Этот язык переведён машиной и не проверен человеком.

Наука · Статья

Как образуются землетрясения: тектоника плит, напряжение и сейсмические волны объяснены

Опубликовано:

Quake epicenters.
Изображение: NASA, DTAM project team · Public domain · Wikimedia Commons

Коротко

Землетрясения происходят, когда напряжение, накопившееся в течение лет, десятилетий или столетий вдоль заблокированного разлома, наконец преодолевает трение, и горная порода внезапно проскальзывает. Это проскальзывание высвобождает накопленную энергию в виде сейсмических волн, которые распространяются наружу и колеблют землю. Геологическая служба США (USGS) и Калифорнийский технологический институт описывают это как непрерывный цикл, управляемый медленным движением тектонических плит Земли.

Эта версия — машинный перевод оригинала (English). Читать оригинал

Земная кора — движущаяся головоломка

По данным Геологической службы США (USGS), наружная оболочка Земли разделена на большие куски, называемые тектоническими плитами, которые подходят друг к другу как головоломка. Эти плиты постоянно, медленно движутся — скользят друг мимо друга, над друг другом или под друг другом. Большинство землетрясений на планете происходит на границах, где эти плиты встречаются, потому что именно там разломы — трещины в земной коре — концентрируются.

Сами плиты редко движутся гладко. USGS объясняет, что трение на краях разлома заставляет горную породу прилипать, даже когда остальная часть плиты продолжает двигаться. Это несоответствие является начальной точкой каждого тектонического землетрясения.

Как напряжение накапливается вдоль разлома

Пока разлом заблокирован трением, окружающая кора изгибается и деформируется упруго, как пружина под напряжением. По данным USGS, это напряжение сохраняется в горной породе, пока разлом остается заблокированным. Чем дольше разлом остается заблокированным, тем больше накапливается деформация — это может происходить в течение лет в некоторых зонах или столетий в других.

Землетрясение вызывается внезапным проскальзыванием вдоль разлома.

— Геологическая служба США (USGS)

USGS приводит разлом Сан-Андреас в Калифорнии как рабочий пример этого процесса. Тихоокеанская плита движется на северо-запад относительно Североамериканской плиты примерно на два дюйма (около 5 см) в год, — говорит USGS, — а сам разлом протягивается более чем на 650 миль (около 1050 км) и простирается на более чем 10 миль (16 км) в глубину. На некоторых участках плиты медленно ползут и производят частые небольшие толчки; на других они остаются заблокированными длительное время, накапливая напряжение, которое в конечном итоге высвобождается при сильном землетрясении.

Момент разрыва: гипоцентр и эпицентр

Когда накопленное напряжение наконец превышает трение, удерживающее разлом вместе, горная порода разрывается и высвобождает накопленную энергию наружу в виде сейсмических волн, по данным USGS. Точка под землей, где начинается разрыв, — это гипоцентр; точка на поверхности прямо над ним — это эпицентр — местоположение, которое обычно сообщается в новостях.

USGS отмечает, что меньшие толчки, называемые предтолчками, могут предшествовать основному разрыву, а афтершоки — меньшие землетрясения вдоль того же разлома — могут продолжаться дни и даже годы после этого, поскольку окружающая кора приспосабливается к новому распределению напряжения.

Как высвобожденная энергия путешествует: сейсмические волны

Энергия, высвобожденная в гипоцентре, распространяется наружу в виде нескольких различных типов волн, каждая со своей скоростью и поведением. USGS сравнивает схему распространения с рябью на воде, а Калифорнийский технологический институт разделяет волны на две широкие категории: объемные волны, которые распространяются через внутреннюю часть Земли, и поверхностные волны, которые распространяются по земле.

Основные типы сейсмических волн
Тип волныТакже распространяется черезДвижение землиПорядок прибытия
P волна (первичная)Твердые вещества, жидкости и газыСжимает и расширяет горную породу в направлении распространенияПервая прибывает
S волна (вторичная)Только твердые веществаСдвигает горную породу из стороны в сторону, перпендикулярно направлению распространенияПрибывает после P волн
Поверхностные волны (волны Лава и Рэлея)Только вдоль поверхности землиВолнообразное или боковое движение, аналогичное океанским волнамПрибывают последними, но наносят больше всего ущерба

USGS сравнивает разрыв между P-волной и S-волной с задержкой между видением молнии и слышанием грома: чем больше время между двумя прибытиями на сейсмической станции, тем дальше произошло землетрясение. Caltech отмечает, что поверхностные волны — волны Лава и волны Рэлея — прибывают последними, но обычно наиболее разрушительны, потому что переносят больше энергии близко к поверхности, где находятся здания и инфраструктура.

Где и как глубоко происходят землетрясения

USGS указывает, что землетрясения происходят в земной коре или верхней мантии на глубине от поверхности до примерно 800 километров (примерно 500 миль). По данным Калифорнийского технологического института, примерно 80% крупнейших землетрясений в мире происходят вдоль циркумтихоокеанского сейсмического пояса, часто называемого «Огненным кольцом», который отслеживает границы плит вокруг Тихого океана.

Не все землетрясения имеют тектоническое происхождение. Калифорнийский технологический институт также перечисляет вулканические землетрясения, землетрясения обрушения и взрывные землетрясения как другие признанные категории и отмечает, что такие виды деятельности, как фракционирование или утилизация сточных вод, иногда связывались с меньшими индуцированными сейсмическими событиями в некоторых регионах.

Как ученые измеряют то, что произошло

Поскольку разломы обычно слишком глубоко, чтобы их можно было наблюдать напрямую, USGS объясняет, что сейсмологи полагаются на записи сейсмографов. Короткая, волнистая линия на сейсмограмме указывает на небольшое землетрясение, а длинная волнистая линия указывает на более крупное — длина волны связана с размером разлома, который разорвался, а его амплитуда связана с тем, насколько далеко скользнула горная порода.

Вопросы

Что на самом деле вызывает землетрясение?
По данным USGS, землетрясение вызывается, когда накопленное напряжение на заблокированном разломе наконец превышает трение, удерживающее две стороны вместе, вызывая внезапное проскальзывание, которое высвобождает накопленную упругую энергию в виде сейсмических волн.
В чем разница между P волнами и S волнами?
USGS объясняет, что P волны (первичные волны) прибывают первыми и сжимают и расширяют горную породу в направлении распространения, проходя через твердые вещества, жидкости и газы. S волны (вторичные волны) прибывают после P волн, проходят только через твердую горную породу и колеблют землю из стороны в сторону, перпендикулярно направлению распространения.
Почему поверхностные волны наносят наибольший ущерб?
Калифорнийский технологический институт отмечает, что поверхностные волны — волны Лава и волны Рэлея — распространяются по земле, а не через внутреннюю часть Земли, и прибывают последними, но они обычно производят наиболее сильное движение на поверхности, где расположены здания и инфраструктура.
В чем разница между гипоцентром и эпицентром?
USGS определяет гипоцентр как подземную точку, где разлом разрывается, а эпицентр как точку на поверхности Земли прямо над гипоцентром — местоположение, которое обычно сообщается для землетрясения.
Как глубоко под землей происходят землетрясения?
USGS указывает, что землетрясения происходят в земной коре или верхней мантии на глубине, простирающейся от поверхности до примерно 800 километров (примерно 500 миль).

Источники

  1. USGS — What is an earthquake and what causes them to happen?
  2. USGS — The Science of Earthquakes
  3. Caltech Science Exchange — What Causes an Earthquake, and What Happens During a Quake?

Этот материал подготовлен с помощью искусственного интеллекта и перед публикацией прошёл автоматическую проверку источников. Если вы заметили ошибку, запросите исправление. Запросить исправление или ответ · Как мы работаем

Похожие материалы