от противоположного берега, двинуться в обратном направлении. Наступлению волны обычно предшествует осушение дна у побережья. Иногда цунами вызываются не тектоническими, а вулканическими землетрясениями. В нашей стране цунамиопасным являются побережья Камчатки, Курил и Сахалина.

Сейсмическое районирование и прогноз землетрясений

Сейсмическое районирование и прогноз землетрясений - задача важная, т.к. от степени их достоверности зависят огромные капиталовложения в сейсмостойкое строительство. В СССР первая карта сейсмического районирования была составлена Г.П. Горшковым в 1937г. С тех пор эта карта несколько раз переиздавалась в уточненном виде. На карте выделены зоны возможных 6,7,8,9,10 - бальных землетрясений, именно возможных, а не только зарегистрированных ранее. В пределах нашей страны землетрясениям подвержены Алтае-Саянская область, Прибайкалье, Камчатка, Курилы, Сахалин. Для городов, поселков, для проведения крупных строительных работ общая карта дополняется картами микросейсмического районирования. При прогнозе землетрясения решаются такие задачи, как определение места, силы и времени их вероятного проявления. Первые две задачи в основном решаются, а третья - сложная и работы усиленно ведутся. Прогноз может быть долгосрочный (на ближайшие десятки - сотни лет), краткосрочный (на годы, месяцы, дни и даже часы) и оперативный. При долгосрочном прогнозе важным показателем является длительное отсутствие землетрясений. Для краткосрочных прогнозов важно непрерывное наблюдение за изменением уровня земной поверхности и наклонов, измеряемых с помощью наклономеров; наблюдения за изменениями магнитного поля в периоды, предшествующие землетрясениям; изучение изменения упругих свойств горных пород, их электропроводности, скорости прохождения сейсмических волн.

3.3. МАГМАТИЗМ

Магматизм - одно из важнейших проявлений внутренней энергии Земли. Проявляется в поднятии магмы из недр к поверхности Земли, взаимодействии с твердыми породами и застывании. Магма - расплавленная огненно-жидкая масса (чаще силикатная), возникающая в земной коре или в верхней мантии.

Происхождение магмы

Магматические очаги возникают периодически путем локального плавления вещества земной коры или мантии, вызываемого изменением термодинамических условий - температуры и давления. На глубине 100 км температура равна 1300-15000 С. Если бы давление было равно атмосферному, то любая горная порода при такой температуре должна была бы перейти в расплавленное состояние. Но на тех же глубинах давление измеряется тысячами мегапаскалей, что значительно повышает температуру плавления горных пород, препятствуя их переход в жидкую фазу. Нарушение этого равновесия в каком-либо участке - понижение давления или повышение температуры - вызывает локальный переход вещества в жидкую фазу и приводит к образованию первичных магматических очагов. Повышение температуры достигается за счет усиления теплового потока, поступающего из недр Земли, а понижение давления связывается с различными тектоническими процессами, образующими сложные и неоднородные поля тектонических напряжений, или приводящие к нарушению сплошности земной коры.

Типы магм

Единой точки зрения по этому вопросу нет. Одни исследователи (В.Н. Лодочников и другие) считают, что различным по химическому составу группам магматических горных пород отвечают магмы соответствующего состава. Согласно представлениям Н. Боуэна, А.Н. Заварицкого и др. в природе существует единая родоначальная магма основного состава (базальтовая). В настоящее время большинство геологов вслед за Ф.Ю. Левинсон-Лессингом придерживается мнения о существовании двух родоначальных магм - основной (базальтовый), очаги которой формируются в верхней мантии, и кислой (гранитной), образующейся в земной коре.

Дифференциация магмы - совокупность физико-химических процессов, обусловливающих возникновение из единого магматического расплава горных пород разного состава. Различают два главных типа дифференциации - магматическую и кристаллизационную.

Магматическая дифференциация - расщепление магмы происходит в жидком состоянии на две несмешивающиеся жидкости, отличающиеся по удельному весу и составу. При высокой температуре это однородный состав, при понижении температуры расплав расщепляется. Это подтверждается наблюдениями в районах современного вулканизма. На некоторых вулканах Камчатки установлены случаи, когда лава, изливавшаяся из центрального кратера, имела средний или даже кислый состав, а из побочных кратеров - основной.

Кристаллизационная дифференциация, происходящая в процессе кристаллизации жидкого расплава. Кристаллизация минералов из расплава происходит не одновременно, а в определенном порядке - сначала более тугоплавкие, потом остальные. Американский петрограф Н.Л.Боуэн (1928) выявил последовательность выделения минералов из расплава, разработал реакционный принцип, предусматривающий реакции между кристаллами и жидкой магмой. Железомагниевые минералы образуют дискретный (прерывистый) реакционный ряд, начинающийся с оливина и заканчивающийся биотитом. Первый в магме кристаллизуется оливин, он может вступать в реакцию с остаточным расплавом, образуя пироксен; пироксен вступая в реакцию с расплавом образует роговую обманку, и роговая обманка - биотит. Если минералы быстро осаждаются на дно магматического очага, они сохраняются, и их агрегаты образуют породу более основную, чем исходная магма. Полевые шпаты плагиоклазового ряда образуют непрерывный реакционный ряд от богатого кальцием анортита до натриевого альбита. Изменения в этом ряду происходят постепенно, а не в виде прерывистого процесса. Если реакция не завершена, образуются зональные кристаллы плагиоклаза с андезином внутри и каймой олигоклаза снаружи. Минералы, расположенные на рисунке 22: на одном уровне кристаллизуются приблизительно одновременно, отсюда ассоциации пироксена и лабрадора в базальте, роговой обманки и андезина в андезите, биотита с олигоклазом или альбитом (вместе с ортоклазом) в граните. Норвежский петролог Т. Барт в 1962г. добавил третий непрерывный реакционный ряд, включающий калиевые полевые шпаты, взаимодействующие с минералами плагиоклазового ряда. При завершении кристаллизации минералов этих реакционных рядов может кристаллизоваться кварц.

Где будет происходить застывание магмы - в глубине или на поверхности - зависит от плотности поднимающейся магмы и плотности пересекаемых ею пород. Плотность пород при приближении к поверхности понижается, а плотность магмы при остывании и потери летучих повышается. Если плотность магмы и вмещающих пород уравновешивается, не достигнув поверхности, магма остывает и кристаллизуется в виде интрузии. При этом из остывающей магмы отделяются перегретые водные растворы и летучие компоненты, они перемещаются по трещинам во вмещающие породы и образуют в них минеральные месторождения, называемые пневматолитовыми (месторождения вольфрама, олова, берилла, молибдена, лития и других). На большом удалении от остывающих интрузивов летучие исчезают, температура растворов падает и из них отлагаются руды (сульфиды меди, цинка, свинца) и нерудные (кварц, барит, кальцит и другие) минералы, которые называются гидротермальными.

При движении к поверхности магма вступает во взаимодействие с вмещающими породами, иногда поглощая и переплавляя их, изменяя при этом свой состав. Это явление называется ассимиляцией. Доказательством этому служат включения вмещающих пород - ксенолитов в краевых частях интрузивов. В зависимости от того, где происходит застывание магмы - внутри земной коры или на ее поверхности - магматизм подразделяется на два типа: интрузивный (глубинный) и эффузивный (вулканизм).

Интрузивный магматизм

Термин интрузия означает внедрение магмы в земную кору.

Формы интрузий

По соотношению с вмещающими горными породами интрузии делятся на согласные, залегающие между слоями горных пород и несогласные, секущие под разными углами вмещающие горные породы.

С о г л а с н ы е и н т р у з и в н ы е т е л а:силлы, лакколиты, бисмалиты, лополиты, факолиты.

Силлы - пластовые залежи. Магма преимущественно основного состава внедряется вдоль поверхностей напластования осадочных пород и как бы раздвигает их.

Лакколиты - караваеобразные или грибообразные интрузии, размеры от сотен метров до 5-6 км. Покрывающие слои горных пород сводообразно приподнимаются над интрузией. Морфологически отчетливо выражены на равнинах. На Северном Кавказе в районе Минеральных вод образуют ряд конических и куполообразных гор высотой 200-900м - Бештау, Змейка, Верблюд, Бык.

Бисмалиты – лакколиты с кровлей, нарушенной разрывами.

Лополиты - тела блюдцеобразной формы, залегающие в синклиналях и мульдах.

Факолиты - линзовидные тела, располагающиеся в сводовых частях антиклинальных складок, реже синклинальных.

Не с о г л а с н ы е и н т р у з и и: дайки, штоки, жилы, батолиты.

Дайки - трещинные интрузии. Это плоские плитообразные магматические тела, образованные в результате внедрения магмы в вертикальные или наклонные трещины в земной коре. Длина даек от десятков метров до сотен километров, ширина от десятков сантиметров до 5-10 км.

Штоки - интрузивные тела неправильной формы, близкой к цилиндрической, обычно крутопадающие.

Жилы - отличаются от даек извилистой формой (не имеют параллельных стенок). Жилоподобные ответвления от различных интрузивных тел в окружающее их пространство, называются апофизами.

Батолиты - крупные интрузивные тела, залегающие в ядрах антиклинориев складчатых областей.