Вже дуже давно люди вивчають землетруси, намагаються з'ясувати причини їх виникнення. Далеко не всі землетруси небезпечні і не всюди вони відбуваються. Проте щороку на всій земній кулі трапляється багато сотень тисяч землетрусів, і з них кілька десятків виявляються руйнівними. Такі землетруси завдають шкоди селам, містам, цілим країнам. Існує наука про землетруси. Ця наука називається сейсмологією. Завдяки їй ми знаємо, як і де відбуваються землетруси, чому вони виникають, чи можна заздалегідь передбачити їх виникнення і як зменшити ті нещастя, яких вони завдають людям.
Найчастіше при землетрусах відчуваються слабкі поштовхи, але іноді вони досягають величезної сили. Сильними і частими землетрусами відрізняються східні райони Середньої Азії, розташовані в межах гірських систем Тянь-Шаню і Паміру.
Для жителя гір нічого дивного в коливаннях землі немає. Він знає, що час від часу так буває, і звик до цього. У деяких місцевостях це буває іноді так часто, що дня не проходить без одного або декількох підземних поштовхів.
Чому ж виникає раптом грандіозний підземний удар, народжуються коливання, що струшують землю на величезній території? У чому причина землетрусів?
Де відбуваються землетруси?
Можна точно вказати ті місця на Землі, які схильні до землетрусів, і спокійні території. Землетруси відбуваються переважно у гірських районах. На рівнинах їх майже не буває. Коливання ґрунту та підземні поштовхи спостерігаються тут рідко, і за своєю силою вони такі слабкі, що більша частина населення їх не помічає. Ці коливання приходять здалеку – з гірських масивів. Так Україну турбують землетруси, епіцентр яких знаходиться в Карпатах в Румунії та в морі неподалік південного узбережжя Криму.
Будова земної кори
Підійдіть до краю якогось яру і подивіться з чого і як складені його круті схили. Напевне всім добре відомо, що гірські породи, які складають розмитий і оголений берег, тобто пісок або глина, пісковик або вапняк, лежать шарами. При цьому вони лежать горизонтальними плоскими шарами, які простягаються дуже далеко. Звідки ж взялися ці шари? Чому той же пісок або та ж глина чи не лежать суцільною масою, а обов'язково шарами? І чому ці шари зазвичай лежать рівно, горизонтально?
Справа в тому, що наші звичайні піски, глини, вапняки і т. д. – це переважно морські відкладення. Мільйони років тому вони осідали на дні наявних тут морів. Дізналися про це за скам'янілими черепашками, тобто залишками морських тварин, яких виявили в шарах землі. Іноді в земних шарах знаходять хребці або зуби риб, кістки гігантських древніх морських ящерів та інші скам'янілі залишки частин тварин.
За мільйони років їх накопичувалося дуже багато, ось чому осадові породи лежать рівними горизонтальними шарами. Такі справи на рівнинах, де немає гір, де земна поверхня спокійна і де немає землетрусів.
В гірських районах все зовсім інакше. Звичайно, і там є шари, і там вони складаються з морських відкладень із залишками ракушок, але лежать вони не горизонтально. Вони нахилені. Вже в передгір'ї шари, які до того лежали горизонтально, виявляються піднятими, нахиленими, а під ними видно якісь інші шари, більш глибокі і, мабуть, більш древні. Далі, в горах знаходяться не тільки нахилені шари, а й вертикальні. Нерідко пласти виявляються в перекинутому, перевернутому положенні: найдавніші пласти, яким слід було б перебувати внизу, знаходяться на більш молодих. Але не тільки складки, вигини і нахили пластів є у гірських районах. Там часто-густо зустрічаються ще більш вражаючі явища – розриви в товщі порід.
Нахил пласта, складка, розрив – це незвичайне положення шарів; шари тут лежать ненормально, вони зрушені з колишніх місць, беруть участь в русі гірських мас, засвідчуючи про те, що тверда земна кора рухається, мнеться і розривається. Геологи називають такі зрушення і рухи тектонічними.
У гірських районах тектонічні рухи відбуваються набагато сильніше, і у всіх напрямках, у тому числі і в горизонтальному, і супроводжуються виникненням розривів, складок і нахилів пластів. Саме в цьому полягає різниця між рівнинами і гірськими місцевостями. Перші відчувають невеликі, повільні рухи, а другі – навпаки, відрізняються дуже сильними, швидкими і різкими рухами земної кори. Мимоволі починаєш думати : а чи не ця рухи земної кори служать причиною землетрусів?
Причини землетрусів
Землетруси відбуваються при раптових зсувах і розривах земної кори. Але іноді, і навіть досить часто, жодних переміщень земних мас при землетрусах не спостерігається. У Середній Азії, наприклад, щороку відбувається кілька сотень землетрусів, а різкі зміни ґрунту помічаються рідко. Як же в цьому випадку пояснити землетруси?
Відповідь потрібно шукати в тому, на якій глибині знаходиться осередок землетрусу, тобто те місце, в якому народжується підземний удар, від якого розходяться в усі сторони коливання землі. Якщо вогнище невелике, тобто рухаються лише верхні ділянки земної кори, то ці рухи легко фіксуються на самій поверхні землі. Якщо ж центр знаходиться глибоко, то рухи мас, що відбуваються в ньому, відображаються на поверхні слабше. У цьому випадку відчувається лише миттєвий підземний удар або коливання ґрунту, але без зміщень її верхніх шарів.
Виявляється, більшість осередків лежить поблизу самої поверхні землі, на глибині не більше 10 кілометрів. Але багато центрів, і притому найсильніших землетрусів, лежать значно глибше, на відстані 30–50 кілометрів від поверхні землі. Бувають, хоч і не часто, навіть такі осередки, які лежать на глибині кількох сотень кілометрів. Найглибший центр, який відомий зараз вченим, має глибину близько 800 кілометрів.
Оскільки рухи земної кори називаються тектонічними рухами, то такі землетруси називаються також тектонічними. Вогнище, тобто точка під землею, яка є джерелом землетрусу, називається гіпоцентром. Прямо над нею на поверхні землі знаходиться так званий епіцентр, навколо якого розташовується ділянка, яка відчуває при землетрусі найсильніші поштовхи. Ця область називається епіцентральною.
Від вогнища, або гіпоцентру, по твердому тілу землі в усі боки розходяться коливання, які називаються пружними або сейсмічними хвилями. Розрізняють два основних види цих хвиль. Перший вид – це поздовжні хвилі. Вони виникають внаслідок коливання частинок ґрунту в тому напрямку, в якому поширюються самі коливання. Можна сказати, що частинки коливаються ніби уздовж променів, які розходяться від вогнища в усі сторони. Ці напрямки так і називаються – сейсмічними променями. Кожна частка зміщується на дуже невелику, зовсім непомітну величину і зрештою повертається на своє майже колишнє місце. Але ці зміщення передаються сусіднім частинкам, від них до наступних і так далі, і в цілому вздовж із сейсмічного променю поширюється сейсмічна або пружна хвиля, притому з величезною швидкістю – близько 6–8 кілометрів на секунду і навіть більше.
Іншим видом хвиль є поперечні хвилі. При них частки ґрунту коливаються в іншому напрямку, ніж при поздовжніх хвилях, а саме в напрямку, поперечному до лінії сейсмічного променя. Швидкість поширення цих хвиль дещо менша, ніж перша – 4–5 кілометрів за секунду.
Розрізняють ще й інші види сейсмічних хвиль, з них велике значення мають так звані поверхневі хвилі. Вони виникають не в осередку, а в епіцентрі, і зачіпають тільки верхній шар Землі. Вони поширюються порівняно повільно, але нерідко є головною причиною катастрофічних руйнувань при землетрусах.
Інші землетруси
Чи бувають ще якісь землетруси, крім тектонічних? Майже всі відомі нам землетруси – тектонічні. Але все ж залишається ще невелика група землетрусів, відмінних за своїм походженням. Перш за все це так звані обвальні землетруси. Вони виникають в тому випадку, якщо руйнується покрівля якихось підземних пустот, печер або навіть штучних гірських виробок. Також можна згадати про вулканічні землетруси. Вони трапляються, коли діє вулкан, і розплавлені маси гірської породи, пробиваючись з великих глибин на поверхню, вдаряють в стінки підземних ходів, раптово вивільняються і стрімко вириваються назовні.
Як передбачити землетрус?
Здійснюються спроби ставити спеціальні прилади і тривалий час вести з їх допомогою спостереження, щоб виявити ознаки настання землетрусу. Непогані результати отримують за допомогою приладів, які з дуже великою точністю вимірюють нахил земної поверхні. Виявляється, що в будь-якій точці земної поверхні її нахил до горизонту хоча і дуже повільно, але постійно змінюється. Перед землетрусом нахил змінюється швидше. Потрібно зауважити цей момент за показами приладу і зробити відповідні висновки.
Інший спосіб полягає в наступному. Задовго до землетрусу в земній корі поступово накопичується напруженість, яка змінює пружні властивості гірських порід. Це означає, що швидкість поширення сейсмічних хвиль, що проходять через ці породи, також буде змінюватися. Вимірювати цю швидкість можна за допомогою «штучних землетрусів», тобто вибухів, які слід проводити за допомогою невеликих кількостей вибухівки, періодично. При цьому можна помітити той момент, коли величина швидкості поширення сейсмічних хвиль стане вказувати на те, що накопичене напруження, вже небезпечне, і слід очікувати землетрусу.
Є й інші методи, за допомогою яких є надія навчитися передбачати землетруси.
Прилади для вивчення землетрусів
Найкращий шлях до того, щоб повніше вивчити землетруси, це – використання точних спеціальних приладів. Таких приладів побудовано в різних країнах дуже багато. Головні з них називаються сейсмографами. З їх допомогою можна реєструвати коливання земної кори. Так, при землетрусі, особливо далеко від його центру, коливання тривають досить довго, багато хвилин, і весь цей час прилад сприймає ці коливання. В результаті на папері виходить складна крива лінія, що відображає рухи ґрунту. Така записана приладом крива лінія називається сейсмограмою.
При уважному вивченні такої сейсмограми можна сказати дуже багато: визначити, де був землетрус, на якій глибині містився його центр і багато іншого. За допомогою саме таких приладів або подібних до них і вивчаються землетруси.
Прилади встановлюються в особливих приміщеннях, які називаються сейсмічними станціями.
Читайте також:
