Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.1: Що таке землетрус?

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    36284

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Землетрус - це тремтіння, спричинене розривом (розривом) та подальшим зміщенням гірських порід (одне тіло гірської породи, що рухається відносно іншого) під земною поверхнею.

    Тіло гірської породи, що знаходиться під напругою, деформується. Коли скеля вже не витримує деформації, вона ламається і дві сторони ковзають один за одного. Більшість землетрусів відбуваються поблизу кордонів плит - але не обов'язково прямо на кордоні - і не обов'язково навіть на раніше існуючому розломі.

    Інженерний принцип пружної деформації, який можна використовувати для розуміння землетрусів, проілюстрований на малюнку\(\PageIndex{1}\). Напруга, застосована до породи - як правило, через постійне переміщення плити - призводить до деформації або деформації гірської породи (рис.\(\PageIndex{1}\) b). Оскільки більшість гірських порід міцна (на відміну від пухкого піску, наприклад), вона може витримувати значну кількість деформацій без руйнування. Але кожна порода має межу деформації і розірветься (зламається), як тільки ця межа буде досягнута. У цей момент, у випадку гірських порід всередині земної кори, порода розривається і відбувається зміщення вздовж поверхні розриву (рис.\(\PageIndex{1}\) С). Величина землетрусу залежить від протяжності ділянки, яка розривається (площа поверхні розриву) і середньої величини зміщення (ковзання).

    \(\PageIndex{1}\)Малюнок Зображення поняття пружної деформації і розриву. Межа плити показана пунктирною червоною лінією. У b дві пластини рухаються, як показано стрілками, але вони заблоковані проти кожної вздовж кордону плити, тому вони обидва деформуються і скелі напружені. У c стався розрив уздовж кордону і напруга звільняється.

    Поняття поверхні розриву, яке має вирішальне значення для розуміння землетрусів, проілюстровано на малюнку\(\PageIndex{2}\). Землетрус не відбувається в точці, це відбувається над площею в площині, хоча не обов'язково плоскою площиною. У межах площі поверхні розриву величина зміщення є змінною (рис.\(\PageIndex{2}\)), і, за визначенням, вона зменшується до нуля на краях поверхні розриву, оскільки порода за цією точкою взагалі не зміщується. Ступінь поверхні розриву та величина зміщення залежатимуть від ряду факторів, включаючи тип і міцність породи, і ступінь, до якої вона була наголошена заздалегідь.

    Малюнок\(\PageIndex{2}\) А поверхня розриву (темно-рожева), на круто занурючій площині розлому (світло-рожева). Діаграма являє собою частину земної кори, яка може мати довжину до десятків або сотень кілометрів. Поверхня розриву - це частина площини розлому, по якій відбувалося зміщення. У цьому прикладі ближня сторона розлому рухається вліво, а довжини стрілок всередині поверхні розриву представляють відносні величини зміщення.

    Розрив землетрусу не відбувається відразу; він починається в одній точці і швидко поширюється звідти. Залежно від ступеня поверхні розриву поширення відмов з точки ініціації зазвичай завершується протягом декількох десятків секунд (рис.\(\PageIndex{3}\)). Точка ініціювання не обов'язково знаходиться в центрі поверхні розриву; вона може бути близько до одного кінця, біля верху або біля нижньої частини.

    Малюнок\(\PageIndex{3}\) Поширення руйнування на поверхні розриву. При цьому невдача починається з темно-синьої важкої стрілки в центрі і поширюється назовні, доходячи до лівої сторони першої (зелені стрілки) і правої сторони останньої (жовті стрілки).

    \(\PageIndex{4}\)На малюнку показано розподіл негайних афтершоків, пов'язаних з землетрусом Лома Пріета 1989 року. Панель (b) - це ділянка вздовж розлому Сан-Андреас; ця точка зору еквівалентна тому, що показано на малюнках 11.1.2 та 11.1.3. Площа червоних точок - це поверхня розриву; кожна червона точка - це специфічний афтершок, який був зафіксований на сейсмометрі. Шестикутник з позначкою «головний землетрус» являє собою перший або головний удар. Коли це сталося, скеля в цьому місці зламалася і була витіснена. Це звільнило напругу на цій конкретній частині несправності, але це призвело до збільшення навантаження на інші прилеглі частини розлому і сприяло каскаду менших розривів (афтершоків), в даному випадку, на площі близько 60 кілометрів в довжину і 15 кілометрів в ширину.

    Малюнок\(\PageIndex{4}\) Розподіл афтершоків 1989 М 6.9 Loma Prieta землетрус (a: вид у плані, б: розділ вздовж розлому, c: розділ поперек розлому.)

    Отже, що саме таке афтершок тоді? Афтершок - це землетрус, як і будь-який інший, але це той, який може бути показано, був викликаний перенесенням стресу від попереднього землетрусу. Протягом декількох десятків секунд від головного землетрусу Лома-Пріета сталися сотні менших афтершоків; їх розподіл визначає площу поверхні розриву.

    Афтершоки можуть бути будь-якої величини. Більшість з них менші, ніж землетрус, який їх спровокував, але вони можуть бути більшими. Афтершоки, показані на малюнку,\(\PageIndex{4}\) все сталося протягом декількох секунд або хвилин від основного шоку, але афтершоки можуть бути затримані на години, дні, тижні або навіть роки. Як уже зазначалося, афтершоки пов'язані з перенесенням стресу. Наприклад, головний удар землетрусу Лома-Пріета викликав афтершоки в найближчій місцевості, які спричинили більше в околицях, в кінцевому підсумку простягнувшись на 30 кілометрів уздовж розлому в кожному напрямку і на 15 кілометрів у напрямку до поверхні. Але землетрус в цілому також змінив навантаження на сусідні частини розлому Сан-Андреас. Цей ефект, який був змодельований для численних землетрусів і активних розломів по всьому світу, зображений на малюнку\(\PageIndex{5}\). Стрес зменшувався в області розриву (синій), але був збільшений на будь-якому кінці поверхні розриву (червоний і жовтий).

    \(\PageIndex{5}\)Малюнок Зображення стресових змін, пов'язаних з землетрусом. Напруга зменшується в області поверхні розриву, але збільшується на сусідніх ділянках розлому.

    Передача стресу не обов'язково обмежується виною, по якій стався землетрус. Це вплине на гірські породи в цілому навколо місця землетрусу і може призвести до підвищеного навантаження на інші розломи в регіоні. Наслідки перенесення стресу не обов'язково проявляються відразу. Сегменти розломів, як правило, знаходяться в деякому стані напруги, і перенесення напруги з іншої області досить рідко, щоб виштовхнути відрізок розлому за його межі до точки розриву. Стрес, який додається перенесенням напруги, накопичується разом з триваючим накопиченням напруги від руху пластини і врешті-решт призводить до чергового землетрусу.

    Епізодичний тремор і ковзання

    Епізодичний тремор і ковзання (ETS) - це періодичне повільне ковзання вздовж частини кордону субдукції. Він не виробляє впізнаваних землетрусів, але виробляє сейсмічний тремор (швидкі сейсмічні коливання на сейсмометрі). Вперше він був виявлений на острові Ванкувер частини зони субдукції Каскадія Геологічною службою Канади геологами Хербом Драгертом і Гаррі Роджерсом. [1]

    Кордон між підпорядковується плитою Хуана де Фука і Північноамериканською плитою можна розділити на три відрізки (рис.\(\PageIndex{6}\)). Холодна верхня частина кордону плити Хуан де Фука замкнена. Пластини застрягли і не рухаються, за винятком дуже великих землетрусів, які трапляються приблизно кожні 500 років (останній був приблизно М9 26 січня 1700 року). Тепла нижня частина кордону ковзає безперервно, тому що тепла порода слабкіша. Центральна частина кордону недостатньо холодна, щоб застрягти, але недостатньо тепла, щоб постійно ковзати. Натомість він епізодично ковзає, приблизно кожні 14 місяців протягом приблизно 2 тижнів, кожен раз рухаючись на кілька сантиметрів.

    Малюнок\(\PageIndex{6}\). Кордон між підпорядковується плитою Хуана де Фука і Північноамериканською плитою заблокована у верхній частині, безперервно ковзає в нижній частині і епізодично ковзає в середній частині.

    Ви можете бути схильні думати, що це добре, що на цій частині пластини є періодичне ковзання, оскільки це звільняє частину напруги і зменшує ризик великого землетрусу. Насправді, швидше за все, навпаки. Рух по ETS частини кордону плити діє подібно землетрусу середнього розміру і призводить до перенесення напружень на сусідню замкнену частину плити. Приблизно кожні 14 місяців, протягом двотижневого періоду ETS, відбувається перенесення стресу на неглибоко замкнену частину зони субдукції Каскадія, а отже, підвищується ймовірність великого землетрусу.

    З 2003 року процеси ETS спостерігалися також на зонах субдукції в Мексиці, Новій Зеландії та Японії.

    Атрибуції ЗМІ

    • Малюнок\(\PageIndex{1}\), 11.1.2, 11.1.3, 11.1.6: © Стівен Ерл. КУБ.СМ ПО.
    • Малюнок\(\PageIndex{4}\): © Відкритий університет. КУБ.СМ ПО-СА.
    • Малюнок\(\PageIndex{5}\): © Стівен Ерл. КУБ.СМ ПО. На основі даних землетрусу Лагуна Салада 2010 року Штейна і Тода.
    1. Роджерс, Г. і Драгерт, Х., 2003, Епізодичний тремор і ковзання на зоні субдукції Каскадія: балаканина мовчазного ковзання, Наука, Т. 300, стор. 1942-1943. س